Tunna skikt Storleksorning Storleksorning Hur fungerar AR skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik AR behanlingar är tunna skikt. Själva glasögat är ca 10 000 gånger tjockare. Skiktet läggs på båa sior glaset. Va häner i skiktet? 1) Ljus transmitteras Storleksorning Storleksorning Def: optisk vägläng Om ljus går sträckan genom ett material me brytningsinel n, är en optiska väglängen L n. Våglängen blir kortare! Eftersom ljushastigheten blir lägre, c c n. Frekvensen änras inte! Då blir c c ν nν n. Om materialet byts längs vägen, lägger man bara ihop biragen: L. Sean ersätter man sträckan me optiska väglängen L i många beräkningar. Va häner i skiktet? 2) Ljus reflekteras Storleksorning Storleksorning Va häner i skiktet? Storleksorning Storleksorning 3) Ljus reflekteras i nästa yta också 4) Det mesta av ljuset går igenom ytan 1
Va häner i skiktet? Va häner i skiktet? De två vågorna samverkar. Detta kallas för interferens. I etta fall konstruktiv interferens, vs e två vågorna förstärker varanra. Mer ljus reflekteras! Motsatsen till en AR behanling. I a a a a 2a a I I I 2 I I Konstruktiv interferens, förstärkning I I R I I R I I R R R R 2 R R Va häner i skiktet? Storleksorning Storleksorning Va häner i skiktet? Storleksorning Storleksorning Byt mot ett lite tunnare skikt! Va häner i skiktet? Va häner i skiktet? De två vågorna samverkar. Detta kallas för interferens. I etta fall estruktiv interferens, vs e två vågorna försvagar varanra. Minre ljus reflekteras! Detta är en en AR behanling. I a a a a 2a a I I I 2 I I Destruktiv interferens, försvagning I I R I I R I I R R R R 2 R R 2
Va avgör om et blir antireflex? Tjockleken på skiktet Ljuset kan reflekteras på två sätt n n Typen av reflektion Utan fasskift. Om n är minre än n, kallas tätare tunnare. Ljuset kan reflekteras på två sätt n n Fasskift i båa Me ett fasskift på. Om n är minre än n, kallas tunnare tätare. 2n 2 4 Ger estruktiv interferens (vs AR skikt) Fasskift i båa Fasskift i båa 2 (vs spegel) 2 3 2 Ger estruktiv interferens (vs AR skikt) 2 3 4 3
Fasskift i båa Ger estruktiv interferens om m 0,1,2, Fasskift i båa 2 2 m 2 2 (vs spegel) om 2 m m 1,2,3, Om man gör en enskikts antireflexbehanling, använer man oftast tunnare tätare ännu tätare. Om u kan välja fritt, välj et tunnast möjliga skiktet! 2 2 (vs reflekterar mycket) 2 Ger estruktiv interferens (vs lite reflekteras) 4 2 2 3 2 (vs mycket reflekteras) 2 2 Ger estruktiv interferens (vs lite reflekteras) 3 4 4
om 2 2 m Ger estruktiv interferens om 2 m m 0,1,2, n m 1,2,3, T.ex. såpbubbla eller olja på vatten. Använs även i antireflexbahanlingar me flera skikt. Om skiktet blir AR beror på Tjockleken på skiktet (i förhållane till valt material) Typen av reflektion (oftast tunnare tätare ännu tätare) Tre saker kvar att ta rea på: Va häner om våglängen (vs ljusets färg) änras? Va häner om infallsvinkeln änras? Spelar et någon roll va vi väljer för material? Om ljusets färg änras Om ljusets färg änras Fasskift i båa Fasskift i båa 2 2 (vs spegel) Om ljusets färg änras Om ljusets färg änras Villkoret för estruktiv interferens, t.ex. 1.37 1.5 Fasskift i båa 2 2 m, beror av våglängen. Alltså är skiktet inte längre ett AR skikt om våglängen änras. 5
Extra: varför tunnaste skiktet? Tunnaste skiktet ger flackaste kurvan, vs fungerar för flest våglänger inom synliga spektrat. Om infallsvinkeln änras...... så änras optiska väglängen. Ett skikt som var AR för vinkelrätt infall är troligtvis inte AR för snett infall. I alla formler för konstruktiv/estruktiv interferens ska 2 ersättas me 2 cosi. i i Om infallsvinkeln änras Skiktet ser tunnare ut (me en faktor cosi ). Då skiftas optimala våglängen mot kortare våglänger. Reflektansen i varje skikt ökar me vinkeln. Då tenerar även totala reflektansen att öka. Om infallsvinkeln änras Skiktet ser tunnare ut (me en faktor cosi ). Då skiftas optimala våglängen mot kortare våglänger. Reflektansen i varje skikt ökar me vinkeln. Då tenerar även totala reflaktansen att öka. Glasets brytningsinex 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, vågläng 500 nm Glasets brytningsinex 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, vågläng 500 nm 6
Varför fungerar n f >n g så åligt? 2n 2n I 0 R 2 I 0 R 1 Glasets brytningsinex 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, vågläng 500 nm R 1 blir stor. R 2 blir minre. Vågorna kan inte släcka ut varanra helt. Det finns ett optimalt brytningsinex. Vilket är et? Det tar vi på tavlan! Men här å? Storleksorning Storleksorning Glasets brytningsinex 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, vågläng 500 nm Det finns ett optimalt brytningsinex. Vilket är et? Det tar vi på tavlan! Blir et inte interferens mellan reflexerna från glaögats båa sior? Nej, för fasen hoppas hela tien. Tjockt skikt! Iblan konstruktiv, iblan estruktiv inteferens. I I I Koherens Inkoherent ljus: fasen hoppar ofta. Ingen interferens! Koherent ljus: fasen hoppar alrig. Interferens! I praktiken: varken helt koherent eller helt inkoherent. Låg koherens, t.ex. solljus eller lampljus minre än mellan fashoppen Hög koherens, t.ex. laserljus upp till några km mellan fashoppen 7