Interference v tenké vrstvě: mýdlové bubliny a olejové skvrny

1 · Predikuj

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?

• 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“.

2 · Sestavení

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.

3 · Sbírej data

Vynes řád m (osa y) proti tloušťce t (osa x) pro své tři pokusy. Je čára přímá?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti m = 2nt/λ − 0.5 s n = 1.33, λ = 550 nm. Porovnej s tabulkou.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky