התאבכות משכבות דקות

התאבכות משכבות דקות היא תופעת התאבכות המתקבלת כתוצאה מהחזרה ושבירה של קרני אור בשכבה דקה של חומר. בהקשר זה, שכבה דקה היא שכבה שעובייה הוא מסדר גודל של אורך הגל של האור.

בתופעה זו ניתן להבחין בחיי היום יום, כגון: בצבעים המופיעים על פני בועות סבון או בכתם שמן על כביש.

לתופעה חשיבות בתחום תעשיית האופטיקה, לדוגמה בתכנון ציפויים לעדשות או מראות.

הסבר התופעה

קובץ:Thin layer.png

איור 1: שבירת קרני אור והחזרתן בשכבה דקה. הקרניים היוצאות מ-A ו-C מתאבכות.

איור 1 מדגים כיצד קרן אור העוברת מחומר אחד לאחר, מוחזרת באופן חלקי (הקו AD), ונשברת באופן חלקי (הקו AB). אם החומר השני דק מספיק, חלק מהקרן הנשברת שעברה דרך השכבה תוחזר מן הצד השני (בנקודה B), תישבר שוב במשטח הראשון (נקודה C), ותתאבך עם הקרן המוחזרת.

תתקבל התאבכות בונה או הורסת בהתאם להפרש הדרכים האופטיות שעברו שתי הקרניים. הפרש זה תלוי בזווית הפגיעה של האור, עובי השכבה, ומקדמי השבירה של החומר ממנו עשויה השכבה ושל התווך ממנו מגיע האור. בהנחה כי מקדם השבירה של החומר ממנו עשויה השכבה גדול ממקדם השבירה של התווךתבנית:הערה, תתקבל התאבכות בונה אם הפרש הדרכים האופטיות שווה לכפולה חצי שלמה של אורך הגל של האור, והתאבכות הורסת אם הפרש הדרכים שווה לכפולה שלמה של אורך הגל.

אם מקור האור אינו מונוכרומטי, ולחומר מקדמי שבירה שונים לאורכי גל שונים (כפי שקורה לרוב), הצבעים השונים ייצרו התאבכות בונה במקומות שונים, כתלות ביחס בין אורך הגל והפרש הדרכים האופטיות שנקבע על פי זווית ממנה מסתכלים ועובי שכבת החומר. עובדה זו גורמת למראה האופייני של התופעה (ראו תמונות בגלריה למטה).

טבעות ניוטון

איור 2: מערכת ניסיונית בה מתקבלות טבעות ניוטון. שתי עדשות (בלבן) לחוצות יחד בתוך מסגרת (באפור). אחת העדשות שטוחה (למטה) ואחת חצי-קמורה (למעלה).

אחת הדוגמאות המפורסמות לתופעה ההתאבכות משכבות דקות היא טבעות ניוטון. ניתן לקבל טבעות ניוטון כאשר משטח קמור (כדורי) מונח על גבי משטח שטוח וביניהם מפרידה שכבת אוויר דקה (ראו איור 2). במקרה זה עובי שכבת האוויר הדקה גדל ככל שמתרחקים מנקודת המגע בין המשטחים ומתקבלת תבנית התאבכות של אזורים מוארים וחשוכים כתלות בעובי השכבה. עקב הסימטריה, תבנית ההתאבכות היא בצורת טבעות.

התופעה הובחנה לראשונה בשנת 1664 על ידי רוברט הוק, אך קרויה על שם אייזק ניוטון שחקר וניתח אותה.

גלריית תמונות

בועת סבון
כתם נפט על כביש
מים ושמן בשלולית שנוצרה לאחר הגשם
גביש ביסמוט מצופה בשכבה דקה של תחמוצת
טבעות ניוטון
התאבכות על חלון איירבוס. ההתאבכות נגרמת בשל העובי הבלתי אחיד של ציפוי Indium Tin Oxide המשמש למניעת התקרחות.