Интерференции в тънките филми: феноменът и условията за неговото възникване

Днес ще говорим за намеса в тънките филми. Фокусът на нашето внимание е откриването, изследването и прилагането на този забележителен физически феномен.

дефиниция

Преди да опишете закона, първо трябва да разберете какви са съставките в него. Ако това не бъде направено, читателят може да пропусне важни подробности и възприемането на научния факт ще бъде изкривено. Един ученик, който пропусне една класа във физиката поради болест или мързел, задължително трябва да разглоби самата тема. Тъй като всяка от следните понятия се основава на предишната. Ако пропуснете една стойност, останалата част от физиката ще бъде неразбираема. Преди да стигнем до заключението за намеса в тънките филми, първо трябва да определим явлението.

Това явление може да се отнася до всички вибрационни процеси. Вълните на вятъра, морето и звука могат да се намесят. Взаимодействието възниква дори при такива сложни квазипартици като колективната вибрация на решетката на кристалите.

Интерференцията е явление, което се случва, когато на едно място се срещат няколко вълни. Състои се от факта, че амплитудата на полученото колебание се променя по време на добавянето. Това означава, че вълните могат да се усилват, да се гасят или да продължат без никакви промени.

светлина

Феноменът на смущението в тънките филми е взаимодействието на светлинните вълни. Така че, преди да започнем да описваме този феномен, трябва да изясним естеството на тези колебания.

Светлината е квантово на електромагнитното поле. Фотонът притежава свойствата както на вълните, така и на частиците. Докато квантът се движи в космоса, той е неприкосновен и вечен. Доказателство за това е светлината на отдалечени галактики. Някои от тях вероятно вече са се променили или дори са престанали да съществуват. Но радиацията им прелетя през космоса милиарди години, докато стигне до погледа на хората.

Основният източник на светлина е електронните преходи в атом. Вътре в звездите има мощна термоядрена реакция, в резултат на която се излъчват всички видове електромагнитно излъчване. Видимата светлина е само малка част от цялата скала, достъпна за човешкото зрение.

Свойства на вълната

За да опишем кратко намесата в тънките филми, трябва да говорим за вълновите свойства на светлината. За да разберем формата на идеалното колебание без потискане, трябва само да погледнем синусовата или косинусовата графика в обичайните картезиански координати. Основните свойства на фотона са следните:

1. Дължина на вълната. Обозначено с гръцкото писмо ламбда. Дължината на вълната е разстоянието между две идентични фази. Ясно е, че тази стойност се демонстрира като пропастта между две съседни максимуми или минимуми.
2. Честота. В зависимост от вида е показан по различни начини: линейната честота е nu-, цикличен - омега- и ако тази стойност е изразена като функция, тогава тя е написана с латински букви е, и винаги в курсив. Честотата и дължината на вълната са свързани с ламбда- * nu- = c, където c е скоростта на светлината във вакуум. По този начин, знаейки една ценност, друга е много лесно да се получи.
3. Амплитудата. За смущения тази характеристика на вълната е най-важната. Това е височината на максимумите и минималните стойности на трептенията. Това е амплитудата, която се променя, когато две вълни се срещат.
4. Фаза. За един квантов този фактор няма значение. Взаимодействието е важна фазова разлика. Държавата (максимално, минимално или стремеж към тях), в която две вълни дойдоха на едно място, оказва влияние върху крайната интензивност с намеса.
5. Поляризация. Обикновено тази характеристика описва формата на трептенията. Поляризацията на светлината е линейна, кръгова и елипсовидна.

Рефракция, размисъл

Директно феноменът на светлинната интерференция в тънките филми се свързва с няколко други явления на линейна оптика.

Срещайки препятствие, светлината може да действа по различни начини:

• засегнат;
• да се разчупи;
• да бъдат разпръснати;
• да се абсорбира.

В последния случай фотонът дава своята енергия на веществото и има някои промени. Най-често то се загрява. Нищо чудно, че останалото в слънцето нещо става много горещо. Много различни кванти предават енергията си на забравените деца.

