Películas Delgadas e Interferometría
La interferencia de película delgada y los interferómetros convierten las diferencias de trayectoria óptica en franjas medibles, utilizadas para recubrimientos y para la medición precisa de longitud y forma.
Definition
El uso de la interferencia entre ondas reflejadas de las superficies de capas delgadas, o entre haces en un interferómetro, para producir patrones de franjas cuyos cambios revelan diferencias de trayectoria óptica con alta precisión.
Scope
Este tema cubre la interferencia producida por la división de amplitud en películas delgadas y por interferómetros. Incluye los colores de las películas de jabón y las manchas de aceite, las condiciones para la interferencia constructiva y destructiva en una sola película, los recubrimientos multicapa antirreflectantes y de alta reflexión, y los principios de los interferómetros de Michelson, Mach-Zehnder, Sagnac y Fabry-Perot. Trata cómo los interferómetros convierten cambios minúsculos en la longitud de la trayectoria en desplazamientos de franjas para metrología, espectroscopia y la detección de desplazamiento e índice de refracción.
Core questions
- ¿Qué determina los colores que se ven en una película delgada como una burbuja de jabón?
- ¿Cómo suprimen o mejoran la reflexión los recubrimientos multicapa?
- ¿Cómo convierte un interferómetro un cambio en la longitud de la trayectoria en un desplazamiento de franja medible?
- ¿Qué distingue las configuraciones comunes de interferómetros?
Key concepts
- interferencia de película delgada
- recubrimiento antirreflectante
- cambio de fase en la reflexión
- interferómetro de Michelson
- interferómetro de Mach-Zehnder
- etalón de Fabry-Perot
- desplazamiento de franja
- metrología óptica
Key theories
- Interferencia de película delgada
- La luz reflejada de las superficies frontal y posterior de una capa delgada interfiere; la diferencia de trayectoria, incluidos los cambios de fase en la reflexión, establece qué longitudes de onda se refuerzan, produciendo los colores característicos y la base para los recubrimientos ópticos.
- Medición interferométrica
- Los interferómetros dividen la luz en dos trayectorias y la recombinan, de modo que un cambio en una trayectoria por una fracción de una longitud de onda desplaza las franjas de manera medible, lo que permite la metrología de desplazamiento, superficie e índice de refracción.
Clinical relevance
Los recubrimientos antirreflectantes mejoran la transmisión de las lentes en microscopios, endoscopios y gafas, mientras que los métodos interferométricos permiten la medición precisa de la topografía corneal y la longitud axial del ojo, utilizadas en la planificación de la cirugía de cataratas.
History
Newton estudió los anillos coloreados de películas delgadas que llevan su nombre, aunque los interpretó dentro de su marco corpuscular. La explicación ondulatoria provino de Young y Fresnel, y el interferómetro de Michelson de la década de 1880, utilizado en el experimento de Michelson-Morley y más tarde para definir el metro, estableció la interferometría como una herramienta de precisión.
Key figures
- Albert A. Michelson
- Ludwig Mach
- Isaac Newton
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Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ¿Por qué una fina película de aceite sobre el agua muestra colores de arcoíris?
- La luz que se refleja desde la parte superior e inferior de la película interfiere; la diferencia de trayectoria depende del grosor de la película y del ángulo de visión, por lo que diferentes longitudes de onda se refuerzan en diferentes lugares, produciendo bandas de color cambiantes.
- ¿Cómo funciona un recubrimiento antirreflectante?
- Un recubrimiento de un cuarto de longitud de onda de espesor con un índice de refracción intermedio hace que las reflexiones de sus dos superficies interfieran destructivamente, cancelando gran parte de la luz reflejada y aumentando la transmisión.