Тонкопленочная оптика

Дихроичные фильтры создаются с использованием тонкопленочной оптики.

Тонкая пленка помех, вызванная размораживающим покрытием ITO на окне кабины Airbus . Толщина пленки намеренно неравномерна, чтобы обеспечить равномерный нагрев на разных расстояниях от электродов.

Узор цветного света, образованный интерференцией белого света, отраженного от поверхности тонкой пленки дизельного топлива на поверхности воды, и границы раздела дизельного топлива и воды.

Слитки, окисленные гафнием , обладающие тонкими пленочными оптическими эффектами.

Тонкопленочная оптика — раздел оптики , изучающий очень тонкие структурированные слои различных материалов. Чтобы продемонстрировать тонкопленочную оптику, толщина слоев материала должна быть аналогична длине когерентности ; для видимого света чаще всего наблюдается от 200 до 1000 нм толщина . Слои в этом масштабе могут иметь замечательные отражательные свойства из-за интерференции световых волн и разницы в показателях преломления между слоями, воздухом и подложкой. Эти эффекты изменяют способ отражения и передачи света оптикой. Этот эффект, известный как тонкопленочная интерференция , наблюдается в мыльных пузырях и масляных пятнах.

Более общие периодические структуры, не ограничивающиеся плоскими слоями, демонстрируют структурную окраску с более сложной зависимостью от угла и известны как фотонные кристаллы .

В производстве тонкие слои пленки могут быть получены путем нанесения одного или нескольких тонких слоев материала на подложку (обычно стекло ). Чаще всего это делается с использованием процесса физического осаждения из паровой фазы , такого как осаждение испарением или осаждение распылением , или химического процесса, такого как химическое осаждение из паровой фазы .

Тонкие пленки используются для создания оптических покрытий . Примеры включают в себя с низким коэффициентом излучения панели стеклянные для домов и автомобилей, антибликовые покрытия на стеклах , отражающие перегородки на автомобильных фарах, а также высокоточные оптические фильтры и зеркала . Другое применение этих покрытий — пространственная фильтрация .

Примеры из мира природы

• 
  Синие пятна на крыльях Aglais io .
• 
  Графий сарпедон
• 
  Грудные перья паротии Лауса .
• 
  Тонкопленочная интерференция , которую можно увидеть на крыльях многих насекомых , обусловлена ​​тонкопленочной оптикой.
• 
  Глянцевые цветки лютиков Ranunculus .

Тонкопленочные слои широко распространены в природе. Их воздействие приводит к появлению цветов мыльных пузырей и нефтяных пятен, а также структурной окраски некоторых животных. Крылья многих насекомых из-за своей минимальной толщины действуют как тонкие пленки. Это хорошо видно по крыльям многих мух и ос. У бабочек тонкопленочная оптика видна, когда само крыло не покрыто чешуйками, как это имеет место в синих пятнах на крыльях Aglais io и сине-зеленых пятнах у Graphium sarpedon . У лютиков блеск цветка обусловлен тонкой пленкой, которая улучшает видимость цветка для насекомых- опылителей и помогает регулировать температуру репродуктивных органов растения.

См. также

• Дихроичный фильтр
• Дихроичная призма
• Диэлектрическое зеркало
• Интерферометрия двойной поляризации
• Уравнения Френеля
• Тонкопленочная интерференция
• Прозрачные материалы

Дальнейшее чтение

• Земля, МФ (1972). «Физика и биология животных-рефлекторов» . Прогресс биофизики и молекулярной биологии . 24 : 75–106. дои : 10.1016/0079-6107(72)90004-1 . ПМИД   4581858 . Отличное введение в тонкопленочную оптику с упором на биологию. Ссылается на более строгие методы лечения.
• З. Ниттл: Оптика тонких пленок , Вили, 1981.
• Д.Г. Ставенга, « Тонкая пленка и многослойная оптика обуславливают структурную окраску многих насекомых и птиц » Материалы сегодня: Труды 1С, 109 – 121 (2014).
• Морено, И.; и др. (2005). «Тонкопленочные пространственные фильтры». Оптические письма . 30 (8): 914–916. Бибкод : 2005OptL...30..914M . дои : 10.1364/ол.30.000914 . ПМИД   15865397 . S2CID   2259478 .
• Маклауд, Х. Ангус (2010). Тонкопленочные оптические фильтры (4-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-1-4200-7302-7 .