Dünnschichtoptik - Thin-film optics
Die Dünnschichtoptik ist der Zweig der Optik , der sich mit sehr dünn strukturierten Schichten aus verschiedenen Materialien befasst. Um eine Dünnschichtoptik zu zeigen, muss die Dicke der Materialschichten in der Größenordnung der Wellenlängen des sichtbaren Lichts (etwa 500 nm ) liegen. Schichten in diesem Maßstab können bemerkenswerte Reflexionseigenschaften aufgrund von Lichtwellen haben Interferenz und die Differenz im Brechungsindex zwischen den Schichten, der Luft, und dem Substrat. Diese Effekte verändern die Art und Weise, wie die Optik Licht reflektiert und durchlässt . Dieser als Dünnschichtinterferenz bekannte Effekt ist bei Seifenblasen und Ölteppichen zu beobachten .
Allgemeinere periodische Strukturen, die nicht auf planare Schichten beschränkt sind, sind als photonische Kristalle bekannt .
Bei der Herstellung können Dünnfilmschichten durch Abscheiden einer oder mehrerer dünner Materialschichten auf einem Substrat (üblicherweise Glas ) erzielt werden . Dies erfolgt meistens unter Verwendung eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses wie Verdampfung oder Sputterabscheidung oder eines chemischen Prozesses wie chemische Gasphasenabscheidung .
Dünne Filme werden verwendet, um optische Beschichtungen zu erzeugen . Beispiele hierfür sind niedrige Emissivität Scheiben aus Glas für Häuser und Fahrzeuge, anti-reflektierende Beschichtungen auf Gläsern , reflektierende Leitbleche auf Autoscheinwerfern und für die hochpräzise optische Filter und Spiegel . Eine weitere Anwendung dieser Beschichtungen ist die räumliche Filterung .
Beispiele in der Natur
Die blauen Flügelflecken des Aglais io .
Die Brustfedern der Parotie der Gesetze .
Die Dünnschichtinterferenz , die auf vielen Insektenflügeln zu sehen ist, ist auf die Dünnschichtoptik zurückzuführen.
Die glänzenden Blüten der Ranunkel- Butterblumen.
Dünnschichtschichten sind in der Natur weit verbreitet. Ihre Wirkungen erzeugen Farben, die in Seifenblasen und Ölteppichen zu sehen sind, sowie die strukturelle Färbung einiger Tiere. Die Flügel vieler Insekten wirken aufgrund ihrer minimalen Dicke als Dünnfilme. Dies ist in den Flügeln vieler Fliegen und Wespen deutlich sichtbar. Bei Schmetterlingen ist die Dünnschichtoptik sichtbar, wenn der Flügel selbst nicht von Flügelschuppen bedeckt ist, was bei den blauen Flügelflecken des Aglais io und den blaugrünen Flecken des Graphium-Sarpedons der Fall ist . Bei Butterblumen ist der Glanz der Blume auf einen Dünnfilm zurückzuführen, der die Sichtbarkeit der Blume für bestäubende Insekten verbessert und die Temperaturregulierung der Fortpflanzungsorgane der Pflanze unterstützt.
Siehe auch
- Dichroitischer Filter
- Dichroitisches Prisma
- Dielektrischer Spiegel
- Fresnel-Gleichungen
- Dünnschichtinterferenz
- Transparente Materialien
- Doppelpolarisationsinterferometrie
Verweise
Weiterführende Literatur
- Land, MF (1972). "Die Physik und Biologie von Tierreflektoren" . Fortschritte in der Biophysik und Molekularbiologie . 24 : 75–106. doi : 10.1016 / 0079-6107 (72) 90004-1 . PMID 4581858 . Eine hervorragende Einführung in die Dünnschichtoptik mit Schwerpunkt Biologie. Zitiert strengere Behandlungen.
- Z. Knittl: Optik dünner Filme , Wiley, 1981.
- DG Stavenga, " Dünnschicht- und Mehrschichtoptik verursachen Strukturfarben vieler Insekten und Vögel " Materials Today: Proceedings 1S, 109 - 121 (2014).
- Moreno, I.; et al. (2005). "Dünnschicht-Raumfilter" . Optikbuchstaben . 30 (8): 914–916. Bibcode : 2005OptL ... 30..914M . doi : 10.1364 / ol.30.000914 . PMID 15865397 .
- MacLeod, H. Angus (2010). Optische Dünnschichtfilter (4. Aufl.). Taylor & Francis. ISBN 978-1-4200-7302-7 .