薄膜光学

薄膜光学是光学的一个分支，处理各种很薄的光学材料（薄膜）^[1]。和薄膜光学有关的材料，其厚度需要在可见光波长的等级内（约500 nm）。此厚度范围的薄膜因为光的干涉，以及薄膜、空间及物质间的折射率差异，可以有显著的折射特性，这些效应称为薄膜干涉，会影响光学材料折射及传输光的特性，像在肥皂泡及水上的油渍就会看到这类的情形。

更广义具有类似光学性质，但不是平面层状结构的周期性结构称为光子晶体。

在制造上，薄膜层可以由在基质（一般是玻璃）上沉积一层至多层薄膜而产生，一般会用像蒸发或溅射淀积（英语：sputter deposition）等物理气相沉积方式，或是化学气相沉积法。

这类的薄膜常用来作光学镀膜（英语：optical coating），像是家用或车用的低辐射玻璃、玻璃上的增透膜、汽车车头灯的反光挡板，以及高精度的滤光器及镜子。这类镀膜的另一种应用是空间滤波器（英语：spatial filter）^[2]。

自然界中和薄膜光学有关的例子

孔雀蛱蝶翅膀上的蓝点.^[3]
青凤蝶^[3]
劳氏六线天堂鸟（英语：Lawes's parotia）胸部羽毛的颜色^[4]
许多昆虫的翅膀很薄，会看到薄膜干涉

薄膜层是自然界中常见的结构，像肥皂泡及水上油渍的颜色就是薄膜层的效果，像一些动物的结构生色（英语：structural coloration）也是类似的情形。许多昆虫的翅膀很薄，有类似因为薄膜的效果，尤其是在黄蜂或是苍蝇的翅膀格外明显。像孔雀蛱蝶翅膀上的蓝点以及青凤蝶的青色斑纹也是薄膜光学的效果^[3]。

参考资料

^ Knittl, Z. Optics of thin films. John Wiley. 1981.
^ Moreno, Ivan; Araiza, JJ; Avendano-Alejo, M. Thin-film spatial filters. Optics Letters. 2005, 30 (8): 914–6. Bibcode:2005OptL...30..914M. PMID 15865397. doi:10.1364/OL.30.000914.
^ ^3.0 ^3.1 ^3.2 Stavenga, D. G. Thin Film and Multilayer Optics Cause Structural Colors of Many Insects and Birds (PDF). Materials Today: Proceedings. 2014, 1: 109 [2015-09-17]. doi:10.1016/j.matpr.2014.09.007. （原始内容存档于2017-08-07）.
^ Stavenga, D. G.; Leertouwer, H. L.; Marshall, N. J.; Osorio, D. Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2010, 278 (1715): 2098 [2015-09-17]. doi:10.1098/rspb.2010.2293. （原始内容存档于2017-06-12）.

延伸阅读

M. F. Land (1972). "The physics and biology of animal reflectors," Progress in Biophysics and Molecular Biology, 24:75–106. doi:10.1016/0079-6107(72)90004-1 . An excellent introduction to thin-film optics, with a focus on biology. Cites more rigorous treatments.
Z. Knittl: Optics of thin films, Wiley, 1981.
D.G. Stavenga, "Thin film and multilayer optics cause structural colors of many insects and birds" Materials Today: Proceedings 1S, 109 – 121 (2014).
I. Moreno, et al., "Thin-film spatial filters," Optics Letters 30, 914–916 (2005)
MacLeod, H. Angus. Thin-Film Optical Filters, Fourth Edition. Taylor & Francis. 2010. ISBN 978-1-4200-7302-7.

[1] Knittl, Z. Optics of thin films. John Wiley. 1981.

[2] Moreno, Ivan; Araiza, JJ; Avendano-Alejo, M. Thin-film spatial filters. Optics Letters. 2005, 30 (8): 914–6. Bibcode:2005OptL...30..914M. PMID 15865397. doi:10.1364/OL.30.000914.

[stavenga-3] 3.0 ^3.1 ^3.2 Stavenga, D. G. Thin Film and Multilayer Optics Cause Structural Colors of Many Insects and Birds (PDF). Materials Today: Proceedings. 2014, 1: 109 [2015-09-17]. doi:10.1016/j.matpr.2014.09.007. （原始内容存档于2017-08-07）.

[4] Stavenga, D. G.; Leertouwer, H. L.; Marshall, N. J.; Osorio, D. Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2010, 278 (1715): 2098 [2015-09-17]. doi:10.1098/rspb.2010.2293. （原始内容存档于2017-06-12）.

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自然界中和薄膜光学有关的例子

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参考资料

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