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과학

박막 간섭

박막 간섭과학
영어
Thin-film interference
주요 변수
막의 두께, 굴절률, 파장, 입사각
수직 입사 경로차
막 내부 왕복의 광학적 길이 2nt
필수 확인
두 반사에서 생기는 위상차
박막 간섭은 얇은 막의 위아래 경계 등 서로 다른 경로에서 반사된 빛이 겹치며 세기가 달라지는 현상이다. 막을 왕복하는 광학적 경로차뿐 아니라 반사 때의 위상 변화도 함께 고려해야 한다.

두 경로가 만나는 방식

입사광의 일부는 막 윗면에서 반사되고 일부는 막 안으로 들어간 뒤 아랫면에서 반사되어 나온다. 두 빛이 겹칠 때 진폭이 더해지거나 상쇄된다. 막 두께가 같아도 양쪽 매질의 굴절률과 관측 파장에 따라 결과가 달라진다.

반사 위상의 역할

보통의 비흡수 유전체에 수직 입사할 때 작은 굴절률에서 큰 굴절률 쪽을 보고 반사된 전기장은 위상이 π만큼 바뀐다. 반대 경우에는 같은 반전이 없다. 두 경로 중 한쪽만 반전하는지 둘 다 반전하는지 확인하지 않으면 밝고 어두운 조건을 뒤집을 수 있다.

반사 방지층의 예

공기, 코팅, 기판의 굴절률이 순서대로 커지면 두 반사에서 모두 π 반전이 생긴다. 수직 입사에서 목표 진공 파장 λ에 대해 t=λ/(4n)인 층은 왕복 위상차를 π로 만들어 반사광을 상쇄할 수 있다. 완전 상쇄에는 두 반사 진폭의 크기도 맞아야 한다.

색과 각도

백색광에는 여러 파장이 있으므로 막이 특정 파장을 강화하고 다른 파장을 약화하면 색이 보인다. 두께나 관측각이 바뀌면 강화되는 파장도 달라진다. 따라서 얇은 막의 색을 그 물질의 고유 색소색 하나로만 설명할 수 없다.

관련 문서

간섭 / 반사 / 굴절 / 파장 / 빛 / 스넬의 법칙 / 편광 / 회절 격자