Самото фолио селективно отразява или абсорбира падащата светлина, а цветът му е резултат от оптичните свойства на фолиото. Цветът на тънките фолиа се генерира от отразената светлина, така че е необходимо да се вземат предвид два аспекта, а именно присъщият цвят, генериран от абсорбционните характеристики на непрозрачните тънкослойни материали за видимия светлинен спектър, и интерферентният цвят, генериран от многократни отражения на прозрачни или слабо абсорбиращи тънкослойни материали.
1. Вътрешен цвят
Абсорбционните характеристики на непрозрачните тънкослойни материали към видимия светлинен спектър водят до появата на присъщи цветове, а най-важният процес е преходът на фотонната енергия, абсорбирана от електроните. При проводимите материали електроните абсорбират фотонната енергия в частично запълнената валентна зона, за да преминат в незапълнено високоенергийно състояние над нивото на Ферми, което се нарича вътрешнозонен преход. При полупроводниците или изолационните материали има енергийна празнина между валентната зона и проводимата зона. Само електрони с абсорбирана енергия, по-голяма от ширината на енергийната празнина, могат да преминат през празнината и да преминат от валентната зона към проводимата зона, известно като междузонен преход. Независимо от вида на прехода, той ще причини несъответствие между отразената и абсорбираната светлина, което кара материала да проявява присъщия си цвят. Материалите с ширина на забранената зона, по-голяма от видимата ултравиолетова граница, като тези, по-големи от 3,5 eV, са прозрачни за човешкото око. Ширината на забранената зона на материалите с тясна забранена зона е по-малка от инфрачервената граница на видимия спектър и ако е по-малка от 1,7 eV, те изглеждат черни. Материалите с честотни ленти в средната област могат да проявяват характерни цветове. Легирането може да причини междузонни преходи в материали с широки енергийни междини. Легиращите елементи създават енергийно ниво между енергийните междини, разделяйки ги на два по-малки енергийни интервала. Електроните, които абсорбират по-ниска енергия, също могат да претърпят преходи, в резултат на което оригиналният прозрачен материал се оцветява.
1. Цвят на интерференцията
Прозрачните или слабо абсорбиращи тънкослойни материали проявяват интерферентни цветове поради многократните си отражения на светлината. Интерференцията е промяната в амплитудата, която се получава след суперпозицията на вълните. В действителност, ако има маслен филм върху повърхността на водната локва, може да се наблюдава, че масленият филм проявява иридесценция, което е цветът, получен от типичната интерференция на филма. Нанасянето на тънък слой прозрачен оксиден филм върху метален субстрат може да доведе до получаване на много нови цветове чрез интерференция. Ако една дължина на вълната на светлината падне от атмосферата върху повърхността на прозрачния слой, част от нея се отразява върху повърхността на тънкия филм и се връща директно в атмосферата; другата част претърпява пречупване през прозрачния филм и се отразява на границата между филма и субстрата. След това прозрачният филм продължава да пропуска светлината и да се пречупва на границата между филма и атмосферата, преди да се върне в атмосферата. Двете ще доведат до оптична разлика в пътя и наслагване на интерференция.
Време на публикуване: 30 юни 2023 г.