Интерференция в тонких пленках

Физика > Тонкопленочная интерференция

 

Изучите явление интерференции в тонких пленках – отражение волн света. Читайте характеристику процесса интерференции, примеры, падающий и отраженный луч.

Интерференция в тонких пленках появляется, когда отраженные слоями тонкой пленки световые волны смешиваются и создают новую волну.

Задача обучения

• Охарактеризовать процесс, приводящий к тонкопленочной интерференции.

Основные пункты

• Когда свет падает на тонкую пленку, то частично отражается и проходит к нижнему слою. Отличие в показателях преломления воздуха и пленки приводит к тому, что направленность света меняется.
• Помехи бывают конструктивными (яркие цвета) и деструктивными (темные).
• Конструктивные помехи возникают, если разность оптических маршрутов приравнивается к краю длины световой волны.

Термины

• Длина волны – длина волнового цикла, определенная дистанцией между гребнями или впадинами.
• Интерференция (помеха) – эффект, созданный суперпозицией двух волн, приводящих к искажению.
• Поступающий луч – световой луч, ударяющий в поверхность.

Интерференция в тонких пленках

Явление интерференции света в тонких пленках возникает в тех случаях, когда отбитые от верхних и нижних краев тонкой пленки лучи начинают мешать и рождают новую волну. Материал попадает под классификацию тонкой пленки, если его толщина пребывает в суб-нанометровом диапазоне. Примером послужит мыльный пузырь.

Анализ новой волны поможет разобраться в свойствах пленки, вроде плотности или показателе преломления. Влияние помех сильнее всего проявляет себя при контакте света с чем-то, чей размер напоминает длину волны.

Примеры интерференции волн в тонких пленках

Вы много раз сталкивались с этим явлением, но не осознавали его значения. К примеру, интерференция волн света в тонких пленках происходит каждый раз, когда наблюдаете за красочными цветами в масляной воде. Это также цвета в мыльных пузырях. В коммерции – оптические фильтры и отражающие покрытия.

В этом нефтяном пятне заметна тонкая пленка

Принцип функционирования

При попадании света на пленочную поверхность, он передается или отражается. В первом случае, достигает нижней поверхности и способна снова передаться или отбиться. Во втором, свет станет смешиваться. Тип помехи (конструктивная или деструктивная) основывается на фазовом отличии. Отличие основывается на толщине пленочного слоя. Также фазовое отклонение в 180° можно ввести при отражении на границе в зависимости от показателей преломления. Сдвиг образовывается, если показатель изначальной среды меньше показателя новой. Образец света появляется в виде светлых и темных полос.

Свет поступает на тонкую пленку. Вы видите отличие оптических путей для света, отбитого от верхнего и нижнего краев

Конструктивные помехи возникают, если присутствует разность оптических маршрутов, приравниваемая к краю длины волны:

2n₂dcos (θ₂) = mλ (m – целое число, d – толщина пленки, λ – длина волны света). Но условие может измениться, если возникают фазовые сдвиги.

---