Оптика

Интерференция в тънък филм

Отраженията от двете повърхности на тънък филм интерферират; 2nt = (m+½)λ избира ярко отразения цвят (цветовете на сапунен мехур).

Интерференция в тънък филм — интерактивна симулация Оптика. Отраженията от двете повърхности на тънък филм интерферират; 2nt = (m+½)λ избира ярко отразения цвят (цветовете на сапунен мехур). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Интерференция в тънък филм

Отраженията от горната и долната повърхност на филма интерферират. Фазово отместване π може да възникне при отражение от по-плътна среда. Дебелината и дължината на вълната избират кои цветове се отразяват усилващо — ирисеценцията на сапунени мехури и петна от масло.

2nt = (m+½)λ
Цветове на сапунен филм

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Светлина, отразяваща се и от двете повърхности на тънък прозрачен филм (като сапунен мехур), интерферира, произвеждайки ярко или тъмно отражение според дебелината на филма. Измества ли по-дебел филм винаги това кой интерференчен „порядък“ произвежда ярко отражение?

Предсказвания за преценка

Да — интерференчният порядък за ярко отражение се мащабира пряко с дебелината на филма (в единици дължина на вълната вътре във филма).
Не — дебелината на филма не влияе кой порядък е светъл.
Дебелината влияе само на цвета, не на числов „порядък“.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

Дебелина на филма t (nm)

Какво измерваш:

Порядък на светлото отражение m

Как протича изследването

Отвори настройката тънък филм и натисни Нулирай. Филмът има показател n = 1.33 (като сапунен филм); дължината на вълната на светлината е 550 nm.
Включи показанието за интерференчен порядък.
Задай дебелината на филма за всеки опит и запиши интерференчния порядък на ярко отражение.

Управляващо уравнение

Порядък на светлото отражение в тънък филм — 2nt = (m+½)λ

Светлина, отразяваща се от двете повърхности на тънък филм, интерферира усилващо (ярко отражение), когато оптическият път за отиване и връщане съответства на полуцелно кратно на дължината на вълната: m = 2nt/λ − 0.5, отчитайки фазовото отместване на предната повърхност.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

За един опит изчисли m = 2nt/λ − 0.5 с n = 1.33, λ = 550 nm. Сравни с таблицата.
Обясни защо се появява членът −0.5: светлината, отразяваща се от ПРЕДНАТА страна на филма, преживява фазово отместване на половин дължина на вълната (отразявайки се от среда с по-висок показател), докато светлината, отразена от ЗАДНА, не — тази асиметрия измества обичайното условие за целочислен порядък с половин стъпка.

Къде това се появява извън лабораторията

Цветовете на сапунен мехур постоянно се изместват и вихрят, защото дебелината на филма варира по повърхността му и се променя с времето, докато се оттича и изпарява — различни дебелини удовлетворяват условието за ярко отражение за различни дължини на вълните (цветове) във всеки момент. Обясни защо филм с идеално еднаква дебелина вместо това би показал един равномерен цвят (или никакъв) по цялата си повърхност.
Обективите на фотоапарати ползват тънки антирефлексни покрития, проектирани така, че предното и задното отражение да интерферират ОТСЛАБВАЩО за избрана дължина на вълната (обикновено зелено, най-чувствителният за окото цвят), минимизирайки нежелано отражение. Обясни защо такива покрития често пак показват лек лилав оттенък — дължините на вълните в двата края на видимия спектър не са толкова пълно отменени.

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

Добре дошъл при тънкия филм
Избери тънкия филм
Натисни Пусни
Цвят от дебелината на филма
Отвори панела Свойства
Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Интерференция и дифракция