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 четверті 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

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.