Tyndfilmoptik - Thin-film optics

Dikroiske filtre oprettes ved hjælp af tyndfilmoptik.

Tynd filminterferens forårsaget af ITO afrimning af belægning på et Airbus cockpitvindue. Filmtykkelsen er med vilje uensartet for at give jævn opvarmning i forskellige afstande fra elektroderne.

Et mønster af farvet lys dannet af interferens mellem hvidt lys, der reflekteres fra overfladen af ​​en tynd film af dieselolie på overfladen af ​​vandet og grænsefladen mellem diesel og vand.

Hafniumoxiderede ingots, der udviser tynde film optiske effekter.

Tyndfilmoptik er den gren af optik, der beskæftiger sig med meget tynde strukturerede lag af forskellige materialer. For at udvise tyndfilmoptik skal tykkelsen af ​​materialelagene være i rækkefølgen af ​​bølgelængderne af synligt lys (ca. 500 nm ). Lag på denne skala kan have bemærkelsesværdige reflekterende egenskaber på grund af interferens med lysbølger og forskellen i brydningsindeks mellem lagene, luften og substratet. Disse effekter ændrer den måde, optikken reflekterer og transmitterer lys på. Denne effekt, kendt som tyndfilminterferens , kan observeres i sæbebobler og olieslib.

Mere generelle periodiske strukturer, ikke begrænset til plane lag, er kendt som fotoniske krystaller .

Under fremstillingen kan tynde filmlag opnås ved aflejring af et eller flere tynde lag af materiale på et substrat (normalt glas ). Dette gøres oftest ved hjælp af en fysisk dampaflejringsproces , såsom fordampning eller sputteraflejring , eller en kemisk proces såsom kemisk dampaflejring .

Tynde film bruges til at skabe optiske belægninger . Som eksempler kan nævnes emissivitet lave ruder af glas til huse og biler, anti-reflekterende belægninger på glas , reflekterende bafler på bilens forlygter, og for høj præcision optiske filtre og spejle . En anden anvendelse af disse belægninger er rumfiltrering .

Eksempler i den naturlige verden

• 

  De blå vingepletter på Aglais io .

• 

  Graphium sarpedon .

• 

  Brystfjerene fra Lawes's parotia .

• 

  Den tyndfilminterferens, der kan ses på mange insektvinger, skyldes tyndfilmoptik.

• 

  De blanke blomster af Ranunculus buttercups.

Tynde filmlag er almindelige i den naturlige verden. Deres virkninger frembringer farver set i sæbebobler og olieflekker samt den strukturelle farvning af nogle dyr. Vingerne fra mange insekter fungerer som tynde film på grund af deres minimale tykkelse. Dette ses tydeligt i vingerne på mange fluer og hveps. I sommerfugle er den tynde filmoptik synlig, når selve vingen ikke er dækket af vingeskalaer, hvilket er tilfældet i de blå vingepletter på Aglais io og de blågrønne pletter på Graphium sarpedon . I buttercups skyldes blomstens glans en tynd film, der forbedrer blomstens synlighed for bestøvende insekter og hjælper med temperaturregulering af plantens reproduktive organer.

Se også

• Dikroisk filter
• Dikroisk prisme
• Dielektrisk spejl
• Fresnel ligninger
• Tyndfilm interferens
• Gennemsigtige materialer
• Dobbelt polarisationsinterferometri

Referencer

Yderligere læsning

• Land, MF (1972). "Fysik og biologi hos dyreflektorer" . Fremskridt inden for biofysik og molekylærbiologi . 24 : 75–106. doi : 10.1016 / 0079-6107 (72) 90004-1 . PMID   4581858 . En glimrende introduktion til tyndfilmoptik med fokus på biologi. Citerer strengere behandlinger.
• Z. Knittl: Optik til tynde film , Wiley, 1981.
• GD Stavenga, " Tynd film og flerlagsoptik forårsager strukturelle farver hos mange insekter og fugle " Materials Today: Proceedings 1S, 109 - 121 (2014).
• Moreno, I .; et al. (2005). "Tynde film rumlige filtre" . Optikbogstaver . 30 (8): 914–916. Bibcode : 2005OptL ... 30..914M . doi : 10.1364 / ol.30.000914 . PMID   15865397 .
• MacLeod, H. Angus (2010). Thin-Film Optical Filters (4. udgave). Taylor & Francis. ISBN   978-1-4200-7302-7 .