Das Anwendungsprinzip der optischen Beschichtung wird kurz beschrieben

May 31, 2018

Prinzip der Membraninterferenz

1. Die Schwankung des Lichts.
Der Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts ist bekanntlich derselbe wie bei Radiowellen und Röntgenstrahlen. Die Strahlen sind elektromagnetische Wellen, haben aber unterschiedliche Frequenzen. Die Beziehung zwischen der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle, der Frequenz u und der Ausbreitungsgeschwindigkeit V ist wie folgt:
V = Lambda u
Da sich elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenzen im Vakuum mit gleicher Geschwindigkeit ausbreiten, haben sie unterschiedliche Wellenlängen: kurze und lange Wellenlängen. Zum Vergleich: Radiowellen, Infrarotstrahlen, sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen lassen sich anhand ihrer Wellenlänge (bzw. Frequenz) in einem Spektrum anordnen, dem elektromagnetischen Spektrum.
Im elektromagnetischen Spektrum ist die Radiowelle die Welle mit der längsten Wellenlänge. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Wellenlängen wird sie in Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle, Ultrakurzwelle und Mikrowelle unterteilt. Die zweite Wellenlänge ist Infrarot-, sichtbares und ultraviolettes Licht, die zusammen als Lichtstrahlung bezeichnet werden. Von allen elektromagnetischen Wellen kann das menschliche Auge nur sichtbares Licht wahrnehmen. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt etwa 0,76 bis 0,40 Mikrometer, was nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums ausmacht. Auch hier gilt: Röntgenstrahlen. Die kürzeste Wellenlänge elektromagnetischer Wellen sind γ-Strahlen.
Da Licht eine Art elektromagnetische Welle ist, müssen im Übertragungsvorgang Phänomene wie Interferenz, Beugung, Polarisation usw. realisiert werden.

2. Dünnschichtinterferenz
Der Film kann ein transparenter Feststoff, eine Flüssigkeit oder eine dünne Gasschicht sein, die zwischen zwei Glasscheiben eingeschlossen ist. Das einfallende Licht wird von der Oberfläche des dünnen Films reflektiert. Nach dem ersten Lichtstrahl erfolgt die Reflexion und Lichtbrechung durch die Filmoberfläche. Nach der Oberflächenbrechung des zweiten Lichtstrahls ist das Licht auf derselben Seite der Membran, getrennt durch dieselbe einfallende Schwingung, kohärentes Licht und gehört zur Interferenzamplitude. Handelt es sich bei der Lichtquelle um eine ausgedehnte Lichtquelle (Oberflächenlichtquelle), kann die Interferenz nur im spezifischen Überlappungsbereich der beiden kohärenten Strahlen beobachtet werden. Es handelt sich also um eine lokalisierte Interferenz. Die beiden Oberflächen sind parallel zueinander, und die Interferenzstreifen sind unendlich weit entfernt, üblicherweise durch eine Sammellinse in ihrem Bild. Beim Keilfilm sind die Interferenzstreifen in der Nähe des dünnen Films lokalisiert. Sowohl Experimente als auch Theorien haben bewiesen, dass Interferenzstreifen nur entstehen können, wenn zwei Lichtwellen bestimmte Beziehungen aufweisen, die als Kohärenzbedingungen bezeichnet werden. Die Kohärenzbedingungen des Films umfassen drei Punkte: die Frequenz der beiden Strahlen ist gleich; der Lichtwellenstrahl schwingt in die gleiche Richtung. Die Phasendifferenz zwischen zwei Lichtwellen bleibt konstant.
Der optische Wegunterschied zwischen den beiden kohärenten Lichtwellen, die durch den dünnen Film gestört werden, beträgt:
Δ = ntcos(α)±λ/2
Dabei ist n der Brechungsindex des Films, T die Dicke des Films am Einfallspunkt, Q der Brechungswinkel im Film und Richtung /2 der zusätzliche optische Wegunterschied, der durch die Reflexion zweier kohärenter Lichtstrahlen an zwei Schnittstellen mit unterschiedlichen Eigenschaften entsteht (eine ist das optisch verunreinigte Medium zum optisch dichten Medium, die andere ist das optisch dichte Medium zum optisch verunreinigten Medium). Das Prinzip der Dünnschichtinterferenz wird häufig bei der optischen Oberflächenprüfung, der präzisen Messung kleiner Winkel oder Linearitäten sowie der Herstellung von Antireflexionsfilmen und Interferenzfiltern verwendet.

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