Pati plėvelė selektyviai atspindi arba sugeria krintančią šviesą, o jos spalva yra plėvelės optinių savybių rezultatas. Plonų plėvelių spalvą sukuria atspindėta šviesa, todėl reikia atsižvelgti į du aspektus: vidinę spalvą, kurią sukuria neskaidrių plonų plėvelių medžiagų sugerties savybės matomoje šviesos spektre, ir interferencinę spalvą, kurią sukuria daugkartiniai skaidrių arba šiek tiek sugeriančių plonų plėvelių medžiagų atspindžiai.
1. Vidinė spalva
Neskaidrių plonų plėvelių medžiagų sugerties charakteristikos matomoje šviesoje lemia savųjų spalvų atsiradimą, o svarbiausias procesas yra elektronų sugertos fotonų energijos perėjimas. Laidžiose medžiagose elektronai sugeria fotonų energiją iš dalies užpildytoje valentinėje juostoje ir pereina į neužpildytą didelės energijos būseną virš Fermio lygmens, tai vadinama tarpjuostiniu perėjimu. Puslaidininkiuose arba izoliacinėse medžiagose tarp valentinės juostos ir laidumo juostos yra energijos tarpas. Tik elektronai, kurių sugerta energija yra didesnė už energijos tarpo plotį, gali kirsti tarpą ir pereiti iš valentinės juostos į laidumo juostą, tai vadinama tarpjuostiniu perėjimu. Nesvarbu, koks tai perėjimas, jis sukels neatitikimą tarp atspindėtos ir sugertos šviesos, dėl ko medžiaga parodys savo savąją spalvą. Medžiagos, kurių draudžiamosios juostos plotis yra didesnis už matomos ultravioletinės spinduliuotės ribą, pavyzdžiui, didesnės nei 3,5 eV, yra skaidrios žmogaus akiai. Siauro draudžiamosios juostos medžiagų draudžiamosios juostos plotis yra mažesnis už matomos spinduliuotės infraraudonųjų spindulių ribą, o jei jis yra mažesnis nei 1,7 eV, jos atrodo juodos. Medžiagos, kurių dažnių juostos plotis yra vidurinėje srityje, gali turėti būdingas spalvas. Legiravimas gali sukelti tarpjuostinius perėjimus medžiagose su plačiais energijos tarpais. Legiruojantys elementai sukuria energijos lygį tarp energijos tarpų, padalijant juos į du mažesnius energijos intervalus. Elektronai, sugeriantys mažesnę energiją, taip pat gali patirti perėjimus, dėl kurių pradinė skaidri medžiaga įgauna spalvą.
1. Interferencinė spalva
Skaidrios arba šiek tiek sugeriančios plonos plėvelės medžiagos pasižymi interferencinėmis spalvomis dėl daugkartinių šviesos atspindžių. Interferencija – tai amplitudės pokytis, atsirandantis po bangų superpozicijos. Realiose situacijose, jei vandens balos paviršiuje yra alyvos plėvelė, galima pastebėti, kad alyvos plėvelė pasižymi vaivorykštiniu atspalviu – spalva, kurią sukuria tipinė plėvelės interferencija. Uždėjus ploną skaidrios oksido plėvelės sluoksnį ant metalinio pagrindo, galima gauti daug naujų spalvų dėl interferencijos. Jei vieno bangos ilgio šviesa iš atmosferos patenka į skaidraus sluoksnio paviršių, dalis jos atsispindi plonos plėvelės paviršiuje ir tiesiogiai grįžta į atmosferą; kita dalis lūžta per skaidrią plėvelę ir atsispindi plėvelės pagrindo sąsajoje. Tada skaidri plėvelė toliau praleidžia šviesą ir lūžta plėvelės ir atmosferos sąsajoje, prieš grįždama į atmosferą. Dėl to susidaro optinio kelio skirtumas ir užklota interferencija.
Įrašo laikas: 2023 m. birželio 30 d.