البصريات
تداخل الأغشية الرقيقة
انعكاسات سطحَي طبقة رقيقة تتداخل؛ 2nt = (m+½)λ يختار اللون المنعكس ساطعًا (ألوان فقاعات الصابون).
تداخل الأغشية الرقيقة — محاكاة البصريات تفاعلية. انعكاسات سطحَي طبقة رقيقة تتداخل؛ 2nt = (m+½)λ يختار اللون المنعكس ساطعًا (ألوان فقاعات الصابون). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تداخل الأغشية الرقيقة
انعكاسات سطحَي طبقة رقيقة تتداخل؛ 2nt = (m+½)λ يختار اللون المنعكس ساطعًا (ألوان فقاعات الصابون).
ينعكس الضوء عن سطحي الغشاء العلوي والسفلي ويتداخل. قد يحدث انزياح طور π عند الانعكاس عن وسط أكثف. السماكة والطول الموجي يختاران أي ألوان تنعكس بنّاءً — قزحية فقاعات الصابون وبقع الزيت.
- 2nt = (m+½)λ
- ألوان غشاء الصابون
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
ضوء منعكس عن سطحي غشاء شفاف رقيق (كفقاعة صابون) يتداخل، منتجًا انعكاسًا ساطعًا أو معتمًا تبعًا لسماكة الغشاء. هل الغشاء الأسمك يحرك دائمًا «رتبة» التداخل المنتجة للانعكاس الساطع؟
توقعات للموازنة
- نعم — رتبة التداخل للانعكاس الساطع تتناسب طرديًا مع سماكة الغشاء (بوحدات الطول الموجي داخل الغشاء).
- لا — سماكة الغشاء لا تؤثر في أي رتبة تكون ساطعة.
- السماكة تؤثر في اللون فقط، لا في «رتبة» عددية.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- سماكة الغشاء t (nm)
ما تقيسه:
- رتبة الانعكاس الساطع m
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق الطبقة الرقيقة واضغط إعادة الضبط. معامل الطبقة n = 1.33 (كطبقة صابون)؛ طول موجة الضوء 550 nm.
- فعّل قراءة رتبة التداخل.
- اضبط سماكة الغشاء لكل تجربة وسجل رتبة التداخل للانعكاس الساطع.
المعادلة الحاكمة
رتبة الانعكاس الساطع للغشاء الرقيق — 2nt = (m+½)λ
الضوء المنعكس عن سطحَي الطبقة الرقيقة يتداخل بنّاءً (انعكاس ساطع) عندما يطابق طول المسير البصري ذهابًا وإيابًا مضاعفًا نصف صحيحًا للطول الموجي: m = 2nt/λ − 0.5، مراعيًا إزاحة الطور عند السطح الأمامي.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب m = 2nt/λ − 0.5 باستخدام n = 1.33 و λ = 550 nm. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يظهر الحد −0.5: الضوء المنعكس عن الوجه الأمامي للغشاء يمر بإزاحة طور نصف طول موجي (انعكاسًا عن وسط أعلى معاملًا)، بينما المنعكس عن الخلفي لا يمر — هذا اللاتناظر يزحزح شرط الرتب الصحيحة المعتاد نصف خطوة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تتغير ألوان فقاعة الصابون وتدوم باستمرار لأن سماكة الغشاء تختلف عبر سطحها وتتغير مع الزمن وهي تنزح وتتبخر — سماكات مختلفة تحقق شرط الانعكاس الساطع لأطوال موجية (ألوان) مختلفة في أي لحظة. اشرح لماذا سيعرض غشاء سماكة موحدة تمامًا بدلًا لونًا واحدًا موحدًا (أو لا شيء) عبر سطحه كله.
- تستخدم عدسات الكاميرا طلاءات رقيقة مضادة للانعكاس، مهندسة ليتداخل انعكاسا الوجه الأمامي والخلفي تداخلًا هدّامًا لطول موجي مختار (الأخضر عادة، أشد ألوان العين حساسية)، فتقلل الانعكاس غير المرغوب. اشرح لماذا ما تزال هذه الطلاءات تظهر مسحة بنفسجية خفيفة غالبًا — فالأطوال الموجية عند طرفي الطيف المرئي لا تُلغى بالكاد.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في الغشاء الرقيق
- حدد الغشاء الرقيق
- اضغط تشغيل
- لون من سماكة الغشاء
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.