Разпръскването също така предполага, че светлината взаимодейства с материята: тя се абсорбира и се излъчва отново. Често изходящите кванти имат различна дължина на вълната или поляризация.

Отразяването и отразяването не променят свойствата на гредата, разликата е само в посоката на разпространение на светлината.

Всички тези процеси са свързани, например, с формирането на образа на повърхността на езерото.

Поведение на светлината в тънки покрития

Най-простият пример за филмово покритие е сапунена пяна. Сапун увеличава повърхностното напрежение на водата. В резултат на това той образува много големи площи с малка дебелина. Сапунени мехурчета блестят с всички цветове на дъгата. И сега ще обясним защо.

Светлината пада върху филма. На горната граница на покритието част от него се отразява, частта се пречупва. Интересуваме се от втория лъч, който се оказа вътре в веществото. Той достига до дъното, а частта също се пречупва и частта се отразява обратно във филма. Тази светлина, която се случва следващата сряда, за наблюдателя се губи. Но този, който се връща във филма, ние сме просто интересни, защото на границата отново се пречупва и отива в първата среда, от която първоначално е влязла. Оказва се, че входящите и изходящите греди са успоредни един на друг. Това е същата светлина, но само фазата на изхода се е променила. Разликата ще определи какво вижда наблюдателят: лека лента или тъмна. Описаният процес е същността на намесата в тънките филми. Нютонските пръстени, които се наблюдават в паралелен лъч светлина между изпъкнала леща и плоско стъкло, всъщност имат същата природа. Те са много лесни за наблюдение: този опит е в състояние да доведе дори ученици в уроци по физика.

Разстояние между светлинните ленти

Надяваме се, че читателят е разбрал напълно механизма на взаимодействие между светли и тънки покрития. Сега даваме някои формули.

При излизане от филма се наблюдава картина от светли и тъмни участъци. Зоните, в които крайната картина има едно и също осветление, се наричат ​​равно-наклонени ленти. Интерференцията в тънките филми ни дава следната формула за тяхното изчисление:

2м * ламбда- = (2nh * cosbeta- ± ламбда-) / 2.

тук: ламбда е дължината на вълната на инцидента, m е редът на намесата, бета - ъгълът между пречупения лъч за първи път и нормалната към повърхността, n е индексът на пречупване на филма и h е неговата дебелина.

Трябва да се отбележи, че това условие ще покаже мястото на точките на най-леките региони интерферентен модел.

По този начин се намират само тези греди, които попадат на повърхността на филма под същия ъгъл. Ето защо те се наричат ​​групи с еднакъв наклон.

Камери и очила

Един ученик, който намира физика като скучна тема, със сигурност си задава въпроса: "Защо е необходимо всичко това?". Въпреки това, взаимодействието между леките и тънките покрития се използва широко в ежедневието.

На лещите на всяка снимка и телевизионно оборудване се пръска: най-фин прозрачен филм. Дебелината му е избрана така, че камерата да не дава зелен отблясък (светлината от тази дължина на вълната изгасва, преминавайки през слоя върху повърхността на стъклото). Това решение прави контраста и яркото изображение. В края на краищата, човекът най-добре вижда зеления спектър, а недостатъците на този цвят се възприемат най-ясно.

Просветленото пръскане се прилага и върху лещите на микроскопите и телескопите. И не непременно дебелината на филма съответства на зеления цвят. Ако ученият проучва процесите с инфрачервена или ултравиолетова радиация, оборудването му помага в този конкретен диапазон.

лазери

Също така се използва интерференция при лазерите, но този факт е известен само от няколко.

Днес, без никакви лазери, никой от видовете човешка дейност не може да направи. Устройството се състои от три части - помпа, работно тяло и рефлектор. Огледалото се намира в краищата на основния излъчващ материал. Неговата цел е да събира генерираните фотони с определена дължина на вълната в една посока. Този елемент на устройството често представлява серия от тънки филми, чиято намеса ни позволява да отидем по-далеч само до желаното излъчване.