薄膜干渉
彼は、小羽枝を押すと色が青にシフトし、化学薬品で膨潤させると色が赤にシフトすることに気づいた。彼はまた、羽毛から色素を漂白しても、虹色は取り除けないことを発見した。これにより、表面色説が払拭され、構造色説が強化された。
1925年、アーネスト・メリット(英語版)は、論文 A Spectrophotometric Study of Certain Cases of Structural Color の中で虹色の説明として薄膜干渉のプロセスを初めて記述した。1939年に初めて電子顕微鏡で虹色の羽を観察すると、複雑な薄膜構造が確認され、1942年にモルフォ蝶を観察したところ、ナノメートルスケールの非常に小さな薄膜構造の配列が確認された。
薄膜コーティングの最初の製造は全くの偶然から始まった。1817年、ヨゼフ・フォン・フラウンホーファーは、ガラスを硝酸で変色させることで表面の反射を抑えることができることを発見した。1819年、フラウンホーファーは、ガラスのシートからアルコールの層が蒸発するのを見て、液体が完全に蒸発する直前に色が現れることを発見し、透明な素材の薄膜であれば色が現れることを推測した。
薄膜コーティングの技術は1936年にJohn Strongがガラスの反射防止膜を作成するために蛍石の蒸着を始めるまで、ほとんど進歩がなかった。1930年代には真空ポンプが改良され、スパッタリングのような真空蒸着が可能になった。1939年、Walter H. Geffckenは誘電体コーティングを使用した初の干渉フィルターを作成した。
薄膜は反射防止膜、ミラー、光学フィルタなどに使用されている。これらは特定の波長の光を表面で反射又は透過させる量を制御するように設計することができる。ファブリ・ペロー干渉計は、薄膜の干渉を利用して、どの波長の光を透過させるかを選択している。これらの薄膜は、基板に材料を加えて制御する蒸着プロセスにより作られる。方法としては化学気相成長やさまざまな物理気相成長法がある。
薄膜は自然界にも存在する。多くの動物は、網膜の後ろに光を集めるのを助ける組織(輝板)の層を持つ。また、油膜やシャボン玉にも薄膜干渉の効果が見られる。薄膜の反射率スペクトルには明瞭な振動があり、その極値から薄膜の厚さを算出することができる。
偏光解析法(エリプソメトリー)は、薄膜の特性を測定するためによく用いられる手法である。一般的な偏光解析法の実験では、偏光した光を薄膜の表面で反射させ、それを検出器で測定する。系の複素反射率 ρ {\displaystyle \rho } が測定される。その後、この情報を使用してモデル解析を行い、膜層の厚さや屈折率を決定する。
二重偏光干渉法は、分子スケールの薄膜の屈折率と厚さを測定し、それらが刺激をうけたときにどのように変化するかを調べる新たな技術である。