ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЕВ

ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЕВ

       

раздел физ. оптики, в к-ром изучается прохождение света через один или последовательно через неск. непоглощающих слоев в-ва, толщина к-рых соизмерима с длиной световой волны. Специфика О. т. с. заключается в том, что в ней определяющую роль играет интерференция света между световыми волнами, частично отражёнными от верхних и нижних границ слоев. В результате интерференции происходит усиление или ослабление проходящего или отражаемого света, причём эффект зависит от вносимой оптической толщиной слоев разности хода лучей, длины волны (или набора длин волн) света, угла его падения и т. д.

Тонкие слои могут быть образованы на массивной подложке из стекла, кварца или др. оптич. среды с помощью термич. испарения в-ва и его осаждения на поверхность подложки, хим. осаждения, катодного распыления или хим. реакций материала подложки с выбранным в-вом. Для получения таких слоев используют (в скобках указаны показатели преломления в-в): окислы — Аl2О3 (1,59), SiO2, (1,46), TiO2 (2,2—2,6); фториды — MgF2 (1,38), CaF2 (1,24), LiF (1,35); сульфиды — ZnS (2,35), CdS (2,6); нек-рые др. соединения; полупроводники — Si (3,5), Ge (4,0).

Одно из важнейших практич. применений О. т. с.— уменьшение отражат. способности поверхностей оптич. деталей (линз, пластин и пр.; подробнее см. в ст. (см. ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ)). Нанося многослойные покрытия из большого (13—17 и более) числа чередующихся слоев с высоким и низким n, изготовляют зеркала с большим отражения коэффициентом, обычно в сравнительно узкой спектр. области (не только в диапазоне видимого света, но и в УФ и ИК диапазонах). Коэфф. отражения таких зеркал (50—99,5%) зависит как от длины волны, так и от угла падения. С помощью многослойных покрытий разделяют падающий свет на прошедший и отражённый практически без потерь на поглощение; на этом принципе созданы эфф. с в е т о д е л и т е л и (полупрозрачные зеркала). Системы из чередующихся слоев с высоким и низким n используют и как интерференц. поляризаторы, отражающие составляющую света, поляризованную перпендикулярно плоскости его падения, и пропускающие параллельно поляризованную составляющую. Степень поляризации в проходящем свете достигает для многослойных поляризаторов 99%. О. т. с. позволила создать получившие широкое распространение интерференц. светофильтры, полоса пропускания к-рых может быть сделана очень узкой — существующие многослойные светофильтры выделяют из спектр. области шириной в 500 нм интервалы длин волн 0,1—0,15 нм. Тонкие диэлектрич. слои применяют для защиты металлич. зеркал от коррозии и при исправлении аберраций линз и зеркал (см. АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ). О. т. с. лежит в основе многих других оптич. устройств, измерит. приборов и спектр. приборов высокой разрешающей способности. Светочувствит. слои фотокатодов и болометров б. ч. представляют собой тонкослойные покрытия, эффективность к-рых существенно зависит от их оптич. св-в. О. т. с. применяется в лазерах и квант. усилителях света; при создании приборов высокого разрешения (напр., при изготовлении интерферометров Фабри — Перо); при изготовлении дихроичных зеркал, используемых в цветном телевидении; в интерференц. микроскопии (см. МИКРОСКОП) и т. д. К эффектам О. т. с. относятся также Ньютона кольца, Полосы равного наклона, Полосы равной толщины.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЕВ

- раздел физ. <оптики, в к-ром изучается прохождение света через один или последовательночерез несколько непоглощающих слоев вещества, толщина к-рых соизмеримас длиной световой волны. Специфика О. т. с. заключается в том, что в нейопределяющую роль играет интерференция света между частично отражаемымина верхних и нижних границах слоев световыми волнами. В результате интерференциипроисходит усиление или ослабление проходящего или отражаемого света, причёмэффект зависит от вносимой оптической толщиной слоев разности ходалучей, длины волны (или набора длин волн) света, угла его падения и т. <д. Тонкие слои могут быть образованы на массивной подложке из стекла, кварцаили др. оптич. среды с помощью термич. испарения вещества и его осажденияна поверхность подложки, хим. осаждения, катодного распыления или хим. <реакций материала подложки с выбранным веществом. Для получения таких слоевиспользуют разл. окислы: А1₂ О ₃ (1,59), SiО ₂(l,46),ТiO₂ (2,2-2,6); фториды: MgF₂ (1,38), CaF₂,(l,24),LiF(l,35); сульфиды: ZnS (2,35), CdS (2,6); полупроводники Si (3,5), Ge(4,0), а также некоторые другие соединения. (В скобках указаны показателипреломления веществ.)
Одно из важнейших практич. примененийО. т. с. - уменьшение отражат. способности поверхностей оптич. деталей(линз, пластин и пр.). Подробно об атом см. в ст. Просветление оптики. Нанося многослойные покрытия из большого (13 - 17 и более) числа чередующихсяслоев с высоким и низким п, изготовляют зеркала с большим коэф. <отражения, обычно в сравнительно узкой спектральной области, но не тольков диапазоне видимого света, а и в УФ- и ИК-диапазонах (см.Зеркало). Коэф. отражения таких зеркал (50 - 99,5%) зависит как от длины волны, <так и от угла падения излучения. С помощью многослойных покрытий разделяютпадающий свет на прошедший и отражённый практически без потерь на поглощение;на этом принципе созданы эфф. светоделители (полупрозрачные зеркала). Системыиз чередующихся слоев с высоким и низким п используют и как интерференционные поляризаторы, отражающие составляющую света, поляризованную перпендикулярноплоскости его падения, и пропускающие параллельно поляризованную составляющую(см. Поляризация света. Поляризационные приборы). Степень поляризациив проходящем свете достигает для многослойных поляризаторов 99% . О. т. <с. позволила создать получившие широкое распространение интерференционные светофильтры, полоса пропускания к-рых может быть сделана оченьузкой - существующие многослойные светофильтры выделяют изспектральнойобласти шириной в 500 нм интервалы длин волн 0,1 - 0,15 нм. Тонкие диэлектрич. <слои применяют для защиты металлич. зеркал от коррозии и при исправленииаберраций линз и зеркал. О. т. с. лежит в основе мн. других оптич. устройств, <измерит. приборов и спектральных приборов высокой разрешающей способности. <Светочувствит. слои фотокатодов и болометров чаще всего представляют собойтонкослойные покрытия, эффективность к-рых существенно зависит от их оптич. <свойств. Оптич. детали с тонкослойным покрытием используются в лазерахи квантовых усилителях света, при создании приборов высокого разрешения(напр., при изготовлении интерферометров Фабри - Перо), при создании дихроичныхзеркал, используемых в цветном телевидении, в интерференционной микроскопии(см. Микроскоп )и т. д. См. также Ньютона кольца, Полосы равнойтолщины, Полосы равного наклона.

Лит.: Розенберг Г. В., Оптика тонкослойныхпокрытий, Л., 1958; Крылова Т. Н., Интерференционные покрытия, Л., 1973.

Л. Н. Канарский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.