Interferencije u tankim filmovima: fenomen i uvjeti za njeno pojavljivanje

Danas ćemo govoriti o uplitanju u tanke filmove. Naglasak naše pozornosti je otkriće, istraživanje i primjena ovog izvanrednog fizičkog fenomena.

definicija

Prije opisivanja zakona prvo morate razumjeti što su sastojci u njoj. Ako to nije učinjeno, čitatelj može preskočiti važne detalje, a percepcija znanstvene činjenice će biti iskrivljena. Školski učenik koji zbog bolesti ili lijenosti nedostaje jedan predmet iz fizike mora nužno rastavljati temu. Budući da se svaki od sljedećih pojmova temelji na prethodnom. Ako propustite jednu vrijednost, ostatak fizike bit će neshvatljiv. Prije nego što dođemo do zaključka ometanja u tankim filmovima, najprije moramo utvrditi taj fenomen.

Taj se fenomen može odnositi na sve vibracijske procese. Valovi vjetra, mora i zvuka mogu ometati. Interakcija se događa čak iu takvim složenim kvačicama kao i kolektivne vibracije rešetke kristala.

Interferencija je fenomen koji se javlja kada se nekoliko valova susreće na jednom mjestu. Sastoji se od činjenice da se amplituda rezultirajuće oscilacije mijenja tijekom dodavanja. To znači da se valovi mogu pojačati, ugasiti ili nastaviti bez ikakvih promjena.

svjetlo

Fenomen interferencije u tankim filmovima je interakcija svjetlosnih valova. Dakle, prije nego što počnemo opisati taj fenomen, moramo razjasniti prirodu ovih oscilacija.

Svjetlost je kvantno elektromagnetsko polje. Foton posjeduje svojstva i valova i čestica. Dok se kvantni pomiče kroz prostor, on je nepovrediv i vječan. Dokaz o tome je svjetlost dalekih galaksija. Neki od njih možda su već promijenili oblik ili čak prestali postojati. No, njihovo je zračenje letjelo kroz kozmičke milijarde godina, sve dok nije stiglo do pogleda ljudi.

Glavni izvor svjetlosti je elektronska prijelaza u atomu. Unutar zvijezda postoji moćna termonuklearna reakcija, zbog čega se emitiraju sve vrste elektromagnetskih zračenja. Vidljiva svjetlost je samo mali dio cijele ljestvice koja je dostupna ljudskoj viziji.

Svojstva vala

Da bismo kratko opisali smetnje u tankim filmovima, moramo govoriti o valnim svojstvima svjetlosti. Da bi se shvatio oblik idealne oscilacije bez prigušenja, samo treba pogledati sinusni ili kosinski graf u uobičajenim kartezijanskim koordinatama. Glavna svojstva fotona su kako slijedi:

1. Valna duljina. Označeno grčkim pismom lambda-. Valna duljina je udaljenost između dvije identične faze. Najjasnije, ta se vrijednost pokazuje kao jaz između dva susjedna maksimalna ili minima.
2. Učestalost. Ovisno o vrsti je naznačeno na različite načine: linearna frekvencija je nu-, ciklički - omega-, i ako je ta vrijednost izražena kao funkcija, tada je pisana latinskim slovom f, i uvijek kurzivom. Frekvencija i valna duljina odnose se na lambda- * nu- = c, gdje c je brzina svjetlosti u vakuumu. Dakle, poznavanje jedne vrijednosti, drugi je vrlo jednostavan za dobivanje.
3. Amplituda. Za smetnje, ovo je svojstvo vala najvažnije. Ovo je visina maksimalnih i minimalnih oscilacija. To je amplituda koja se mijenja kada se susreću dva vala.
4. Faza. Za jedan kvantni, ovaj faktor nije važan. Interakcija je važna faza razlike. Država (maksimalna, minimalna ili težnja za njima), u kojoj su dva vala došla na jedno mjesto, utječe na konačni intenzitet smetnji.
5. Polarizacija. Općenito, ova svojstva opisuju oblik oscilacije. Polarizacija svjetlosti je linearna, kružna i eliptična.

Refrakcija, refleksija

Izravno, fenomen svjetlosnih interferencija u tankim filmovima povezan je s nekoliko drugih pojava linearne optike.

Susret s preprekom, svjetlo može djelovati na različite načine:

• utjecati;
• razbiti;
• biti raspršen;
• da se apsorbira.

U drugom slučaju, foton daje energiju tvari, a postoje i neke promjene. Najčešće se zagrijava. Nije ni čudo što je stvar ostavljena na suncu jako vruće. Mnogo različitih quanta prenosi svoju energiju zaboravljenoj djeci.

