Optik

Tyndfilmsinterferens

Refleksioner fra en tynd films to overflader interfererer; 2nt = (m+½)λ udvælger den klart reflekterede farve (farver som i sæbebobler).

Tyndfilmsinterferens — interaktiv Optik-simulation. Refleksioner fra en tynd films to overflader interfererer; 2nt = (m+½)λ udvælger den klart reflekterede farve (farver som i sæbebobler). Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Tyndfilmsinterferens

Refleksioner fra en tynd films to overflader interfererer; 2nt = (m+½)λ udvælger den klart reflekterede farve (farver som i sæbebobler).

Refleksioner fra filmens øverste og nederste overflade interfererer. Et faseskift på π kan opstå ved reflektion fra et tættere medium. Tykkelsen og bølgelængden udvælger, hvilke farver der reflekteres konstruktivt — regnbueskæret i sæbebobler og oliefilm.

• 2nt = (m+½)λ
• Sæbefilmefarver

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Lys, der reflekteres fra begge flader af en tynd transparent film (som en sæbeboble), interfererer og giver lys eller mørk reflektion afhængigt af filmens tykkelse. Skifter en tykkere film altid, hvilken interferens-'orden' der giver lys reflektion?

Forudsigelser at afveje

• Ja — interferensordenen for lys reflektion skalerer direkte med filmens tykkelse (i enheder af bølgelængden inde i filmen).
• Nej — filmens tykkelse påvirker ikke, hvilken orden der er lys.
• Tykkelsen påvirker kun farven, ikke en numerisk 'orden'.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Filmtykkelse t (nm)

Det, du måler:

• Refleksionsorden m

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen thin-film, og tryk på Nulstil. Filmen har indeks n = 1.33 (som en sæbefilm); lysbølgelængden er 550 nm.
2. Slå aflæsningen af interferensorden til.
3. Indstil filmens tykkelse for hver måling, og registrér interferensordenen for lys reflektion.

Styrende ligning

Refleksionsorden i tynd film — 2nt = (m+½)λ

Lys, der reflekteres fra begge flader af en tynd film, interfererer konstruktivt (lys reflektion), når den optiske tur-retur-vejlængde matcher et halvtals multiplum af bølgelængden: m = 2nt/λ − 0.5, medregnet faseforskydningen fra forsidens refleksion.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling m = 2nt/λ − 0.5 med n = 1.33, λ = 550 nm. Sammenlign med tabellen.
• Forklar, hvorfor leddet −0.5 opstår: Lys, der reflekteres fra filmens FORSIDE, gennemgår en faseforskydning på en halv bølgelængde (reflektion mod et medium med højere indeks), mens lys, der reflekteres fra BAGSIDEN, ikke gør — denne asymmetri forskubber den sædvanlige betingelse for heltalsorden med et halvt trin.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• En sæbebobles farver skifter og hvirvler konstant, fordi filmens tykkelse varierer hen over dens overflade og ændrer sig med tiden, efterhånden som den dræner og fordamper — forskellige tykkelser opfylder betingelsen for lys reflektion for forskellige bølgelængder (farver) på ethvert givet tidspunkt. Forklar, hvorfor en film med perfekt ensartet tykkelse i stedet ville vise en enkelt ensartet farve (eller ingen) over hele sin overflade.
• Kameraobjektiver bruger tynde antirefleksbelægninger, konstrueret så forside- og bagsiderefleksionerne destruktivt interfererer for en valgt bølgelængde (normalt grøn, øjets mest følsomme farve), hvilket minimerer uønsket refleksion. Forklar, hvorfor sådanne belægninger ofte stadig viser et svagt lilla skær — bølgelængderne i begge ender af det synlige spektrum bliver ikke lige så fuldstændigt ophævet.

• 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. Velkommen til Tynd film
2. Vælg den tynde film
3. Tryk på Afspil
4. Farve fra filmtykkelse
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Interferens og diffraktion