Оптика тонких плёнок

О́птика то́нких плёнок Тонкие плёнки, нанесённые 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.

Дихроические фильтры создаются при помощи покрытия тонкими плёнками

Наиболее интересные свойства имеют плёнки 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 плёнкой 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 ещё необходимо, чтобы плёнка 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