Оптика тонких плёнок

Дихроические фильтры создаются при помощи покрытия тонкими плёнками

О́птика то́нких плёнок

Тонкие пленки, нанесенные на поверхность вещества, в частности на стекло, из которого изготовляются оптические приборы, значительно влияют на отражение и пропускание света, если их толщина соизмерима с длиной световой волны.

Наиболее интересные свойства имеют пленки с толщиной, которая равняется (четверти длины волны + целое число длин волн), либо (половина длины волны + целое число длин волн), которые, соответственно, максимально уменьшают или увеличивают отражение света поверхностью.

Теория

Если свет с длиной волны λ падает из среды с показателем преломления $n_1$ под углом $\theta_1$ на вещество с показателем преломления $n_3$, покрытую тонкой пленкой с показателем преломления $n_2$ и толщиной h, то при оптической толщине плёнки $H = n_2 h$

$H = \frac{\lambda}{4 \cos \theta_2}, \quad \frac{3\lambda}{4 \cos \theta_2}, \quad \frac{5\lambda}{4 \cos \theta_2}, \ldots$

то коэффициент отражения

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

где $r_{12}$ — коэффициент отражения на грани сред 1 и 2, и для нормального падения

$R = \left( \frac{n_1 n_3 - n_2^2}{n_1 n_3 + n_2^2} \right)^2$.

Отсюда видно, что коэффициент отражения можно сделать нулевым, если подобрать материалы так, чтобы $n_1 n_3 = n_2^2$. На этом принципе работает просветление оптики. Обычно подобрать вещество, для которого это соотношение выполнялось бы идеально (а еще необходимо, чтобы пленка хорошо держалась на стекле) трудно, потому используются вещества с близким показателем преломления.

Если $n_2^2 \gg n_1 n_3$, то коэффициент отражения становится близким к единице, что можно использовать для изготовления зеркал.

См. также

• Просветление оптики
• Эффект Смакулы
• Тонкие плёнки