مرشح التداخل

مرشح التداخل ، أو المرشح ثنائي اللون ، أو مرشح الأغشية الرقيقة ، هو مرشح بصري يعكس بعض أطوال موجات الضوء (ألوانه) وينقل أطوال موجات أخرى، مع امتصاص شبه معدوم لجميع أطوال الموجات المطلوبة. قد يكون مرشح التداخل مرشح تمرير عالي ، أو مرشح تمرير منخفض ، أو مرشح تمرير نطاقي ، أو مرشح رفض نطاقي. تُستخدم هذه المرشحات في التطبيقات العلمية، وكذلك في الإضاءة المعمارية والمسرحية .

يتكون مرشح التداخل من طبقات رقيقة متعددة من مادة عازلة ذات معاملات انكسار مختلفة. وقد يحتوي أيضًا على طبقات معدنية. يتميز مرشح التداخل بانتقائيته للطول الموجي بفضل تأثيرات التداخل التي تحدث بين الموجات الساقطة والمنعكسة عند حدود الأغشية الرقيقة. ويشبه مبدأ عمله مبدأ عمل مقياس فابري-بيرو .

المرايا ثنائية اللون والعاكسات ثنائية اللون هي من نفس النوع، لكنها تتميز بألوان الضوء التي تعكسها، بدلاً من الألوان التي تمررها. أما المرايا العازلة فتعمل على نفس المبدأ، لكنها تركز حصراً على الانعكاس.

تستخدم المرشحات ثنائية اللون مبدأ تداخل الأغشية الرقيقة ، وتُنتج الألوان بنفس طريقة أغشية الزيت على الماء. فعندما يسقط الضوء على غشاء زيتي بزاوية، ينعكس جزء منه من السطح العلوي للزيت، وجزء آخر من السطح السفلي الملامس للماء. ولأن الضوء المنعكس من الأسفل يقطع مسارًا أطول قليلًا، تتعزز بعض أطوال موجات الضوء بفعل هذا التأخير، بينما تميل أطوال موجات أخرى إلى التلاشي، مما يُنتج الألوان المرئية. ويُظهر اللون المنقول عبر المرشح انزياحًا نحو الأزرق مع ازدياد زاوية السقوط، انظر المرآة العازلة .

في المرآة أو المرشح ثنائي اللون، بدلاً من استخدام طبقة زيتية لإحداث التداخل ، تُبنى طبقات متناوبة من الطلاءات البصرية ذات معاملات انكسار مختلفة على ركيزة زجاجية . تُنتج الأسطح البينية بين طبقات معامل الانكسار المختلف انعكاسات متزامنة، تُعزز بشكل انتقائي أطوال موجية معينة من الضوء وتتداخل مع أطوال موجية أخرى. تُضاف الطبقات عادةً عن طريق الترسيب الفراغي . من خلال التحكم في سُمك وعدد الطبقات، يُمكن ضبط تردد نطاق تمرير المرشح وجعله واسعًا أو ضيقًا حسب الرغبة. ولأن الأطوال الموجية غير المرغوب فيها تنعكس بدلاً من امتصاصها، فإن المرشحات ثنائية اللون لا تمتص هذه الطاقة غير المرغوب فيها أثناء التشغيل، وبالتالي لا ترتفع درجة حرارتها بنفس قدر المرشح التقليدي المكافئ (الذي يحاول امتصاص كل الطاقة باستثناء تلك الموجودة في نطاق التمرير). (انظر مقياس التداخل فابري-بيرو للحصول على وصف رياضي لهذا التأثير).

عندما يُفصل الضوء الأبيض عمدًا إلى نطاقات لونية مختلفة (على سبيل المثال، في جهاز عرض فيديو ملون أو كاميرا تلفزيون ملونة )، يُستخدم منشور ثنائي اللون مشابه . أما في الكاميرات، فقد أصبح من الشائع الآن استخدام مصفوفة مرشحات امتصاص لتصفية وحدات البكسل الفردية على مصفوفة CCD واحدة.

تستطيع المرشحات ثنائية اللون ترشيح الضوء من مصدر ضوء أبيض لإنتاج ضوء يراه الإنسان شديد التشبع اللوني. وتُستخدم هذه المرشحات بكثرة في التطبيقات المعمارية ^{[ 1 ]} والمسرحية .

تُستخدم عاكسات ثنائية اللون، المعروفة بالمرايا الباردة، عادةً خلف مصدر الضوء لعكس الضوء المرئي للأمام مع السماح للأشعة تحت الحمراء غير المرئية بالمرور من خلف وحدة الإضاءة. يتيح هذا الترتيب إضاءةً قوية مع تقليل تسخين الجسم المُضاء. تحتوي العديد من مصابيح الكوارتز الهالوجينية على عاكس ثنائي اللون مدمج لهذا الغرض، وقد صُممت في الأصل للاستخدام في أجهزة عرض الشرائح لتجنب ذوبان الشرائح، ولكنها تُستخدم الآن على نطاق واسع في الإضاءة الداخلية للمنازل والمتاجر. يُحسّن هذا من بياض الضوء عن طريق إزالة اللون الأحمر الزائد؛ ومع ذلك، فإنه يُشكل خطرًا كبيرًا للحريق إذا استُخدم في وحدات الإضاءة المُدمجة أو المغلقة، حيث يسمح بدخول الأشعة تحت الحمراء إلى هذه الوحدات. لهذه التطبيقات، يجب استخدام مصابيح غير باردة الشعاع ( ALU أو Silverback ). يمكن تحديد وحدات الإضاءة المُدمجة أو المغلقة غير المناسبة للاستخدام مع مصابيح العاكس ثنائي اللون من خلال رمز IEC 60598 "لا يوجد ضوء بارد".

