Interferência em Filmes Finos

Prima Prestes a romper. O topo da película consiste agora em 10 nm de água e apresenta-se preto. Uma única superfície de água reflete 2,055% da luz de 550 nm. A ótica geométrica, somando as duas superfícies do filme, prevê 4,027%. O filme reflete 0,197%, menos de um décimo de uma superfície singular. As duas reflexões têm quase a mesma amplitude. Contudo, aquela proveniente do topo, onde a luz passa do ar para a água, regressa invertida (r = −0,1434), enquanto a da base, da água para o ar, não sofre inversão (+0,1434). Num filme muito mais fino que o comprimento de onda, elas regressam quase em fase e anulam-se. Aumente a espessura do filme e a luz da base atrasa-se em δ = 4πn₁d/λ. Num quarto de onda, a 103,0 nm, as duas ondas somam-se e o filme reflete 7,892%, quase o dobro do fantasma. Mesmo antes de ficar preto, o filme exibe um cinzento-azulado ténue, pois os comprimentos de onda mais curtos, com o maior δ, são os últimos a ser anulados. Newton observou este fenómeno numa bolha de sabão sob uma redoma de vidro. Cresceu uma mancha preta no topo sobre a qual escreveu: "Inicialmente julguei que não houvesse Luz refletida pela Água naquele local". Depois, olhando com mais atenção, viu uma vela tenuemente refletida nela.

Prima Um filme de 3 µm. A 550 nm este filme reflete 7,635%, quase o máximo alcançável por qualquer espessura. Ainda assim, sob luz branca reflete 4,013% face aos 4,025% do fantasma, e exibe o mesmo tom cinzento. O espectro revela o motivo. Existem 11 picos de reflexão entre 380 e 780 nm, de modo que cada uma das três funções de correspondência de cor integradas pela página abrange várias franjas claras e escuras. O resultado dessa soma iguala o fantasma. Prima agora Verde anulado. A 206 nm existe um único vale na zona do visível, centrado nos 550 nm. Este fenómeno remove o verde e deixa um violeta a 0,256 do branco. O filme mais colorido de toda a escala encontra-se a escassos nanómetros deste. A cor exige um espaço no espectro tão largo quanto uma própria cor, algo que apenas um filme fino consegue criar. Desde os 2 µm até aos 5 µm alcançados pela página, o filme nunca mais se afasta mais de 0,005 do branco, em contraste com os 0,256 deste violeta. O segundo livro da obra Opticks de Newton abre precisamente com este tópico, tratando-o como algo que outros já tinham observado. Placas finas mostram cores "consoante as suas diferentes espessuras, embora numa espessura maior pareçam muito claras e incolores". A ótica geométrica só acerta no caso dos filmes espessos porque a luz branca anula as franjas por cálculo da média. A luz de um único comprimento de onda nunca o faz.

Prima Lente revestida. Uma camada de 100 nm de fluoreto de magnésio sobre vidro crown reduz a reflexão a 550 nm de 4,239% para 1,247%. Parte desta redução deve-se aos degraus mais suaves no índice de refração: somando as duas superfícies como dita a ótica geométrica obtemos 2,754%. O resto é cancelamento. Ambas as reflexões invertem a onda, visto que cada uma penetra num material mais denso. Uma camada de um quarto de onda atrasa a segunda reflexão em meio ciclo (δ = 0,5013 ciclos), pelo que chegam desfasadas. Prima agora Dobro da espessura. A 200 nm o atraso corresponde a um ciclo inteiro. As reflexões voltam a estar em fase e a face reflete 4,239% a 550 nm, o mesmo valor do vidro nu; sob luz branca reflete 4,082%, contra os 4,24% sem revestimento. Mais revestimento não melhora o resultado; a espessura certa sim. Como um quarto de onda acomoda apenas um comprimento de onda, a face revestida reflete 1,634% a 450 nm e 1,418% a 650 nm. Reflete mais em ambos os extremos do espectro do que no meio. É por esse motivo que a face revestida na imagem apresenta um ligeiro tom violeta. Para obter um cancelamento total é necessária uma camada com índice √1,5185 = 1,2323. Digite esse valor como índice do filme, defina d para o quarto de onda indicado nos resultados (111,6 nm) e a reflexão a 550 nm desce para 0,000%. A 1 de novembro de 1935, Carl Zeiss requereu a patente de uma camada evaporada sobre o vidro em vácuo. O documento menciona como sua precursora uma patente britânica de Taylor, datada de 1904. Esta última fora inspirada por lentes antigas cujas manchas desgastadas pareciam mais transparentes do que o vidro polido adjacente.