Hur fungerar AR-skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik Tunna skikt AR-behanlingar är tunna skikt. Själva glasögat är ca 10 000 gånger tjockare. Skiktet läggs på båa sior glaset. Storleksorning Storleksorning Va häner i skiktet? 1) Ljus transmitteras Våglängen blir kortare! Eftersom ljushastigheten blir lägre, c n = c n. Frekvensen änras inte! Då blir = c n ν = c nν =. Storleksorning Storleksorning Def: optisk vägläng Om ljus går sträckan genom ett material me brytningsinel n, är en optiska väglängen Va häner i skiktet? Storleksorning Storleksorning Va häner i skiktet? L = n. Om materialet byts längs vägen, lägger man bara ihop biragen: Mer ljus reflekteras! Motsatsen till en AR-behanling. L = n 1 1 + n 1 1 + n 1 1 +. Sean ersätter man sträckan me optiska väglängen L i många beräkningar. I tot a 1 + a = a 1 + a + a 1 a I tot = I 1 + I + I 1 I Konstruktiv interferens, förstärkning I 1 = I 0 R 1 I = I 0 R I tot = I 0 R tot R tot = R 1 + R + R 1 R 1
Va häner i skiktet? Storleksorning Storleksorning Va häner i skiktet? Va avgör om et blir antireflex? Tjockleken på skiktet Typen av reflektion Minre ljus reflekteras! Detta är en en AR-behanling. I tot a 1 a = a 1 + a a 1 a I tot = I 1 + I I 1 I Destruktiv interferens, försvagning I 1 = I 0 R 1 I = I 0 R I tot = I 0 R tot R tot = R 1 + R R 1 R Ljuset kan reflekteras på två sätt Ljuset kan reflekteras på två sätt n n n n Fasskift p i båa Utaasskift. Om n är större än n, kallas tätare-tunnare. Me ett fasskift på p. Om n är större än n, kallas tunnare-tätare. n = = Ger estruktiv interferens (vs AR-skikt) Om 1 < <.
Fasskift p i båa Fasskift p i båa Fasskift p i båa n = = n (vs spegel) Om 1 < <. n = 3 = 3 Ger estruktiv interferens (vs AR-skikt) Om 1 < <. n = = (vs spegel) Om 1 < <. Om 1 < <. Ger estruktiv interferens om Fasskift p i båa n = + m om n = m är m är ett positivt heltal. Om maör en enskikts antireflexbehanling, använer man oftast tunnare tätare - ännu tätare. Om u kan välja fritt, välj et tunnast möjliga skiktet! n = = (vs reflekterar mycket) Om 1 < >. n = = n Ger estruktiv interferens (vs lite reflekteras) Om 1 < >. 3
Om 1 < >. om n = + m n = 3 = 3 (vs mycket reflekteras) Om 1 < >. n = = Ger estruktiv interferens (vs lite reflekteras) Om 1 < >. Ger estruktiv interferens om n = m är m är ett positivt heltal. 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) Om ljusets färg änras Fasskift p i båa Om ljusets färg änras Villkoret för estruktiv interferens, t.ex. n = + m, = 1.37 = 1.5 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? n = = (vs spegel) Om 1 < <. beror av våglängen. Alltså är skiktet inte längre ett AR-skikt om våglängen änras. 4
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 n ersättas me Om infallsvinkeln änras Skiktet ser tunnare ut (me eaktor cosi ). Då skiftas optimala våglängen mot kortare våglänger. Reflektansen i varje skikt ökar me vinkeln. Då tenerar även totala reflaktansen att öka. n cos i. Vilket material är bäst? Varför fungerar > så åligt? n = = n Vilket material är bäst? Vi antar: Glasets brytningsinex = 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, så att skiktet är anrireflex för vågläng 500 nm I 0 R I 0 R 1 Vi antar: Glasets brytningsinex = 1.5 Skiktets brytningsinex varierar, så att skiktet är anrireflex för vågläng 500 nm R 1 blir stor. R blir minre. Vågorna kan inte släcka ut varanra helt. Om 1 < >. Det finns ett optimalt brytningsinex. Vilket är et? Det tar vi på tavlan! 5
Men här å? Blir et inte interferens mellan reflexerna från glaögats båa sior? Nej, för fasen hoppas hela tien. Tjockt skikt! Iblan konstruktiv, iblan estruktiv inteferens. I tot = I 1 + I Storleksorning Storleksorning 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 mellaashoppen 6