Интерференция в тонких пленках

[Gleb1964]

У таких микротекстурных покрытий есть еще одно принципиальное преимущество перед пленочными - остаточный блик на поверхности диффузный, а не зеркальный. В некоторых случаях это имеет решающее преимущество - диффузный блик не дает призраков, какие могут получаться от пленочного покрытия, если оптика формирует действительное изображение блика где-нибудь вблизи фокальной плоскости.
Практическое применение, например, по такой технологии выполнены несколько критических элементов в объективе Canon 400 mm f=2:8 L IS II USM telephoto lense, что выводит объектив в уникальный класс по светорассеянию. Есть такой астрономический проект, который использует это практическое свойство, называется Dragonfly Telephoto Array. Краткая суть - наращивание эффективной суммарной апертуры путем запараллеливания каналов наблюдения, один и тот же участок неба фотографируют много объективов, а суммарный снимок синтезируют из множества. Проект обзорный, поэтому время для каждого участка неба ограничено. Оказалось, что по светорассеянию такая компоновка превзошла даже специально разработанный телескоп системы Шмидта с экстремально низким светорассеянием (0.9 m Burrell Schmidt telescope on Kitt Peak), стоимость которого просто несопоставимо дороже Dragonfly проекта.
Так что это не просто блажь, в микротекстурных покрытиях есть практическая польза.

Alex-Yu в сообщении #1341283 писал(а):

Или устроить градиент состава.

А как сделать градиент показателя преломления, чтобы начинался плавно от 1 ? Не вижу пути иначе, чем через микроструктуры.

[Munin]

Gleb1964
Спасибо, очень интересно!

Градиент - ну чисто химически, осаждая последовательность разных веществ. Или диффузией. Скорее, как мне кажется, всё упирается в вещество с почти единичным показателем преломления. Если такое иметь, то им и пирамидки можно залить сверху, для механической прочности.

Ещё мысль: а если пирамидки меньше длины волны, почему же они бликуют диффузно?

[wrest]

Munin в сообщении #1341247 писал(а):

А от двух плёнок с постепенно возрастающими коэффициентами с толщиной "как попало" - будет ли эффект ещё лучше?

Ессно, ведь свет будет плавно входить в линзу, постепенно, а не биться головой о резкую границу раздела сред.

Alex-Yu в сообщении #1341283 писал(а):

Или устроить градиент состава.

Управляемый по объему (т.е. в каждой точке) коэффициент преломления был бы революцией в фотографии, конечно. Не надо килограммов стекла нескольких сортов -- объективы стали бы воистину "тонкими линзами", без сферических и хроматических аберраций и всего такого. А пока для просветления наносят несколько пленок, куда ж деваться.

[Gleb1964]

Munin в сообщении #1341298 писал(а):

Ещё мысль: а если пирамидки меньше длины волны, почему же они бликуют диффузно?

Я тоже задумался Может я неправильно сформулировал. Если на поверхности будет регулярная структура, стоит ожидать концентрации максимумов интерференции для определенных длинн волн в определенных направлениях. Для полихроматического света эти направления будут размыты. Если структура имеет вариации, не совсем регулярна, то будет разрушена концентрация в дифракционных максимумах и для монохроматического света, это будет напоминать диффузное отражение. Как-то так.

[xsm]

Gleb1964 в сообщении #1341219 писал(а):

Поэтому, если на первом рисунке получилось отражение 5%, этому соответствует $ n_s = 1.576 $, коэффициент преломления идеальной пленки будет $ n_1= \sqrt{1.576} = 1.255 $, а отражение от каждого раздела между средами 1.3%, или в сумме всего 2.6 процента (а не 5%, как на втором рисунке).
Вывод тот, что положительный эффект будет, даже если толстую пленку наносить "как попало", лишь бы у нее был подходящий коэффициент преломления, чем и пользуются любители просветления оптики "на коленке".

Точно, всё дело в скорости (коэффициенте преломления). Если свет замедлять постепенно, то он не отражается тогда )

wrest в сообщении #1341302 писал(а):

Ессно, ведь свет будет плавно входить в линзу, постепенно, а не биться головой о резкую границу раздела сред.

Пока лучшее объяснение
Так интерференции всё-таки нет в этом случае? Точнее, не она причина самого эффекта "просветления", а именно плавное снижение скорости света?

[Munin]

xsm
Где ваши расчёты?

[xsm]

К сожалению, их не будет пока. Работа, быт.. Да и

Цитата:

Если вы не можете объяснить что-либо простыми словами, вы это не понимаете

(с) Р. Фейнман
Горсть формул не даёт никакого простого объяснения

А всё-таки, если вернуться к случаю интерференции? Пусть будет нормальное падение и 50% отражается от первого слоя и 50% (всё остальное) от второго с итоговым сдвигом в 1/2 длины волны. Отраженный луч полностью исчезнет, как и прошедший? Куда денется энергия? Интуитивно кажется - что-то должно греться )

[Munin]

xsm в сообщении #1341801 писал(а):

Горсть формул не даёт никакого простого объяснения

Пока вы её не посчитаете - да, не даёт. А когда своими руками разберётесь, внезапно даст.

xsm в сообщении #1341801 писал(а):

А всё-таки, если вернуться к случаю интерференции?

