Interferência em Filmes Finos e Aplicações Ópticas

Interferência em filmes finos Prof Jacson Weber de Menezes Quando luz incide em um filme fino efeitos de interferência associados à diferença de caminho óptico dentro do filme podem ocorrer A cor na bolha de sabão está associada a interferência em filmes finos Uma lente antirreflexo também Em Telecom Filtros de cor espelho dielétrico ou Cristal fotônico 1D estruturas multicamadas Suponha que uma frente de onda incida normal sobre um filme fino de espessura L e índice de refração n Io 100 L n1 1 n2 15 n3 1 O que acontece com a luz refletida nas duas interfaces n1n2 e n2n1 A incidência oblíqua muda L consequentemente a cor da interferência construtiva e também as intensidades eqs De Fresnel A superposição da reflexão direta com a reflexão da segunda interface gerará uma interferência que pode ser construtiva ou destrutiva dependendo da diferença de caminho entre os feixes Refletividades Coeficientes de Fresnel Para determinar se existe IC ou ID os seguintes critérios devem ser observados 1 Se 𝒏𝟐 𝒏𝟏 a onda refletida sofre uma inversão de fase 2 Se 𝒏𝟏 𝒏𝟐 não ocorre inversão de fase 3 Para análise devese considerar o comprimento de onda no filme fino ou seja 𝝀 𝝀𝟎 𝒏 incidente transmitido refletido 2 refletido 1 filme Mudanças de fase causadas por reflexão Refração fase não muda Reflexão fase pode mudar ou não Caso da óptica Reflexão mudança de fase Meio com n menor 0 Meio com n maior 05 l ou p antes depois antes depois Corda Condição para IC e ID em filmes finos L n3 n2 n1 As equações acima não são válidas sempre vão depender dos índices de refração dos materiais e consequentemente das mudanças de fase L Interferência destrutiva ID Interferência construtiva IC A pergunta que deve ser feita é Quantos λs cabem em 2L Uma lente com índice de refração maior que 130 é revestida com um filme fino transparente de índice de refração 125 para eliminar por interferência a reflexão de uma luz de comprimento de onda l que incide perpendicularmente a lente Qual é a menor espessura possível para o filme Exemplo 1 Suponha um filme fino de óleo sobre a água Qual deve ser a espessura mínima do filme para que a luz refletida seja de 500 nm Considere n1 100 n2 140 e n3 133 Exemplo 2 Interferência de filmes finos como mecanismo de controle de medida de a espessura e b curvatura a Medida de espessura Vamos considerar o seguinte exemplo Exemplo 3 Desejase medir o diâmetro de uma fibra óptica monomodo utilizando duas lâminas paralelas e λ 600 nm Quando observado de cima é possível contar 30 franjas escuras Determine o diâmetro da fibra b Controle de curvatura Anéis de Newton Usado para testar lentes e verificar a aberração esférica Se os anéis são concêntricos franjas circulares a aberração esférica será muito baixa de forma que a curvatura da lente seja de excelente qualidade Lente planoconvexa Quanto maior o dL maior será o dm ou seja mais franjas claras e escuras aparecem Determinação do raio de curvatura da superfície esférica da lente Interferência de filmes finos como mecanismo de controle de medida de a espessura e b curvatura Num experimento representado pela figura abaixo determine o comprimento de onda considerando R 02m r 1 mm e foram contadas 11 franjas escuras Exemplo 4