Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 223

Abb. 4.72 Schemaskizze
zur Beschreibung der
destruktiven Interferenz mit
Hilfe von λ/4 Schichten für
n 1 < n S < n 2

Eines der gängigsten Verfahren sind Interferenzschichten. In diesen Schichten erfolgt
eine Verminderung des Reflexionsgrades an der vergüteten Fläche mit Hilfe einer destruk-
tiven Interferenz der reflektierten Strahlen.
Die Verwendung dünner Schichten ist heutzutage ein etabliertes Verfahren zur Ent-
spiegelung von Oberflächen. Dabei wird zur Reduktion des reflektierenden Lichtes an der
Grenzfläche zweier optischer Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes ( n 1 , n S ) an
dieser Grenzfläche eine optische Schicht aufgebracht, deren Brechzahl ( n S ) zwischen dem
der beiden optischen Medien liegt, das heißt n 1 < n S < n 2 . Die Abb. 4.72 zeigt schematisch
den Verlauf einer Lichtwelle beim Durchtritt durch eine dünne transparente Schicht der
Dicke d . Das Durchdringen des Lichtstrahls führt an jeder Grenzfläche (Luft→Schicht
und Schicht→Substrat) dazu, dass ein Teil des einfallenden Lichtes transmittiert und ein
anderer Teil reflektiert wird. Die in jedem Teilstrahl verbleibende Intensität wird mit Hilfe
der Fresnelschen Formeln berechnet. Zumeist werden bei derartigen Verfahren die inner-
halb der dünnen Schicht auftretenden Mehrfachreflexionen wie auch die in ihnen auf-
tretende Absorption vernachlässigt. Die zwei reflektierten Teilwellen R 1 und R 2 kommen
von der gleichen Lichtquelle und schwingen deshalb eine gewisse Zeit lang synchron, das
heißt sie sind kohärent. Da die an der Grenzfläche Schicht-Substrat reflektierte Welle einen
längeren optischen Weg zurücklegt als die an der vorderen Grenzfläche Luft-Schicht re-
flektierte Welle, haben R 1 und R 2 zueinander einen Phasenunterschied δ. In Abhängigkeit
von der optischen Dicke ( n S · d ) der Schicht und der Richtung des Brechzahlüberganges
zum Substrat ( n S < n 2 , n S > n 2 ) können sich diese Teilreflexionen nun verstärken oder auslö-
schen. Die Abhängigkeit der Phasenlage der Teilstrahlen von der Lichtwellenlänge λ sowie
der optischen Dicke der Schicht d wird bei Annahme eines senkrechten Lichteinfalls durch
folgende Gleichung beschrieben

= 2 ·

π

δ · n S · d , (4.204)

λ

worin δ der Gangunterschied ist, d die Dicke der Schicht und n S deren Brechzahl.