تداخل لایه‌نازک

تشکیل تداخل لایه نازک در مرز لیپید آب
تداخل لایه‌نازک یا تداخل فیلم‌نازک (به انگلیسی: Thin-film interference) یک پدیده ای طبیعی است که به دلیل تداخل بازتاب امواج نور از مرزهای بالایی و پایینی یک جدار نازک باهم ایجاد می‌شود؛ که باعث افزایش بازتاب در برخی از طول موج‌ها و کاهش بازتاب در برخی دیگر از طول موج‌ها می‌شود. هنگامی که نور سفید به سطح جدار نازک تابیده می‌شود باعث ایجاد رنگهای گوناگونی می‌شود.
تداخل لایه نازک می‌تواند رنگ‌های متنوع ایجاد شده در بازتاب نور از حباب‌های صابون و سطح روغن روی آب را توضیح دهد. همچنین مکانیزم درونی در عملکرد پوشش‌های ضد بازتاب است که در عینک‌ها و لنزهای دوربین استفاده می‌شوند. اگر ضخامت لایه بسیار بیشتر از طول طول پیوستگی نور تابیده شده باشد دیگر به دلیل خط طیف نوری منبع نور اثرات تداخلی دیده نمی‌شوند.
نمایش اختلاف طول مسیر پرتوهای بازتابی از مرزهای بالا و پایین یک جدار نازک.
بازتاب از یک لایه نازک معمولاً از طول موجهای یکتا که توسط توری پراش یا منشور ایجاد می‌شوند ایجاد نشده است، بلکه از ترکیبی از طول موج‌های متفاوت ایجاد شده است که باعث می‌شود به ندرت به صورت رنگ‌های دیده شده رنگ‌های رنگین کمانی باشد و اغلب به صورت قهوه‌ای، طلایی، فیروزه‌ای، آبی روشن، بنفش و سرخابی می‌باشند. با مطالعه نور بازتابی یا عبوری از یک لایه نازک می‌توان اطلاعاتی از قبیل ضخامت لایه و ضریب شکست محیط لایه را بدست آورد. لایه نازک کاربردهای کاربردی و اقتصادی بسیاری مانند پوشش‌های ضد بازتاب آینه‌ها و فیلترهای نوری دارند.
تداخل لایه نازک ناشی از پوشش یخ زدایی ITO در پنجره کابین ایرباس .
در اپتیک، یک لایه نازک لایه ای از ماده با ضخامت در محدوده زیر نانومتر تا میکرون است. هنگامی که نور به لایه برخورد می‌کند در سطح بالایی آن یا عبور داده شده یا بازتاب می‌شود و نور عبوری پس از رسیدن به سطح پایین نیز دوباره ممکن است یا بازتاب داده شود یا عبور پیدا کند. معادلات فرنل یک توصیف کمی از میزان عبور یا بازتاب نور در یک محیط را ارائه می‌دهد. نورهای بازتابی از دو سطح بالایی و پایینی باهم تداخل پیدا می‌کنند و درجه سازندگی یا مخربی دو موج به اختلاف فاز دو موج بستگی دارد که آن به ضخامت لایه، ضریب شکست آن و زاویه تابش موج اولیه بستگی دارد. علاوه بر آن یک تغییر فاز ۱۸۰ درجه( \pi  رادیان) ممکن است هنگام بازتاب در مرز با توجه به ضریب شکست مواد دو طرف مرز ایجاد شود. این تغغیر فاز زمانی اتفاق می‌افتد که ضریب شکست محیطی که نور در آن عبور می‌کند از ضریب شکست ماده ای که به آن برخورد می‌کند کمتر باشد. درواقع: اگر  n_{1}<n_{2} و نور از ماده ۱ به ۲ می‌رود؛ در نتیجه یک تغییر فاز هنگام بازتاب رخ می‌دهد. طرح نوری حاصل از این تداخلات با توجه به منبع نور تابیده شده می‌تواند به صورت نوارهایی تاریک و روشن باشد یا نوارهایی رنگارنگ.
برخورد نور روی یک لایه نازک را در نظر بگیرید که توسط هر دو مرز بالایی و پایینی منعکس می‌شود. تفاوت مسیر نوری (OPD) نور منعکس شده باید محاسبه شود تا شرایط تداخل تعیین شود. با توجه به نمودار پرتوی بالا، OPD بین دو موج بازتابی به صورت زیر است:
OPD=n_{2}({\overline {AB}}+{\overline {BC}})-n_{1}({\overline {AD}})
که در آن:
{\overline {AB}}={\overline {BC}}={\frac {d}{\cos(\theta _{2})}}
{\overline {AD}}=2d\tan(\theta _{2})\sin(\theta _{1})
با استفاده از قانون اسنل ،  n_{1}\sin(\theta _{1})=n_{2}\sin(\theta _{2})
{\begin{aligned}OPD&=dn_{2}\left({\frac {1}{\cos(\theta _{2})}}-\tan(\theta _{2})\sin(\theta _{2})\right)\\&=2n_{2}d\left({\frac {1-\sin ^{2}(\theta _{2})}{\cos(\theta _{2})}}\right)\\&=2n_{2}d\cos {\big (}\theta _{2})\\\end{aligned}}
اگر اختلاف طول مسیر نوری برابر با مضرب صحیحی از طول موج( \lambda ) نور باشد، تداخل سازنده خواهد بود. .
2n_{2}d\cos {\big (}\theta _{2})=m\lambda
این وضعیت ممکن است پس از در نظر گرفتن تغییر فازهای که هنگام بازتابرخ می‌دهد، تغییر کند.