Интерференция в тънък филм: сапунени мехури и маслени петна

1 · Предскажи

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?

• 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“.

2 · Постановка

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

3 · Събери данни

Чертай порядъка m (ос y) спрямо дебелината t (ос x) за трите си опита. Права ли е линията?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли m = 2nt/λ − 0.5 с n = 1.33, λ = 550 nm. Сравни с таблицата.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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.
2. 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.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат