Jupyter notebook Trabajo Tratamiento Antirreflejante_Alumnos/Tratamiento_Antirreflejante.ipynb
Diseño y caracterización de un tratamiento antirreflejante para una lente oftálmica
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Grupo de trabajo
En esta celda escribir los nombres de los integrantes del grupo: modificar el texto
Javier Vizcaíno Lara
María García Cal (Responsable Email:[email protected])
María del Pilar Maldonado Caballero
Incluir la dirección de correo electrónico del responsable del grupo
Tarea 1. Lente oftálmica. Caracterización de las pérdidas por reflexión
Primero vamos a elegir una lente oftálmica de alto índice. Realizar una búsqueda en internet e incluir los datos de la lente seleccionada y la dirección de la página web (modificar este texto):
Vidrio Pointal
índice de refracción = 1'830
dirección de la página web, ( https://cv4.ucm.es/moodle/pluginfile.php/3074652/mod_resource/content/0/Teoria/Apuntes/Lentes_Oftalmicas_Jose_Alonso_Tema1_Oct13.pdf )
Vamos a caracterizar las pérdidas por reflexión de la lente. Calculamos la reflectancia en tanto por ciento en la primera cara de la lente (interfase aire-lente) empleando el coeficiente de reflexión en incidencia normal escribir aquí el valor modificando este texto
R = 8'6%
Tarea 2. Diseño del tratamiento antirreflejante. Espesor de la monocapa.
Vamos a diseñar un tratamiento antirreflejante para la lente de alto índice. Para ello empleamos una capa de fluoruro de magnesio (MgF) cuyo índice de refracción en el rango del visible se puede aproximar a =1.38. Este material presenta un índice de refracción sensiblemente inferior a los típicos de las lentes donde se deposita.
Para elegir el tamaño adecuado de la monocapa antirreflejante vamos a considerar incidencia normal (=0) y tenemos que decidir para que longitud de onda optimizamos el tratamiento. Para elegir esta longitud de onda ejecutar la celda de código que aparece debajo. Esta operación se realizará una única vez, es decir, no habrá que ejecutarla nunca más.
Escribir aquí el valor de la longitud de onda seleccionada (que aparece arriba)
longitud de onda = 543 nm
Calculamos el espesor más pequeño de la monocapa escribir aquí su valor numérico modificando este texto
espesor1 = 98.37 nm
Tarea 3. Caracterización del tratamiento antirreflejante en incidencia normal
Vamos a caracterizar la reflectancia de la lente de alto índice con el tratamiento antirreflejante en función de la longitud de onda en el rango del visible. Consideramos el caso de incidencia normal y el espesor calculado en la Tarea 2 (estas son las condiciones que se han empleado en el diseño del tratamiento).
En la siguiente celda aparece el código de programación que calcula y pinta dicha reflectancia (en tanto por ciento). El texto que aparece después del símbolo # son comentarios.
A la vista de la gráfica comentar (modificando el texto de este apartado) los siguientes puntos:
valor mínimo de la reflectancia y la longitud de onda en la que ocurre. ¿Tiene algo que ver esta longitud de onda con la seleccionada en la Tarea 2, es decir con ?, explicar la relación. R(min)=0.1(aprox.) para una longitud de onda de 543 nm(aprox.). La longitud de onda es la misma que la seleccionada en la tarea 2, ya que es la condición que hemos impuesto para calcular el espesor minimo de la monocapa, por lo que es de esperar que para 543 nm la reflectancia sea mínima.
valor máximo de la reflectancia y la longitud de onda en la que ocurre. R(máx)=2.5% para una longitud de onda de 400 nm.
A continuación prestamos atención a los valores de la reflectancia a lo largo de todo el visible, es decir, a toda la curva. Comparando dichos valores con el valor de la reflectancia de la lente calculada en la Tarea 1:
comentar razonadamente si el tratamiento antirreflejantes es eficaz. El tratamiento antireflejante si que es eficaz, por que los valores de reflectancia a lo largo de todo el visible (400-750 nm), son siempre inferiores a las pérdidas por reflexión de la lente, R(lente)=8.6%, pero no es igual de eficaz para todas las longitudes de onda, siendo su mayor eficacia para 543 nm.
