Interference v tenkých filmech: fenomén a podmínky jeho výskytu

Dnes budeme hovořit o zásahu do tenkých filmů. Zaměření naší pozornosti je objev, objev a využití tohoto pozoruhodného fyzického jevu.

Definice

Před popisem zákona musíte nejprve pochopit, jaké jsou jeho složky. Pokud tomu tak není, čtenář může přeskočit důležité detaily a vnímání vědecké skutečnosti bude zkreslené. Školák, který postrádá jednu třídu ve fyzice kvůli nemoci nebo lenosti, musí nutně sám rozdělit téma. Protože každý z následujících konceptů je založen na předchozím konceptu. Pokud vynecháte jednu hodnotu, zbytek fyziky bude nepochopitelný. Předtím, než dojde k zásahu do tenkých filmů, musíme tento jev nejdříve určit.

Tento jev se může týkat jakýchkoli vibračních procesů. Vlny větru, moře a zvuku mohou zasahovat. Interakce dochází dokonce i v takových komplexních kvazipartiklech jako kolektivní vibrace mřížky krystalů.

Rušení je fenomén, který nastane, když se na jednom místě setká několik vln. Spočívá ve skutečnosti, že amplituda výsledné oscilace se mění během přidávání. To znamená, že vlny mohou zesílit, uhasit se nebo pokračovat bez jakýchkoliv změn.

Světlo

Fenomén rušení tenkých vrstev je interakce světlých vln. Takže než začneme popisovat fenomén, musíme objasnit povahu těchto kmitů.

Světlo je kvantum elektromagnetického pole. Foton má vlastnosti obou vln a částic. Zatímco kvantum se pohybuje prostorem, je nedotknutelný a věčný. Důkazem toho je světlo vzdálených galaxií. Některé z nich se již změnily nebo dokonce přestaly existovat. Ale jejich záření proletělo vesmírem miliardami let, dokud nedosáhlo lidského pohledu.

Hlavním zdrojem světla jsou elektronické přechody v atomu. Uvnitř hvězd se vyskytuje silná termonukleární reakce, v jejímž důsledku se vyskytují všechny druhy elektromagnetického záření. Viditelné světlo je jen malá část celé stupnice, která je přístupná lidskému vidění.

Vlastnosti vlny

Abychom stručně popsali interference v tenkých filmech, musíme mluvit o vlnových vlastnostech světla. Abychom pochopili tvar ideálních vibrací bez tlumení Stačí se podívat na graf funkce sinus či funkci cosinus v obvyklých kartézských souřadnic. Hlavní vlastnosti fotonu jsou následující:

1. Vlnová délka. Označeno řeckým dopisem lambda-. Vlnová délka je vzdálenost mezi dvěma identickými fázemi. Zřetelně je tato hodnota prokázána jako mezera mezi dvěma sousedními maximami nebo minimy.
2. Frekvence. V závislosti na typu je zobrazen různými způsoby: lineární frekvence je nu-, cyklický - omega - a pokud je tato hodnota vyjádřena jako funkce, pak je napsána v latinském písmu f, a vždy kurzívou. Frekvence a vlnová délka se vztahují lambda- * nu- = c, kde c je rychlost osvětlení ve vakuu. Znalost jedné hodnoty je tedy velmi snadná.
3. Amplituda. Pro rušení je tato vlastnost vlny nejdůležitější. To je výška maxim a minima oscilace. Je to amplituda, která se mění, když se setkají dvě vlny.
4. Fáze. Pro jediný kvantový tento faktor nezáleží. Interakce je důležitý fázový rozdíl. State (vysoké, nízké, nebo touha po něm), který přišel na stejném místě dvě vlny vliv na konečnou intenzitu v oblasti rušení.
5. Polarizace. Tato vlastnost obecně popisuje tvar oscilace. Polarizace světla je lineární, kruhová a eliptická.

Refrakce, Reflexe

Přímo je fenomén světelné interference v tenkých vrstvách spojen s několika dalšími jevy lineární optiky.

Při setkání s překážkou může světlo působit různými způsoby:

• Reflektujte;
• prolomit;
• být rozptýlen;
• absorbovat.

V druhém případě foton dává svou energii látce a dochází k několika změnám. Nejčastěji se to jen zahřívá. Není divu, že věc, která zůstala na slunci, se stává velmi horká. Mnozí jiní kvantové přenášejí svou energii na zapomenuté děti.