في المجهر الفلوري ، تُستخدم المرشحات ثنائية اللون كمقسمات للشعاع لتوجيه إضاءة تردد الإثارة نحو العينة ثم إلى محلل لرفض نفس تردد الإثارة ولكن تمرير تردد انبعاث معين.

تستخدم بعض أجهزة عرض LCD مرشحات ثنائية اللون بدلاً من الموشورات لتقسيم الضوء الأبيض من المصباح إلى الألوان الثلاثة قبل تمريره عبر وحدات LCD الثلاث.

عادةً ما تنقل أجهزة العرض القديمة بتقنية DLP مصدر ضوء أبيض عبر عجلة ألوان تستخدم مرشحات ثنائية اللون لتغيير الألوان بسرعة عبر جهاز المرآة الدقيقة الرقمية (أحادي اللون) . أما أجهزة العرض الأحدث فقد تستخدم مصادر ضوء ليزر أو LED لإصدار أطوال موجات الضوء المطلوبة مباشرةً.

تُستخدم هذه الأجهزة كفواصل توافقية لليزر . فهي تفصل المكونات التوافقية المختلفة لأنظمة الليزر ذات التردد المضاعف عن طريق الانعكاس الطيفي الانتقائي والنقل.

تُستخدم المرشحات ثنائية اللون أيضًا لإنشاء قوالب ضوئية (جوبو) لمنتجات الإضاءة عالية الطاقة. وتُصنع الصور من خلال تراكب ما يصل إلى أربعة مرشحات ثنائية اللون ملونة.

تستخدم رؤوس الألوان في أجهزة تكبير الصور مرشحات ثنائية اللون لضبط توازن الألوان في الصورة المطبوعة.

تُصنع بعض المجوهرات الزجاجية الفنية أحيانًا لتؤدي وظيفة مرشح ثنائي اللون. ولأن طول موجة الضوء الذي يختاره المرشح يتغير بتغير زاوية سقوط الضوء، فإن هذه المجوهرات غالبًا ما تتمتع بتأثير قزحي ، حيث يتغير لونها مع حركة الأقراط (على سبيل المثال) . ومن التطبيقات الأخرى المثيرة للاهتمام للمرشحات ثنائية اللون الترشيح المكاني . ^{[ 2 ]}

تستخدم شركة دولبي لابز ، بتقنية مرخصة من شركة إنفيتك ، مرشحات ثنائية اللون لعرض الأفلام ثلاثية الأبعاد . تنقل العدسة اليسرى لنظارات دولبي ثلاثية الأبعاد نطاقات ضيقة محددة من ترددات الأحمر والأخضر والأزرق، بينما تنقل العدسة اليمنى مجموعة مختلفة من هذه الترددات. ويستخدم جهاز العرض مرشحات متطابقة لعرض الصور المخصصة للعينين اليمنى واليسرى. ^{[ 3 ]}

يمكن لمرشحات ثنائية اللون ذات تمرير طويل، عند تطبيقها على الإضاءة العادية، أن تمنعها من جذب الحشرات. وفي بعض الحالات، يمكن لهذه المرشحات أن تمنع جذب أنواع أخرى من الحيوانات البرية، مما يقلل من التأثير البيئي السلبي. ^{[ 4 ]}

تتميز المرشحات ثنائية اللون بعمر أطول بكثير من المرشحات التقليدية؛ فاللون متأصل في بنية الطبقات المجهرية الصلبة، ولا يتلاشى مع مرور الوقت (على عكس مرشحات الجل مثلاً). ويمكن تصنيعها لتمرير أي تردد ضمن نطاق التمرير ، وحجب كمية محددة من ترددات نطاق الحجب . ولأن الضوء في نطاق الحجب ينعكس بدلاً من امتصاصه، فإن تسخين المرشح ثنائي اللون يكون أقل بكثير من المرشحات التقليدية. وتتمتع المرشحات ثنائية اللون بقدرة عالية للغاية على تحمل التلف الناتج عن الليزر ، وتُستخدم في جميع مرايا أقوى ليزر في العالم، وهو مرفق الإشعال الوطني .

• جل ملون
• مرآة عازلة
• مرشح (بصري)
• قرص ثلاثي الأبعاد متعدد الاستخدامات
• تداخل الأغشية الرقيقة
• البصريات ذات الأغشية الرقيقة

•  تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022.
• م. باس، كتيب البصريات (الطبعة الثانية) ص  42.89-42.90 (1995)

• ماكلويد، إتش. أنجوس (2010). المرشحات البصرية ذات الأغشية الرقيقة (  الطبعة الرابعة). تايلور وفرانسيس. ISBN 978-1420073027.
• مورينو، إيفان. أريزا، جي جي؛ أفيندانو-أليخو، م (2005). “المرشحات المكانية للأغشية الرقيقة”. رسائل البصريات . 30 (8): 914– 6. بيب كود : 2005OptL...30..914M . دوى : 10.1364/OL.30.000914 . بميد 15865397 .