Tyndfilm-interferens: Sæbebobler og oliefilm

1 · Forudsig

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?

• 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'.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Tegn orden m (y-aksen) som funktion af tykkelse t (x-aksen) for dine tre målinger. Er linjen ret?

4 · Analysér

1. Beregn for én måling m = 2nt/λ − 0.5 med n = 1.33, λ = 550 nm. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark