Calculateur de Revêtement Optique en Couche Mince

Analysez la réflectance et la transmittance d'un revêtement optique monocouche.

Saisissez les propriétés du milieu incident, de la couche mince et du substrat pour calculer les performances optiques basées sur les équations de Fresnel.

Exemples Pratiques

Explorez des scénarios courants pour les revêtements en couche mince en chargeant un exemple.

AR Coating on Glass (Normal Incidence)

Revêtement AR sur Verre (Incidence Normale)

Un revêtement anti-réflexion quart d'onde standard utilisant du Fluorure de Magnésium (MgF2) sur verre pour la lumière verte (550 nm) à un angle de 0 degré.

n (Incident): 1.0

n (Film): 1.38

n (Substrat): 1.52

Longueur d'onde: 550 nm

Épaisseur: 99.64 nm

Angle: 0 °

HR Coating on Glass (Normal Incidence)

Revêtement HR sur Verre (Incidence Normale)

Un revêtement haute réflexion quart d'onde utilisant du Sulfure de Zinc (ZnS) sur verre pour un laser He-Ne (633 nm).

n (Incident): 1.0

n (Film): 2.35

n (Substrat): 1.52

Longueur d'onde: 633 nm

Épaisseur: 67.34 nm

Angle: 0 °

AR Coating at 45° Angle

Revêtement AR à 45°

Le même revêtement AR que le premier exemple, mais avec la lumière incidente à un angle de 45 degrés, montrant la différence entre les polarisations S et P.

n (Incident): 1.0

n (Film): 1.38

n (Substrat): 1.52

Longueur d'onde: 550 nm

Épaisseur: 99.64 nm

Angle: 45 °

Soap Bubble Reflection

Réflexion de Bulle de Savon

Modélise une couche mince d'eau (bulle de savon) dans l'air. Cet exemple vérifie la réflectance pour la lumière orange (600 nm) sur une bulle de 300 nm d'épaisseur.

n (Incident): 1.0

n (Film): 1.33

n (Substrat): 1.0

Longueur d'onde: 600 nm

Épaisseur: 300 nm

Angle: 20 °

Autres titres
Comprendre les Revêtements Optiques en Couche Mince : Un Guide Complet
Un aperçu approfondi des principes d'interférence en couche mince, comment utiliser ce calculateur, et les fondements mathématiques qui le sous-tendent.

Qu'est-ce qu'un Revêtement Optique en Couche Mince ?

  • Les Bases de l'Interférence Lumineuse
  • Interférence Constructive vs Destructive
  • Types de Revêtements Optiques
Un revêtement optique en couche mince est une couche de matériau, typiquement de l'ordre du nanomètre à quelques micromètres d'épaisseur, déposée sur un substrat (comme une lentille ou un miroir) pour modifier la façon dont il réfléchit et transmet la lumière. La magie derrière ces revêtements réside dans un phénomène appelé interférence en couche mince. Lorsque les ondes lumineuses frappent la surface supérieure du film, certaines se réfléchissent, tandis que d'autres passent à travers. Les ondes qui passent à travers frappent ensuite la surface inférieure (l'interface film-substrat) et se réfléchissent. Ces deux ensembles d'ondes réfléchies interfèrent alors entre elles. Ce calculateur analyse le résultat de cette interférence.
Interférence Constructive et Destructive
Selon l'épaisseur du film et la longueur d'onde de la lumière, les ondes réfléchies peuvent interférer de deux manières principales. Si les pics des ondes s'alignent, ils se renforcent mutuellement, créant une interférence constructive et une réflexion élevée. C'est le principe derrière les revêtements haute réflexion (HR) utilisés dans les miroirs. Si le pic d'une onde s'aligne avec le creux d'une autre, ils s'annulent mutuellement, conduisant à une interférence destructive et une réflexion faible. C'est l'objectif des revêtements anti-réflexion (AR), qui sont cruciaux pour maximiser la transmission de lumière dans les lentilles et les panneaux solaires.

Guide Étape par Étape pour Utiliser le Calculateur

  • Saisir les Indices de Réfraction
  • Définir la Longueur d'Onde et l'Épaisseur
  • Interpréter les Résultats de Polarisation
Ce calculateur utilise les équations de Fresnel pour fournir une analyse précise d'un revêtement monocouche. Voici comment l'utiliser :
1. Indice de Réfraction (Milieu Incident, n_incident) : Saisissez l'indice de réfraction du milieu de départ. C'est généralement l'air (n ≈ 1,0).
2. Indice de Réfraction (Couche Mince, n_film) : Saisissez l'indice de réfraction du matériau de revêtement lui-même. Par exemple, MgF2 est ~1,38.
3. Indice de Réfraction (Substrat, n_substrate) : Saisissez l'indice de réfraction du matériau de base, tel que le verre (n ≈ 1,52).
4. Longueur d'Onde de la Lumière (nm) : Spécifiez la longueur d'onde dans le vide de la lumière que vous voulez analyser.
5. Épaisseur du Film (nm) : L'épaisseur physique de votre couche de revêtement.
6. Angle d'Incidence (°) : L'angle sous lequel la lumière frappe la surface. 0° est perpendiculaire (incidence normale).
Comprendre la S- et P-Polarisation
Lorsque la lumière frappe une surface sous un angle, son comportement dépend de sa polarisation. Ce calculateur décompose la réflectance en deux composantes : Rs (s-polarisation) et Rp (p-polarisation). Pour la lumière non polarisée (comme la lumière du soleil), la 'Réflectance Moyenne' est le résultat le plus pertinent. Cependant, pour les applications impliquant des lasers ou des configurations optiques spécifiques, analyser Rs et Rp individuellement est critique.

Applications Réelles des Revêtements en Couche Mince

  • Lunettes et Lentilles d'Appareil Photo
  • Verre Architectural et Cellules Solaires
  • Instruments Scientifiques Avancés
Les revêtements en couche mince sont omniprésents dans la technologie moderne. Par exemple : Les Revêtements Anti-Réflexion (AR) se trouvent sur pratiquement toutes les lunettes de prescription et les lentilles d'appareil photo pour réduire l'éblouissement. Les Revêtements Haute Réflexion (HR) sont utilisés pour créer des miroirs hautement efficaces pour les lasers. Les Filtres Passe-Bande transmettent une gamme spécifique de longueurs d'onde. Le Verre Architectural a souvent des revêtements à faible émissivité (Low-E) pour contrôler le chauffage et le refroidissement.

Dérivation Mathématique et Formules

  • Loi de Snell
  • Les Équations de Fresnel
  • Déphasage et Interférence
La logique du calculateur est basée sur les principes fondamentaux de l'optique ondulatoire. Les calculs principaux impliquent la détermination des coefficients de réflexion à chaque interface et du déphasage subi par la lumière traversant le film.
Les Équations de Fresnel
La quantité de lumière réfléchie à une interface entre deux milieux est décrite par les équations de Fresnel. Ces équations dépendent des indices de réfraction des deux milieux, de l'angle d'incidence et de la polarisation de la lumière. Le calculateur calcule ces coefficients pour les deux interfaces : supérieure (incident-film) et inférieure (film-substrat).
Réflexion Totale
La réflexion totale est trouvée en sommant la réflexion de la surface supérieure avec la réflexion de la surface inférieure, en tenant compte du déphasage (δ). Le déphasage est causé par la distance supplémentaire que la lumière parcourt dans le film. Le coefficient de réflexion total (r) est donné par : r = (r₁₂ + r₂₃ e^(iδ)) / (1 + r₁₂ r₂₃ * e^(iδ)). La réflectance finale (R) est le carré de la magnitude de ce nombre complexe : R = |r|².