Raspršivanje također podrazumijeva da svjetlost dolazi u interakciju s materijom: apsorbira se i ponovno emitira. Često odlazni kvanti imaju drugačiju valnu duljinu ili polarizaciju.

Refrakcija i refleksija ne mijenjaju svojstva snopa, razlika je samo u smjeru propagacije svjetlosti.

Svi ti procesi su uključeni, na primjer, u formiranju slike površine jezera.

Ponašanje svjetlosti u tankim premazima

Najjednostavniji primjer filmske prevlake je sapunska pjena. Sapun povećava površinsku napetost vode. Kao rezultat toga stvara vrlo velika područja s malom debljinom. Mjehurići sapuna sjaje sa svim bojama duga. A sad ćemo objasniti zašto.

Svjetlo pada na film. Na gornjoj granici obloga prevlake reflektira se dio koji je prekinut. Zainteresirani smo za drugu zraku koja se ispostavila da je unutar tvari. Ona dostiže dno, a zatim se dio također reflektira, a dio se reflektira natrag u film. To svjetlo koje se događa sljedeće srijede, jer promatrač je izgubljen. No, onaj koji se vraća u film, samo smo zanimljivi jer se na granici ponovno razgrađuje i odlazi u prvu okolinu iz koje je izvorno ušla. Ispada da su dolazne i odlazne zrake paralelne jedna s drugom. To je isto svjetlo, samo je njegova faza na izlazu promijenjena. Razlika će odrediti što promatrač vidi: laganu traku ili mračnu. Opisani proces je bit interferencije u tankim filmovima. Newtonovi prsteni, koji se promatraju u paralelnoj zraci svjetlosti između konveksne leće i ravne staklene ploče, zapravo imaju istu prirodu. Vrlo je lako promatrati: ovo iskustvo može proizvesti čak i školovanje u nastavi fizike.

Udaljenost između svjetlosnih traka

Nadamo se da je čitatelj potpuno razumio mehanizam interakcije svjetlosti i tankog premaza. Sada dajemo neke formule.

Na izlazu iz filma, opaža se slika svijetlih i tamnih područja. Područja u kojima konačna slika ima isti osvjetljenje nazivaju se jednake nagibne vrpce. Interferencija u tankim filmovima daje nam sljedeću formulu za njihov izračun:

2m * lambda- (2nh * cosbeta- ± lambda- / 2.

ovdje: lambda- je valna duljina incidentnog zračenja, m je red smetnji, beta- je kut između refraktirane zrake po prvi put i normalno na površinu, n je indeks loma filma, a h je njegova debljina.

Treba napomenuti da će ovo stanje pokazati mjesto točaka najlakših regija uzorak smetnji.

Tako se nalaze samo one grede koje pada na površinu filma pod istim kutom. Zato se zovu bendovi jednakog nagiba.

Fotoaparati i naočale

Školski učenik koji fiziku pronalazi dosadnu temu, svakako postavlja pitanje: "Zašto je sve to nužno?". Ipak, interakcija svjetlosti i tankog premaza se široko koristi u svakodnevnom životu.

Na objektivi bilo koje fotografije i televizijskih uređaja prskaju: najfinije transparentni film. Njegova debljina je odabrana tako da fotoaparat ne daje zeleno svjetlo (svjetlo ove valne duljine se gasi, prolazi kroz sloj na površini stakla). Ovo rješenje čini sliku kontrastnim i svijetlim. Uostalom, osoba najbolje vidi zeleni spektar i nedostatke ove boje percipiraju najjasnije.

Prozirno raspršivanje se također primjenjuje na leće mikroskopa i teleskopa. I ne nužno je da debljina filma odgovara zelenoj boji. Ako znanstvenik proučava procese s infracrvenim ili ultraljubičastim zračenjem, oprema mu pomaže u tom rasponu.

laseri

Također, smetnje se koriste u laseri, ali ta činjenica poznata je po nekoliko.

Danas, bez lasera, nitko od tipova ljudske aktivnosti ne može učiniti. Uređaj se sastoji od tri dijela - pumpe, radnog tijela i reflektora. Ogledalo se nalazi na krajevima glavnog zračenja. Njegova je svrha prikupljanje generiranih fotona određene valne duljine u jednom smjeru. Ovaj element uređaja često predstavlja niz tankih filmova, interferencija na kojoj nam dopušta daljnji napredak samo na željeno zračenje.