Оптика тонких плівок

Дихроїчні фільтри створюються за допомогою покриття тонкими плівками

О́птика то́нких плі́вок — розділ оптики, який вивчає проходження і відбиття світлових променів від плівок, товщина яких сумірна з довжиною хвилі світла.

Тонкі плівки, нанесені на поверхню речовини, зокрема на скло, з якого виготовляються оптичні прилади, значно впливають на відбиття й пропускання світла, якщо їхня товщина сумірна із довжиною світлової хвилі.

Найцікавіші властивості мають плівки із товщиною, яка дорівнює чверті довжини хвилі, які, в залежності від показника заломлення, максимально зменшують або збільшують відбивання світла поверхнею.

Теорія

Якщо світло із довжиною хвилі λ падає із середовища з показником заломлення $n_{1}$ під кутом $\theta _{1}$ на речовину із показником заломлення $n_{3}$, вкриту тонкою плівкою із показником заломлення $n_{2}$ і товщиною h, то при оптичній товщині плівки $H=n_{2}h$

$H={\frac {\lambda }{4\cos \theta _{2}}},\quad {\frac {3\lambda }{4\cos \theta _{2}}},\quad {\frac {5\lambda }{4\cos \theta _{2}}},\ldots$

то коефіцієнт відбиття

$R=\left({\frac {r_{12}-r_{23}}{1-r_{12}r_{23}}}\right)^{2}$

де $r_{12}$ - коефіцієнт відбиття на межі середовищ 1 і 2, й для нормального падіння

$R=\left({\frac {n_{1}n_{3}-n_{2}^{2}}{n_{1}n_{3}+n_{2}^{2}}}\right)^{2}$.

Звідси видно, що коефіцієнт відбиття можна зробити нульовим, якщо підібрати матеріали так, щоб $n_{1}n_{3}=n_{2}^{2}$. На цьому принципі працює просвітлення оптики. Зазвичай підібрати речовину, для якої це співвідношення виконувалося б ідельно (а ще необхідно, щоб плівка добре трималася на склі) важко, тому використовуються речовини із близьким показником заломлення.

Якщо $n_{2}^{2}\gg n_{1}n_{3}$, то коефіцієнт відбиття стає близьким до одиниці, що можна використати для виготовлення дзеркал.

Див. також

• Просвітлення оптики
• Ефект Смакули
• Іризація