滤光片的原理和作用

滤光片能衰减光强度，改变光谱成分或限定振动面的光学零件。滤光片的一个共性，就是没有任何滤光片能让天体的成像变得更明亮，因为所有的滤光片都会吸收某些波长，从而使物体变得更暗。

滤光片的原理

滤光片是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的，红色滤光片只能让红光通过，如此类推。玻璃片的折射率原本与空气差不多，所有色光都可以通过，所以是透明的，但是染了染料后，分子结构变化，折射率也发生变化，对某些色光的通过就有变化了。比如一束白光通过蓝色滤光片，射出的是一束蓝光，而绿光、红光极少，大多数被滤光片吸收了。

如果滤光片的滤光波长为520nm，那么它对520nm波长的光吸收Zda，对520nm左右波长光的吸收随着波长的增加或减少而递减，这取决于该滤光片的半波宽，超过半波宽的两倍，光即不被吸收，可完全通过。

滤光片的作用

滤光片的作用很大。广泛用于摄影界。一些摄影大师拍摄的风景画，为什么主景总是那么突出，是怎样做到的?这就用到了滤光片。比如你想用相机起拍一朵黄花，背景是蓝天、绿叶，如果按照平常拍，就不能突出“黄花”这个主题，因为黄花的形象不够突出。

但是，如果在镜头前放一个黄色滤光片，阻挡一部分绿叶发出的绿光、蓝天发出的蓝光，而让黄花发出的黄光大量通过，这样，黄花就显得十分明显了，突出了“黄花”这个主题。

滤光片的分类

滤光片一般式按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等特性进行分类。

滤光片按照光谱特性分类可以分为带通滤光片截止滤光片、二向分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片等;滤光片按照光谱波段分类可以分为紫外波段滤光片、可见光滤光片和红外波段滤光片;滤光片按照应用膜层材料分类可以分为软膜滤光片和硬膜滤光片;滤光片按照应用特点分类可以分为医用生化仪用滤光片、荧光显微镜用滤光片、多波段硬膜滤光片等。

常见的滤光片有带通滤光片，彩色滤光片，红外滤光片，干涉滤光片，红外截止滤光片，衰减片，窄带滤光片及分光片、光学镜片等等。如低通滤光片主要用于CCD和CMOS上其作用是：①滤除光线中的红外光;②修整进光。

干涉滤光片

利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。通常由多层薄膜构成。干涉滤光片种类繁多，用途不一，常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类。

截止滤光片：

截止滤光片能把光谱范围分成两个区，一个区中的光不能通过(截止区)，而另一区中的光能充分通过(通带区)。典型的截止滤光片有低通滤光片(只允许长波光通过)和高通滤光片(只允许短波光通过)，它们均为多层介质膜，具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。

例如，Z简单的高通滤光片的结构为g(L/2)(HL)mH(L/2)a，其中g代表玻璃(光学元件材料)，a代表膜外空气，L和H分别代表厚度为1/4波长的低折射率层和高折射率层，L/2则代表厚度为1/8波长的低折射率层，m为周期数。

类似地，低通滤光片的结为g(H/2)L(HL)(H/2)a。一种具有对称型周期膜系的高通和低通滤光片的结构分别为g(0.5LH0.5L)ma和g(0.5HL0.5H)ma。

带通滤光片：

带通滤光片只允许较窄波长范围的光通过，常见的是法布里-珀罗型滤光片，它实质上是一个法布里-珀罗标准具。具体结构为：玻璃衬底上涂一层半透明金属层，接着涂一层氟化镁隔层，再涂一层半透明金属层，两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行板。

当两极的间隔与波长同数量级时，透射光中不同波长的干涉高峰分得很开，利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉，从而得到窄通带的带通滤光片，其通频带宽度远比普通吸收型滤光片要窄。另外还有全电介质的法布里-珀罗型滤光片。

根据需要，带通滤光片的通频带可从红外到紫外。在可见光区，彩色电视摄像机中可利用这种滤光片把像分离成不同颜色;在红外区，常用于二氧化碳激光器、导 弹制导系统及卫星传感器等。

薄膜滤光片

薄膜滤光片的主要特点是尺寸可做得相当大。

薄膜滤光片，又分为薄膜吸收滤光片和薄膜干涉滤光片两种。前者是在特定材料片基上，用化学浸蚀使吸收线正好位于需要的波长处。一般透过的波长较长多用做红外滤光片。后者是在一定片基，用真空镀膜法交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金属-介质-金属膜，或全介质膜，构成一种低级次的多级串联实心法布里-珀罗干涉仪。膜层的材料厚度和串联方式的选择，由所需要的ZX波长和透射带宽λ确定。