Оптика тонких слоев

Оптика тонких слоёв, раздел оптики. В О. т. с. изучается прохождение света через один или последовательно через несколько непоглощающих слоев вещества, толщина которых соизмерима с длиной световой волны. Специфика О. т. с. заключается в том, что в ней определяющую роль играет интерференция света между частично отражаемыми на верхних и нижних границах слоев световыми волнами. В результате интерференции происходит усиление или ослабление проходящего или отражаемого света, причём этот 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. оптической среды с помощью термического испарения вещества и его осаждения на поверхность подложки, химического осаждения, катодного распыления или химических реакций материала подложки с выбранным веществом. Для получения таких слоев используют различные окислы: Al₂O₃ (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); полупроводники Si (3,5), Ge (4,0), а также некоторые др. соединения. (В скобках указаны преломления показатели веществ.)

  Одно из важнейших практических применений О. т. с. — уменьшение отражательной способности поверхностей оптических деталей (линз, пластин и пр.). Подробно об этом см.(смотри) в ст. 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 спектральной области, но не только в диапазоне видимого света, а и в УФ и ИК диапазонах (см. Зеркало). Коэффициент отражения таких зеркал (50—99,5%) зависит как от длины волны, так и от угла падения излучения. С помощью многослойных покрытий разделяют падающий свет на прошедший и отражённый практически без потерь на поглощение; на этом принципе созданы эффективные светоделители (полупрозрачные зеркала). Системы из чередующихся слоев с высоким и низким n используют и как интерференционные поляризаторы, отражающие составляющую света, поляризованную перпендикулярно плоскости его падения (последняя проходит через направление светового луча и нормаль к поверхности), и пропускающие параллельно поляризованную составляющую (см. Поляризационные приборы, Поляризация света). Степень поляризации в проходящем свете достигает для многослойных поляризаторов 99%. О. т. с. позволила создать получившие широкое распространение интерференционные светофильтры, полоса пропускания которых может быть сделана очень узкой — существующие многослойные светофильтры выделяют из спектральной области шириной в 500 нм интервалы длин волн 0,1—0,15 нм. Тонкие диэлектрические слои применяют для защиты металлических зеркал от коррозии и при исправлении аберраций линз и зеркал (см. Аберрации оптических систем). О. т. с. лежит в основе многих других оптических устройств, измерительных приборов и спектральных приборов высокой разрешающей способности. Светочувствительные слои фотокатодов и болометров по большей частью представляют собой тонкослойные покрытия, эффективность которых существенно зависит от их оптических свойств. О. т. с. широко применяется в лазерах и усилителях света (например, при изготовлении интерферометров Фабри – Перо; см.(смотри) Интерферометр), при создании дихроичных зеркал, используемых в цветном телевидении, в интерференционной микроскопии (см. Микроскоп) и т.д. См. также Ньютона кольца, Полосы равного наклона, Полосы равной толщины.

  Лит.: Просветление оптики, под ред. И. В. Гребенщикова, М. — Л., 1946; Розенберг Г. В., Оптика тонкослойных покрытий, Л., 1958; Крылова Т. Н., Интерференционные покрытия, Л., 1973.

  Л. Н. Капорский.