لون الفيلم الزخرفي

يعكس الفيلم نفسه الضوء الساقط أو يمتصه بشكل انتقائي، وينتج لونه عن خصائصه البصرية. يتولد لون الأغشية الرقيقة من الضوء المنعكس، لذا يجب مراعاة جانبين: اللون الجوهري الناتج عن خصائص امتصاص مواد الأغشية الرقيقة غير الشفافة لطيف الضوء المرئي، ولون التداخل الناتج عن الانعكاسات المتعددة لمواد الأغشية الرقيقة الشفافة أو قليلة الامتصاص.

1. اللون الجوهري

تؤدي خصائص امتصاص مواد الأغشية الرقيقة المعتمة لطيف الضوء المرئي إلى ظهور ألوان جوهرية، وأهم عملية هي انتقال طاقة الفوتون الممتصة بواسطة الإلكترونات. في المواد الموصلة، تمتص الإلكترونات طاقة الفوتون في نطاق التكافؤ الممتلئ جزئيًا للانتقال إلى حالة طاقة عالية غير مملوءة فوق مستوى فيرمي، وهو ما يسمى بالانتقال داخل النطاق. في أشباه الموصلات أو المواد العازلة، توجد فجوة طاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل. فقط الإلكترونات التي تمتص طاقة أكبر من عرض فجوة الطاقة يمكنها عبور الفجوة والانتقال من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل، والمعروفة باسم الانتقال بين النطاقات. بغض النظر عن نوع الانتقال، فإنه سيؤدي إلى عدم تناسق بين الضوء المنعكس والضوء الممتص، مما يجعل المادة تُظهر لونها الجوهري. المواد التي يزيد عرض فجوة النطاق فيها عن حد الأشعة فوق البنفسجية المرئية، مثل تلك التي تزيد عن 3.5 إلكترون فولت، تكون شفافة للعين البشرية. عرض فجوة النطاق للمواد ذات فجوة النطاق الضيقة أقل من حد الأشعة تحت الحمراء للطيف المرئي، وإذا كان أقل من 1.7 إلكترون فولت، فإنه يظهر أسود. يمكن للمواد ذات عرض النطاق في المنطقة الوسطى أن تُظهر ألوانًا مميزة. يمكن أن يُسبب التشويب انتقالات بين النطاقات في المواد ذات فجوات الطاقة الواسعة. تُنشئ عناصر التشويب مستوى طاقة بين فجوات الطاقة، مقسمًا إياها إلى فترتين أصغر. قد تخضع الإلكترونات التي تمتص طاقة أقل أيضًا لانتقالات، مما يؤدي إلى ظهور لون المادة الشفافة الأصلية.

1. لون التداخل

تُظهر مواد الأغشية الرقيقة الشفافة أو قليلة الامتصاص ألوانًا تداخلية بسبب انعكاساتها المتعددة للضوء. والتداخل هو التغير في السعة الذي يحدث بعد تراكب الموجات. في الحياة، إذا كان هناك غشاء زيتي على سطح بركة ماء، فيمكن ملاحظة أن غشاء الزيت يُظهر التقزح اللوني، وهو اللون الناتج عن تداخل الغشاء النموذجي. يمكن الحصول على العديد من الألوان الجديدة من خلال ترسيب طبقة رقيقة من غشاء أكسيد شفاف على ركيزة معدنية من خلال التداخل. إذا سقط طول موجي واحد من الضوء من الغلاف الجوي على سطح الطبقة الشفافة، فإن جزءًا منه ينعكس على سطح الغشاء الرقيق ويعود مباشرة إلى الغلاف الجوي؛ بينما يتعرض الجزء الآخر للانكسار من خلال الغشاء الشفاف وينعكس عند سطح ركيزة الغشاء. ثم يستمر الغشاء الشفاف في نقل الضوء وينكسر عند السطح الفاصل بين الغشاء والغلاف الجوي قبل العودة إلى الغلاف الجوي. سيؤدي كلاهما إلى اختلاف المسار البصري والتداخل المتراكب.