Optika

Interference tenké vrstvy

Odrazy od dvou povrchů tenké vrstvy interferují; 2nt = (m+½)λ vybírá jasně odraženou barvu (barvy mýdlové bubliny).

Interference tenké vrstvy — interaktivní simulace Optika. Odrazy od dvou povrchů tenké vrstvy interferují; 2nt = (m+½)λ vybírá jasně odraženou barvu (barvy mýdlové bubliny). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Interference tenké vrstvy

Odrazy od dvou povrchů tenké vrstvy interferují; 2nt = (m+½)λ vybírá jasně odraženou barvu (barvy mýdlové bubliny).

Odrazy od horního a dolního povrchu vrstvy interferují. Při odrazu z hustšího prostředí může nastat fázový posuv π. Tloušťka a vlnová délka vybírají, které barvy se odrážejí konstruktivně — duhovost mýdlových bublin a olejových skvrn.

• 2nt = (m+½)λ
• Barvy mýdlové vrstvy

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Světlo odrážející se od obou povrchů tenké průhledné vrstvy (jako mýdlová bublina) interferuje, produkujíc světlý nebo tmavý odraz v závislosti na tloušťce vrstvy. Posouvá tlustší vrstva vždy, který interferenční „řád“ produkuje světlý odraz?

Predikce k zvážení

• Ano — interferenční řád pro světlý odraz škáluje přímo s tloušťkou vrstvy (v jednotkách vlnové délky uvnitř vrstvy).
• Ne — tloušťka vrstvy neovlivňuje, který řád je světlý.
• Tloušťka ovlivňuje jen barvu, ne číselný „řád“.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Tloušťka vrstvy t (nm)

Co měříš:

• Řád světlého odrazu m

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu thin-film a stiskni Resetovat. Vrstva má index n = 1.33 (jako mýdlová vrstva); vlnová délka světla je 550 nm.
2. Zapni odečet interferenčního řádu.
3. Nastav tloušťku vrstvy pro každý pokus a zapiš interferenční řád světlého odrazu.

Řídící rovnice

Řád světlého odrazu tenké vrstvy — 2nt = (m+½)λ

Světlo odrážející se od obou povrchů tenké vrstvy interferuje konstruktivně (světlý odraz), když optická dráha tam a zpět odpovídá půlceločíselnému násobku vlnové délky: m = 2nt/λ − 0.5, s započtením fázového posuvu předního povrchu.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti m = 2nt/λ − 0.5 s n = 1.33, λ = 550 nm. Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli, proč se objevuje člen −0.5: světlo odrážející se od PŘEDNÍ strany vrstvy podstupuje fázový posun půlvlny (odraz od prostředí s vyšším indexem), zatímco světlo odrážející se od ZADNÍ strany ne — tato asymetrie posouvá obvyklou celočíselnou podmínku řádu o půl kroku.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Barvy mýdlové bubliny se pořád posouvají a víří, protože tloušťka vrstvy se mění přes povrch a v čase, jak stéká a vypařuje se — různé tloušťky splňují podmínku světlého odrazu pro různé vlnové délky (barvy) v každém okamžiku. Vysvětli, proč dokonale uniformní vrstva by naopak ukazovala jednu uniformní barvu (nebo žádnou) přes celý povrch.
• Objektivy fotoaparátů používají tenké antireflexní povlaky, navržené tak, aby přední a zadní odrazy DESTRUKTIVNĚ interferovaly pro zvolenou vlnovou délku (obvykle zelenou, nejcitlivější barvu oka), minimalizujíce nechtěný odraz. Vysvětli, proč takové povlaky často pořád ukazují slabý fialový nádech — vlnové délky na obou koncích viditelného spektra nejsou tak úplně vyrušeny.

• 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

1. Vítej v Tenké vrstvě
2. Vyber tenkou vrstvu
3. Stiskni Spustit
4. Barva z tloušťky vrstvy
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Interference a difrakce