Найти тему
1,9K подписчиков

Отражение света на тонких пленках, и не только.

110 прочитали

Мы сейчас будем нахально цитировать свою собственную книжку, поскольку переписывать это еще раз уже никаких сил нет.

«…при интерференции когерентных лучей на тонких пленках лучи, находящиеся в противофазах гасят друг друга, усиливают, или никак не взаимодействуют, в зависимости от назначения этой тонкой пленки (везде подразумевается центральный максимум). То есть, если свет знает, что пленка предназначена для «просветления оптики», то лучи будут друг друга гасить:

Мы сейчас будем нахально цитировать свою собственную книжку, поскольку переписывать это еще раз уже никаких сил нет.

Нетрудно вычислить, что разница хода будет составлять половину длины волны, а значит, фаза наложится на противофазу, и произойдет гашение ненужных волн. При этом все остальные волны с разницей хода λ/3, λ/5, или λ /7 ни гасить, ни усиливать друг друга не будут. И даже получающиеся лучи с разницей хода в целую длину волны λ - не станут друг друга усиливать.

Если это пленки «высокоотражающих покрытий», то лучи будут усиливать друг друга:

Мы сейчас будем нахально цитировать свою собственную книжку, поскольку переписывать это еще раз уже никаких сил нет.-2

Оптическая толщина пленки, как видите, и здесь предопределяет разность хода в ½ длины волны и наложение их в противофазах. Но приводит это к взаимному усилению, причем, всех попавших на такую пленку длин волн (а свет чаще всего белый). То есть, и наложившиеся в разных степенях смещения, все равно, друг друга усилят. И попавшие фаза в фазу - тоже усилятся.

Если пленка предназначена порадовать детишек разноцветными переливами, то наложение лучей вызовет явление дисперсии:

Мы сейчас будем нахально цитировать свою собственную книжку, поскольку переписывать это еще раз уже никаких сил нет.-3

Вроде бы все то же самое, но наложение лучей остальных длин волн, произошедшее в разных долях фаз, включая противофазы, на это раз, погасят друг друга окончательно и бесповоротно.

Результатом наложения противофаз, кроме того, может быть ослабление, если это объяснение прямолинейности света Френеля. Или смещение освещенности зрительного поля, если это интерференционный рефрактометр.»

Почему свет при одних и тех же условиях ведет себя так по-разному? Потому, что в волновой теории он, как всегда, начинает игнорировать законы отражения, преломления. Когерентность ему покоя не дает. Это когда в некий момент времени существуют либо только фазы, либо только противофазы, он все равно, фазу с противофазой складывает. И прочие глупости, и непотребства совершает.

1. Просветляющие пленки. Пленка с меньшим коэффициентом преломления отражает меньше света. Просто по причине того, что она отражает меньше света нежели остальная оптика с большим коэффициентом преломления. Больше света попадает «внутрь». Про просветляющие пленки мы говорили тут.

2. Высоко отражающие покрытия.

Это бутерброд из нескольких слоев с разным коэффициентом преломления. Опять будем себя цитировать.

"

Рис. 52. ( По образцу Т.И. Трофимова, «Курс физики», М., «Высшая школа», 1985, стр. 263.)
Рис. 52. ( По образцу Т.И. Трофимова, «Курс физики», М., «Высшая школа», 1985, стр. 263.)

Вот, примерно так представляют себе физики большое число интерферирующих лучей, которые при оптической толщине пленок λ0/4, будут взаимно усиливаться, а коэффициент отражения возрастать.

Если нам вдруг придет в голову сравнить, что лучше отразит свет: высокоотражающее покрытие, или зеркало, то ничего такого особого высокоотражающее покрытие не отразит. И «зайчика» еще поискать придется. Зато само покрытие будет видно очень хорошо, причем с разных сторон. Почему так происходит? Потому, что процесс перераспределения света в таком многослойном покрытии гораздо сложнее (рис.53).

Мы сейчас будем нахально цитировать свою собственную книжку, поскольку переписывать это еще раз уже никаких сил нет.-5

Один и тот же лучик будет многократно делиться, преломляться, и отражаться в разных направлениях, и очень долго будет добираться до выхода. Очень сильно возрастают шансы оказаться поглощенным. И практически невозможно представить себе, где и с чем он сможет взаимно усилиться.

Представьте себе небольшую компанию фотонов-частиц, например штук 100, «упавшую» на стеклянную призму толщиной примерно 3.85*10-6 м. Примерно 4 процента сразу отразятся, оставшиеся пробегут все расстояние за 1.925*10-14 секунды. Часть из них поглотиться – рассеется, часть еще раз отразиться, но основная масса покинет призму с другой стороны. Другими словами, в течение 1.925*10-14 секунды, в призме пребывает чуть меньше 96 фотонов.

А теперь представьте себе ту же компашку, попавшую в «бутерброд» из тонких пленок с разными коэффициентами преломления. Многократно отражаясь от слоев, наши 100 фотонов, будут выбираться из этого «бутерброда», допустим, в два раза дольше. И за это время туда успеют прилететь еще сто фотонов. 200 фотонов – это уже гораздо светлее. Другими словами, высокоотражающие покрытия – это своего рода ловушка для света. Они не столько отражают, сколько светятся сами. Это можно отнести скорее к явлению люминесценции, только обусловленную механическими причинами, а не физико-химическими. По словам замечательного физика С.И. Вавилова, люминесценция – есть преобладание свечения тела над излучением. Для этого явления характерно то, что свечение прекращается не сразу после исчезновения причины, вызвавшей это свечение.»

3.Мыльные пленки. Это отдельная песня. Там все еще сложнее, начиная с устройства пленки. Это меняющаяся в процессе существования конструкция. Представляет из себя слой воды с двумя внешними слоями поверхностно активных веществ. В результате там просто происходит двойное преломление с дисперсией. Ну пока «вода не стечет». Об этом тоже подробно говорили.

Нет, а правда, куда в волновой теории исчезают законы преломления/отражения?