رنگ فیلم تزئینی

خود فیلم به صورت انتخابی نور تابیده شده را منعکس یا جذب می‌کند و رنگ آن نتیجه خواص نوری فیلم است. رنگ فیلم‌های نازک توسط نور منعکس شده ایجاد می‌شود، بنابراین دو جنبه باید در نظر گرفته شود، یعنی رنگ ذاتی ایجاد شده توسط ویژگی‌های جذب مواد فیلم نازک غیرشفاف برای طیف نور مرئی، و رنگ تداخلی ایجاد شده توسط بازتاب‌های متعدد مواد فیلم نازک شفاف یا کمی جاذب.

۱. رنگ ذاتی

ویژگی‌های جذب مواد لایه نازک مات به طیف نور مرئی منجر به ظهور رنگ‌های ذاتی می‌شود و مهمترین فرآیند، انتقال انرژی فوتون جذب شده توسط الکترون‌ها است. برای مواد رسانا، الکترون‌ها انرژی فوتون را در نوار ظرفیت تا حدی پر شده جذب می‌کنند تا به حالت پر نشده با انرژی بالا بالاتر از سطح فرمی منتقل شوند که به آن انتقال درون باندی می‌گویند. برای نیمه‌هادی‌ها یا مواد عایق، یک شکاف انرژی بین نوار ظرفیت و نوار رسانش وجود دارد. فقط الکترون‌هایی با انرژی جذب شده بیشتر از عرض شکاف انرژی می‌توانند از شکاف عبور کرده و از نوار ظرفیت به نوار رسانش منتقل شوند که به عنوان انتقال بین باندی شناخته می‌شود. صرف نظر از نوع انتقال، باعث عدم تطابق بین نور منعکس شده و نور جذب شده می‌شود که باعث می‌شود ماده رنگ ذاتی خود را نشان دهد. موادی با عرض شکاف باند بیشتر از حد فرابنفش مرئی، مانند آنهایی که بیشتر از 3.5eV هستند، برای چشم انسان شفاف هستند. عرض شکاف باند مواد شکاف باند باریک کمتر از حد مادون قرمز طیف مرئی است و اگر کمتر از 1.7eV باشد، سیاه به نظر می‌رسد. موادی که پهنای باند آنها در ناحیه میانی است، می‌توانند رنگ‌های مشخصی از خود نشان دهند. آلایش می‌تواند باعث انتقال بین باندی در موادی با شکاف‌های انرژی وسیع شود. عناصر آلایش‌شده یک سطح انرژی بین شکاف‌های انرژی ایجاد می‌کنند و آنها را به دو بازه انرژی کوچکتر تقسیم می‌کنند. الکترون‌هایی که انرژی کمتری جذب می‌کنند نیز ممکن است دچار انتقال شوند و در نتیجه ماده شفاف اولیه رنگی از خود نشان دهد.

رنگ تداخلی ۱.

مواد لایه نازک شفاف یا کمی جاذب، به دلیل بازتاب‌های متعدد نور، رنگ‌های تداخلی از خود نشان می‌دهند. تداخل، تغییر دامنه‌ای است که پس از برهم‌نهی امواج رخ می‌دهد. در عمل، اگر یک لایه روغنی روی سطح گودال آب وجود داشته باشد، می‌توان مشاهده کرد که لایه روغنی، رنگین‌کمانی را نشان می‌دهد که رنگی است که توسط تداخل معمول لایه تولید می‌شود. رسوب یک لایه نازک از لایه اکسید شفاف روی یک زیرلایه فلزی می‌تواند از طریق تداخل، رنگ‌های جدید زیادی را به دست آورد. اگر یک طول موج واحد از جو به سطح لایه شفاف تابیده شود، بخشی از آن روی سطح لایه نازک منعکس شده و مستقیماً به جو باز می‌گردد. بخش دیگر از طریق لایه شفاف دچار شکست شده و در سطح مشترک لایه زیرلایه منعکس می‌شود. سپس به عبور لایه شفاف ادامه داده و قبل از بازگشت به جو، در سطح مشترک بین لایه و جو شکست می‌خورد. این دو منجر به اختلاف مسیر نوری و تداخل روی هم قرار گرفته می‌شوند.