Rozptýlení také znamená, že světlo interaguje s hmotou: absorbuje se a znovu vysílá zpět. Často vystupující kvant má jinou vlnovou délku nebo polarizaci.

Lom a odraz nemění vlastnosti nosníku, jediný rozdíl ve směru šíření světla.

Všechny tyto procesy se podílejí například na vytváření obrazu povrchu jezera.

Chování světla v tenkých povlacích

Nejjednodušším příkladem filmového povlaku je mýdlová pěna. Mýdlo zvyšuje povrchové napětí vody. V důsledku toho tvoří velmi velké plochy s malou tloušťkou. Mydlové bubliny třpytí se všemi barvami duhy. A teď budeme vysvětlovat proč.

Světlo dopadá na film. Na horní hranici povlakové části je odrazena, část je přemostěna. Zajímáme se o druhý paprsek, který se ukázal být uvnitř látky. Dostane se do dna, pak je část také lomená a část se odráží zpátky uvnitř fólie. To světlo, které se vydává příští středu, je pro pozorovatele ztraceno. Ale ten, který se vrací do filmu, jsme prostě zajímaví, protože na hranici se znovu přemýšlí a jde do prvního prostředí, ze kterého původně vstoupil. Ukazuje se, že příchozí a odchozí nosníky jsou navzájem rovnoběžné. Toto je stejné světlo, změnila se pouze jeho fáze na výstupu. Rozdíl bude určovat, co vidí pozorovatel: lehký pás nebo tmavý. Popsaný proces je podstatou interference v tenkých filmech. Newtonovy kroužky, které jsou pozorovány v paralelním paprsku světla mezi konvexní čočkou a plochou skleněnou deskou, mají ve skutečnosti stejnou povahu. Jsou velmi snadno sledovatelné: tato zkušenost dokáže produkovat dokonce i školáky ve výuce fyziky.

Vzdálenost mezi světelnými pásy

Doufáme, že čtenář plně pochopil mechanismus interakce lehkých a tenkých povlaků. Nyní uvádíme některé vzorce.

Při výstupu z filmu je pozorován obraz světlých a tmavých oblastí. Oblasti, ve kterých má poslední snímek stejné osvětlení, se nazývají rovnoběžné pásma. Interference v tenkých filmech nám poskytne následující vzorec pro jejich výpočet:

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

Zde: lambda - je vlnová délka dopadajícího záření, m je pořadí zásahu, beta - úhel mezi lomeného paprsku v prvním a kolmicí k povrchu, n - index lomu filmu, a h - jeho tloušťky.

Je třeba poznamenat, že tato podmínka bude ukazovat lokus bodů nejlehčích regionů interferenční vzor.

Tak jsou umístěny pouze ty paprsky, které spadají na povrch filmu ve stejném úhlu. Proto jsou nazývány pásy se stejným svahem.

Fotoaparáty a brýle

Školák, který považuje fyziku za nudný, se samozřejmě ptá sám: "Proč je to všechno nutné?". Nicméně, interakce světla a tenkých povlaků je široce používána v každodenním životě.

Na čočkách jakékoliv fotografie a televizního vybavení je stříkání: nejjemnější průhledný film. Její tloušťka je zvolena tak, aby kamera neposkytovala zelené oslnění (světlo této vlnové délky se zhasne a prochází vrstvou na povrchu skla). Toto řešení činí obraz kontrastní a jasný. Koneckonců, člověk nejlépe vidí zelené spektrum a nevýhody této barvy vnímají nejjasněji.

Osvětlovací nástřik je aplikován také na čočky mikroskopů a dalekohledů. A ne nutně tloušťka filmu odpovídá zelené barvě. Pokud vědec studuje procesy infračerveným zářením nebo ultrafialovým zářením, zařízení mu pomáhá v tomto konkrétním rozsahu.

Lasery

Také rušení se používají u lasery, ale tento fakt je známo jen několika.

Dnes, bez jakýchkoli laserů, žádný z typů lidské činnosti nemůže udělat. Zařízení se skládá ze tří částí - čerpadla, pracovního těla a reflektoru. Zrcadlo je umístěno na koncích hlavního vyzařovaného materiálu. Jeho účelem je shromáždit generované fotony určité vlnové délky v jednom směru. Tento prvek zařízení často představuje sérii tenkých vrstev, jejichž zásahy nám umožňují jít dál jen na požadované záření.