薄膜干涉

一個在陽光下飄動的肥皂泡漩渦般翻轉著變幻的彩虹色，濕路面上一滴油攤開成一條條明亮的色帶，然而肥皂與油本身都沒有任何顏色。這些顏色來自薄膜干涉：光從一層極薄透明薄膜的上下表面反射，兩束反射光互相干涉。它回答的問題是：當材料本身透明無色時，這些顏色是從哪裡來的？

當光照到一層薄膜，一部分從上表面反射，一部分進入薄膜、從下表面反射再射回來。這兩束反射波走的距離略有不同，第二束多在膜內走了一個來回，於是它們最終錯開的量取決於膜的厚度與波長。在它們同相對齊之處，那個顏色被增強而顯得明亮；在它們抵消之處，則被減弱。因為額外的路徑取決於波長，不同顏色在不同厚度變亮，所以厚度變化的薄膜會在表面各處閃著不同的顏色。這裡有一個關鍵細節：光波從折射率增大（進入較密介質）的表面反射時，相位會翻轉半個波長，計算哪些顏色會亮時必須把這半波長的相移算進去。

薄膜干涉不只是漂亮，它還被拿來實用：相機鏡頭與眼鏡上的抗反射鍍膜，是一層尺寸調得剛好讓反射互相抵消的薄膜，讓更多光通過；而孔雀羽毛或甲蟲外殼的閃光，是來自天然薄層的結構色，而非色素。一個誠實的提醒：薄膜必須極薄，與光的波長相當，也就是幾百奈米，這就是為什麼一片厚玻璃不會顯出這種顏色，它的兩束反射相差太多波長，無法以任何有秩序的方式干涉。