Tarea 4. Caracterización del tratamiento antirreflejante con el ángulo de incidencia
Vamos a estudiar como se comporta nuestro tratamiento cuando consideramos ángulos de incidencia distintos de cero. Para ello calculamos la reflectancia de la lente con el tratamiento para un ángulo de incidencia . Usando este ángulo, el código que aparece en la siguiente celda calcula los ángulos incidentes y transmitidos en la distintas interfases y calcula la reflectancia del sistema para las dos componentes de polarización. Al considerar luz despolarzada la reflectancia será el promedio de las dos. En la gráfica se muestra la reflectancia para el ángulo de incidencia seleccionado junto con el caso de incidencia normal.
Antes de ejecutar la siguiente celda, habremos tenido que ejecutar durante esta sesión de trabajo (al menos una vez) la celda de código correspondiente a la Tarea 3 (correspondiente a incidencia normal y espesor mínimo de la monocapa).
A la vista de la gráfica comentar (modificando el texto de este apartado) los siguientes puntos:
Para un ángulo de 30 grados dar el valor de la reflectancia en . Para dicho ángulo de incidencia ¿cuál es el valor mínimo de la reflectancia y la longitud de onda a la que ocurre? Según la gáráfica, podemos observar que la reflectancia minima para un angulo de incidencia 30° es de aproximadamente 0.2% en una longitud de onda aprox. 500 nm.
Si seguimos aumentando el ángulo de incidencia explicar en qué longitud de onda tendremos el mínimo valor de la reflectancia. Al aumentar el ángulo de incidencia, el valor minimo de la reflectancia corresponde con menores longitudes de onda. Ej: Con un ángulo de incidencia de 50°, la longitud de onda donde esta el minimo de reflectancia es de aprox. 430 nm.
Determinar para que ángulo de incidencia el valor máximo de la reflectancia en alguna zona del visible alcanza valores próximos a la reflectancia de la lente calculada en la Tarea 1. R(LENTE)=8.6%,provando varios angulos incidentes, comprovamos que con el angulo 62° para longitud de onda 750 corresponde con una reflectancia de aprox 8.6%, igual que la lente sin sntirreflejante.
Tarea 5. Caracterización del tratamiento antirreflejante con el espesor de la monocapa
Hasta ahora hemos caracterizado el tratamiento para el espesor más pequeño posible de la monocapa. A continuación vamos a caracterizar el tratamiento para otros posibles espesores de la monocapa. Consideramos las mismas condiciones que empleamos para optimizar el tratamiento, es decir, incidencia normal y la longitud de onda .
Escribir aquí los dos siguientes espesores de la monocapa escribir aquí su valor numérico modificando este texto
espesor2 = 295.11 nm
espesor3 = 491.85 nm
Finalmente vamos a estudiar como se comporta nuestro tratamiento con los dos espesores calculados. También se muestra en la misma gráfica la reflectancia correspondiente al espesor mínimo.
Antes de ejecutar la siguiente celda, habremos tenido que ejecutar durante esta sesión de trabajo (al menos una vez) la celda de código correspondientes a la Tarea 3.
A la vista de la gráfica comentar (modificando el texto de este apartado) los siguientes puntos:
¿cúal es el valor mínimo de la reflectancia para los tres espesores y la longitud de onda en la que ocurren?. ¿Por qué el mínimo ocurre en la misma longitud de onda? El valor minimo de la reflectancia corresponde con la longitud de onda 540 y equivale a una reflactan
valor máximo de la reflectancia para los tres espesores y la longitud de onda en la que ocurren.
Comparando las tres curvas con el valor de la reflectancia de la lente calculada en la Tarea 1, comentar razonadamente para que espesores el tratamiento antirreflejantes es eficaz.