আলংকারিক ফিল্মের রঙ

ফিল্মটি নিজেই আপতিত আলোকে বেছে বেছে প্রতিফলিত বা শোষণ করে এবং এর রঙ ফিল্মটির আলোকীয় বৈশিষ্ট্যের ফল। পাতলা ফিল্মের রঙ প্রতিফলিত আলোর মাধ্যমে তৈরি হয়, তাই দুটি বিষয় বিবেচনা করা প্রয়োজন: যথা—দৃশ্যমান আলোর বর্ণালীর জন্য অস্বচ্ছ পাতলা ফিল্ম উপাদানের শোষণ বৈশিষ্ট্যের কারণে সৃষ্ট অন্তর্নিহিত রঙ, এবং স্বচ্ছ বা সামান্য শোষণকারী পাতলা ফিল্ম উপাদানের একাধিক প্রতিফলনের ফলে সৃষ্ট ব্যতিচার রঙ।

১. অন্তর্নিহিত রঙ

অস্বচ্ছ পাতলা ফিল্ম পদার্থের দৃশ্যমান আলোর বর্ণালীর প্রতি শোষণ বৈশিষ্ট্যের কারণে অন্তর্নিহিত রঙের উদ্ভব ঘটে, এবং এর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াটি হলো ইলেকট্রন দ্বারা শোষিত ফোটন শক্তির রূপান্তর। পরিবাহী পদার্থের ক্ষেত্রে, ইলেকট্রনগুলো আংশিকভাবে পূর্ণ ভ্যালেন্স ব্যান্ডে ফোটন শক্তি শোষণ করে ফার্মি লেভেলের উপরের একটি অপূর্ণ উচ্চ শক্তি স্তরে রূপান্তরিত হয়, যাকে ইন-ব্যান্ড ট্রানজিশন বলা হয়। অর্ধপরিবাহী বা অন্তরক পদার্থের ক্ষেত্রে, ভ্যালেন্স ব্যান্ড এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যে একটি শক্তি ব্যবধান থাকে। শুধুমাত্র সেইসব ইলেকট্রন, যাদের শোষিত শক্তি এই শক্তি ব্যবধানের প্রস্থের চেয়ে বেশি, তারাই এই ব্যবধান অতিক্রম করে ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাকশন ব্যান্ডে রূপান্তরিত হতে পারে, যা ইন্টারব্যান্ড ট্রানজিশন নামে পরিচিত। এই রূপান্তর যে ধরনেরই হোক না কেন, এটি প্রতিফলিত আলো এবং শোষিত আলোর মধ্যে অসামঞ্জস্য তৈরি করে, যার ফলে পদার্থটি তার অন্তর্নিহিত রঙ প্রদর্শন করে। যেসব পদার্থের ব্যান্ডগ্যাপের প্রস্থ দৃশ্যমান অতিবেগুনি সীমার চেয়ে বেশি, যেমন ৩.৫eV-এর বেশি, সেগুলো মানুষের চোখে স্বচ্ছ। সংকীর্ণ ব্যান্ডগ্যাপযুক্ত পদার্থগুলোর ব্যান্ডগ্যাপের প্রস্থ দৃশ্যমান বর্ণালীর অবলোহিত সীমার চেয়ে কম হয়, এবং যদি তা ১.৭eV-এর কম হয়, তবে একে কালো দেখায়। মাঝারি ব্যান্ডগ্যাপযুক্ত পদার্থগুলো বৈশিষ্ট্যপূর্ণ রঙ প্রদর্শন করতে পারে। প্রশস্ত শক্তি ব্যবধানযুক্ত পদার্থে ডোপিং আন্তঃব্যান্ড রূপান্তর ঘটাতে পারে। ডোপিং মৌলগুলো শক্তি ব্যবধানগুলোর মধ্যে একটি শক্তি স্তর তৈরি করে, যা সেগুলোকে দুটি ছোট শক্তি ব্যবধানে বিভক্ত করে। কম শক্তি শোষণকারী ইলেকট্রনগুলোও রূপান্তরিত হতে পারে, যার ফলে মূল স্বচ্ছ পদার্থটি রঙিন হয়ে ওঠে।

১. ব্যতিচার রঙ

স্বচ্ছ বা সামান্য শোষণকারী পাতলা ফিল্ম উপাদানসমূহ আলোর একাধিক প্রতিফলনের কারণে ব্যতিচারী রঙ প্রদর্শন করে। ব্যতিচার হলো তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলে সৃষ্ট বিস্তারের পরিবর্তন। বাস্তবে, যদি জলের ডোবার উপরিভাগে তেলের একটি স্তর থাকে, তবে দেখা যায় যে তেলের স্তরটি বর্ণচ্ছটা প্রদর্শন করে, যা ফিল্মের ব্যতিচারের ফলে সৃষ্ট একটি সাধারণ রঙ। একটি ধাতব সাবস্ট্রেটের উপর স্বচ্ছ অক্সাইড ফিল্মের একটি পাতলা স্তর জমা করে ব্যতিচারের মাধ্যমে অনেক নতুন রঙ পাওয়া যায়। যদি বায়ুমণ্ডল থেকে আলোর একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য স্বচ্ছ স্তরের পৃষ্ঠে আপতিত হয়, তবে এর একটি অংশ পাতলা ফিল্মের পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হয়ে সরাসরি বায়ুমণ্ডলে ফিরে যায়; অন্য অংশটি স্বচ্ছ ফিল্মের মধ্য দিয়ে প্রতিসরিত হয় এবং ফিল্ম-সাবস্ট্রেট সংযোগস্থলে প্রতিফলিত হয়। তারপর এটি স্বচ্ছ ফিল্মের মধ্য দিয়ে যেতে থাকে এবং ফিল্ম ও বায়ুমণ্ডলের সংযোগস্থলে প্রতিসরিত হয়ে বায়ুমণ্ডলে ফিরে আসে। এই দুটির ফলে আলোক পথের পার্থক্য এবং উপরিপাতিত ব্যতিচার সৃষ্টি হয়।