لون الفيلم الزخرفي

يعكس الفيلم نفسه الضوء الساقط أو يمتصه بشكل انتقائي، ولونه ناتج عن خصائصه البصرية. يتولد لون الأغشية الرقيقة من الضوء المنعكس، لذا يجب مراعاة جانبين: اللون الأصلي الناتج عن خصائص امتصاص مواد الأغشية الرقيقة غير الشفافة لطيف الضوء المرئي، ولون التداخل الناتج عن انعكاسات متعددة لمواد الأغشية الرقيقة الشفافة أو ذات الامتصاص المنخفض.

1. اللون الجوهري

تؤدي خصائص امتصاص المواد الرقيقة المعتمة لضوء الطيف المرئي إلى ظهور ألوانها الذاتية، وتُعدّ عملية انتقال طاقة الفوتون الممتصة بواسطة الإلكترونات أهم هذه العمليات. ففي المواد الموصلة، تمتص الإلكترونات طاقة الفوتون في نطاق التكافؤ الممتلئ جزئيًا لتنتقل إلى حالة طاقة عالية غير ممتلئة فوق مستوى فيرمي، وهو ما يُعرف بالانتقال داخل النطاق. أما في أشباه الموصلات أو المواد العازلة، فتوجد فجوة طاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل. ولا تستطيع عبور هذه الفجوة والانتقال من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل إلا الإلكترونات التي تمتص طاقة أكبر من عرض فجوة الطاقة، وهو ما يُعرف بالانتقال بين النطاقات. وبغض النظر عن نوع الانتقال، فإنه يُحدث تباينًا بين الضوء المنعكس والضوء الممتص، مما يُؤدي إلى ظهور اللون الذاتي للمادة. وتكون المواد ذات فجوات الطاقة الأكبر من حد الأشعة فوق البنفسجية المرئية، مثل تلك التي تزيد عن 3.5 إلكترون فولت، شفافة للعين البشرية. يقل عرض فجوة الطاقة في المواد ذات فجوة الطاقة الضيقة عن الحد الأدنى للأشعة تحت الحمراء في الطيف المرئي، وإذا كان أقل من 1.7 إلكترون فولت، فإنها تظهر باللون الأسود. أما المواد ذات نطاقات الطاقة المتوسطة، فتُظهر ألوانًا مميزة. ويمكن أن يُسبب التطعيم انتقالات بين نطاقات الطاقة في المواد ذات فجوات الطاقة الواسعة. وتُنشئ عناصر التطعيم مستوى طاقة بين فجوات الطاقة، مما يقسمها إلى فترتين أصغر. وقد تخضع الإلكترونات التي تمتص طاقة أقل لانتقالات أيضًا، مما يؤدي إلى ظهور اللون في المادة الشفافة الأصلية.

1. تداخل الألوان

تُظهر المواد الرقيقة الشفافة أو ذات الامتصاص المنخفض ألوانًا متداخلة نتيجة انعكاسات الضوء المتعددة. التداخل هو تغير في السعة يحدث بعد تراكب الموجات. في الواقع، إذا وُجد غشاء زيتي على سطح بركة ماء، يُمكن ملاحظة أن هذا الغشاء يُظهر تلونًا قزحيًا، وهو اللون الناتج عن التداخل النموذجي للأغشية. يُمكن الحصول على العديد من الألوان الجديدة من خلال التداخل عن طريق ترسيب طبقة رقيقة من غشاء أكسيد شفاف على ركيزة معدنية. 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؛ أما الجزء الآخر فينكسر عبر الغشاء الشفاف وينعكس عند سطح التماس بين الغشاء والركيزة. ثم يستمر في النفاذ عبر الغشاء الشفاف وينكسر عند سطح التماس بين الغشاء والغلاف الجوي قبل أن يعود إلى الغلاف الجوي. ينتج عن هذين المسارين اختلاف في المسار البصري وتداخل متراكب.