Вот формулы его и описывают.

xsm в сообщении #1341801 писал(а):

Интуитивно кажется - что-то должно греться )

А теперь посчитайте руками, и убедитесь, что это не так.

[wrest]

xsm в сообщении #1341801 писал(а):

Пусть будет нормальное падение и 50% отражается от первого слоя и 50% (всё остальное) от второго

То есть первый слой это полупрозрачное зеркало с одной стороны и прозрачный материал с обратной, а второй слой это просто зеркало, что ли? Ну да, в зеркало (второй слой) ничего не пройдёт, на то оно и зеркало.

[Alex-Yu]

xsm в сообщении #1341801 писал(а):

А всё-таки, если вернуться к случаю интерференции? Пусть будет нормальное падение и 50% отражается от первого слоя и 50% (всё остальное) от второго с итоговым сдвигом в 1/2 длины волны. Отраженный луч полностью исчезнет, как и прошедший? Куда денется энергия? Интуитивно кажется - что-то должно греться )

После прохождения первой границы мощность волны бегущей вправо в пленке будет 200 процентов от исходной мощности (совсем даже НЕ СТОЛЬКО, сколько бы было, если бы не было второго отражения). Потом отразиться половина от 200 процентов --- получится 100 процентов от исходной мощности (вторая половина -- отраженная от второй границы волна). Откуда 200 процентов? 100 процентов --- исходная волна (падающая на границу слева), еще 100 процентов --- от второго отражения (волна бегущая влево в пленке, т.е. падающая на границу слева волна). Общий поток в пленке, как очевидно 200 - 100 = 100 процентов. В пленке смешанная бегуще-стоячая волна.


Вы почему-то (ошибочно) считаете, что мощность прошедшей волны после первой границы в случае интерференции такая же, как когда интерференции нет. Вот из этой ошибки и вырастает парадокс.

[xsm]

wrest в сообщении #1341882 писал(а):

То есть первый слой это полупрозрачное зеркало с одной стороны и прозрачный материал с обратной, а второй слой это просто зеркало, что ли? Ну да, в зеркало (второй слой) ничего не пройдёт, на то оно и зеркало.

Именно

Понятно, что во второй слой ничего не пройдет. Вопрос в том, куда денется энергия, если толщину пленки и коэффициенты отражения подобрать так, как показано на рисунке - чтобы отраженные лучи взаимно подавились

[Alex-Yu]

xsm в сообщении #1341920 писал(а):

Вопрос в том, куда денется энергия, если толщину пленки и коэффициенты отражения подобрать так, как показано на рисунке - чтобы отраженные лучи взаимно подавились

А такое невозможно подобрать! Если вторая поверхность 100 процентное зеркало, то устроить интерференционное подавление невозможно, как ни подбирай толщину и коэффициент отражения на первой поверхности, будет всегда отражаться 100 процентов.

То, что я писал выше, это для случая, когда на второй поверхности коэффициент отражения тоже 50 процентов.


А на картинке вы ерунду нарисовали. Если на первой поверхности отражается 50 процентов, то от второго отражения все 50 процентов наружу не выдут. Не бывает таких поверхностей раздела, что в одну сторону отражается 50 процентов, а в другую сторону -- проходит все без отражения. Тщательнее надо

[miflin]

(Оффтоп)

xsm в сообщении #1341920 писал(а):

Вопрос в том, куда денется энергия, если толщину пленки и коэффициенты отражения подобрать так, как показано на рисунке - чтобы отраженные лучи взаимно подавились

Давно хотел спросить...
По Вашему мнению - на какое расстояние от точки отражения лучи (которые в противофазе на Вашей картинке)
должны удалиться, чтобы им пришла в голову мысль "удавить друг друга"?
Поместил в оффтоп, считая вопрос идиотским. Но Вы вынудили...

[Gleb1964]

xsm в сообщении #1341920 писал(а):

wrest в сообщении #1341882 писал(а):

..первый слой это полупрозрачное зеркало с одной стороны и прозрачный материал с обратной, а второй слой это просто зеркало..

Понятно, что во второй слой ничего не пройдет. Вопрос в том, куда денется энергия, если толщину пленки и коэффициенты отражения подобрать так, как показано на рисунке - чтобы отраженные лучи взаимно подавились

Во-первых, есть неточность в рисунке - если первая поверхность является светоделителем 50/50, то от второго луча наружу выйдет 25%, которые будут в противофазе с первым лучом. Оставшиеся 25% еще раз повторят путь между поверхностями. В следующей иттерации наружу выйдет еще 12.5%, потом, на следующем шаге, выйдет 6.75% и т.д., до бесконечности (раз у нас идеальные материалы, без потерь)

Нужно еще учесть набег фазы на пол-волны при отражении от более плотной среды, а на светоделителе происходит отражение с двух сторон.

[xsm]

Alex-Yu в сообщении #1341933 писал(а):

А такое невозможно подобрать!

Не можете - не значит невозможно И как же мысленный эксперимент, собственно?

miflin в сообщении #1341936 писал(а):

По Вашему мнению - на какое расстояние от точки отражения лучи (которые в противофазе на Вашей картинке)
должны удалиться, чтобы им пришла в голову мысль "удавить друг друга"?
Поместил в оффтоп, считая вопрос идиотским. Но Вы вынудили...

Такие вопросы задаете. Если бы я знал не идиотский ответ, я бы тоже не задавал идиотских вопросов )