Optikai vékonyrétegek

Optikai vékonyréteg az a réteg, amelynek vastagsága a fény hullámhosszának nagyságával megegyező nagyságrendű és határfelületei párhuzamosnak tekinthetők.

Az optikai vékonyrétegek egyik legfontosabb változata az úgynevezett T-rétegek, amelyek a levegő és az üveg határfelületén létrejövő fényvisszaverődést csökkentik. Ennek azért van nagy jelentősége, mivel ha a fényhullám két közeg határfelületéhez érkezik akkor csak egyik része törik meg, a másik része visszaverődik. Ablaküveg esetében ezt a jelenséget azért nem vesszük észre nappal, mivel kint is világos van, meg a szobában is. Azonban amikor este kint sötét van, akkor az ablaküveget akár tükörként is használhatjuk. Nos optikai rendszerek esetében, amikor a fénynek több üvegeszközön kell áthaladnia, nagyon lényeges követelmény az, hogy a felületre eső fény minél nagyobb hányada áthaladjon, minél kevesebb verődjön vissza.

A visszaverődést csökkentő rétegnek olyannak kell lennie, hogy a levegővel érintkező és az üveggel határos felületéről visszaverődő fényhullámok ellenkező fázisban találkozzanak, az útkülönbség éppen legyen ,ahol n a réteg törésmutatója. Ez a követelmény akkor teljesül, ha a réteg vastagsága egyenlő a rétegbeli hullámhossz negyedrészével. Ahhoz, hogy a réteg és az üveg határfelületén teljes visszaverődés lépjen fel, a réteg törésmutatójának kisebbnek kell lennie az üvegénél, amely 1,4-1,6 körül van. Sok estben MgF2 -ot használnak, amelynek törésmutatója 1,38. Ma már a legtöbb optikai készülék, pl. fényképezőgép lencséjének felületét ellátják ilyen réteggel. A T-réteg jelenlétét megismerni jellegzetes kékes vagy lilás csillogásáról. Ez a szín attól függ, hogy milyen hullámhosszra készült a T-réteg, vagyis milyen vastag.

Az optikai vékonyrétegek előállítása vákuumgőzöléssel történik. Erősen légritkított térben az anyagot magas hőmérsékleten elpárologtatják, majd a gőzrészecskék leülepednek a hordozó felületén, egyenletes vastagságú réteget alkotva. A gőzölt rétegek vastagságát piezoelektromos rezgőkristály rezgésszámának megváltozása alapján mérik A kristályt a vákuumtérben helyezik el, erre is rárakódik a réteg, amelynek vastagságával közel arányosan változik a kristály frekvenciája is. A korszerű berendezésekben a rétegvastagságot előre be lehet programozni és a gép az előírt vastagság elérésekor a gőzölést automatikusan megszünteti. A gőzölési folyamat csak másodpercekig tart, a leghosszabb időt a levegő kiszívása veszi igénybe.

Több lepke esetében a lepkeszárny színe is interferencia révén alakul ki a vékonyrétegnél leírtakhoz hasonló módon. A lepke szárnya egy vékony hártya. A szárnyat megvilágító fény egy része a hártya felső felületéről visszaverődik, a másik része pedig behatol a hártyába és megtörik, majd az alsó felületről verődik vissza. Újra a szárny felső felületéhez érve ismét megtörik. A két különböző utat megtett fényhullám interferenciája révén alakulnak ki a színek azokra a hullámhosszakra nézve, ahol erősítés jöhetett létre.