Optika

Õhukile interferents

Peenikese kile kahe pinnalt peegeldunud kiired interfereruvad; 2nt = (m+½)λ valib heledalt peegelduva värvi (seebimulli värvid).

Õhukile interferents — interaktiivne Optika simulatsioon. Peenikese kile kahe pinnalt peegeldunud kiired interfereruvad; 2nt = (m+½)λ valib heledalt peegelduva värvi (seebimulli värvid). Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Õhukile interferents

Peenikese kile kahe pinnalt peegeldunud kiired interfereruvad; 2nt = (m+½)λ valib heledalt peegelduva värvi (seebimulli värvid).

Kile ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegeldused interfereruvad. π faasinihe võib tekkida tihedamast keskkonnast peegeldumisel. Paksus ja lainepikkus valivad, millised värvid konstruktiivselt peegelduvad — seebimullide ja õlilaikude vikerkaar.

• 2nt = (m+½)λ
• Seebikile värvid

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Läbipaistva õhukile mõlemalt pinnalt peegeldunud valgus (nagu seebimullil) interferitseb, andes heleda või tumeda peegelduse sõltuvalt kile paksusest. Kas paksem kile nihutab alati, milline interferentsi „järk“ annab heleda peegelduse?

Kaalutavad ennustused

• Jah — heleda peegelduse interferentsi järk skaleerub otse kile paksusega (lainepikkuse ühikutes kile sees).
• Ei — kile paksus ei mõjuta, milline järk on hele.
• Paksus mõjutab ainult värvi, mitte numbrilist „järku“.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Kile paksus t (nm)

Mida sa mõõdad:

• Heleda peegelduse järk m

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava õhukile eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Kilil on näitaja n = 1,33 (nagu seebikilel); valguse lainepikkus on 550 nm.
2. Lülita sisse interferentsi järgu näit.
3. Sea iga katse jaoks kile paksus ja kirjuta üles heleda peegelduse interferentsi järk.

Juhtiv võrrand

Õhukile heleda peegelduse järk — 2nt = (m+½)λ

Õhukile mõlemalt pinnalt peegeldunud valgus interferitseerub konstrueerivalt (hele peegeldus), kui edasi-tagasi optiline teepikkus kattub pooldtäisarvu kordsel lainepikkusel: m = 2nt/λ − 0.5, arvestades esipinna faasinihet.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses m = 2nt/λ − 0.5, kasutades n = 1.33, λ = 550 nm. Võrdle tabeliga.
• Selgita, kust tuleb liige −0.5: kile ESIKÜLJELT peegeldunud valgus läbib pool-lainepikkuse faasinihke (peegeldudes kõrgema näitajaga keskkonnalt), samas kui tagaküljelt peegeldunud mitte — see asümmeetria nihutab tavalist täisarvu-järgu tingimust pool sammu võrra.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Seebimulli värvid nihkuvad ja keerdlevad pidevalt, sest kile paksus varieerub üle tema pinna ja muutub ajas, kui ta tühjeneb ja aurustub — erinevad paksused rahuldavad heleda peegelduse tingimust erinevatele lainepikkustele (värvidele) igal hetkel. Selgita, miks täiesti ühtlase paksusega kile näitaks hoopis ühte ühtlast värvi (või mitte midagi) üle kogu oma pinna.
• Kaamera läätsed kasutavad õhukesi antirefleksikatteid, konstrueeritud nii, et esime ja tagumine peegeldus DESTRUKTIIVSELT interferitseerivad valitud lainepikkusel (tavaliselt roheline, silma tundlikum värv), minimeerides soovimatut peegeldust. Selgita, miks sellised katted näitavad ikkagi sageli kerget lillat varjundit — nähtava spektri otstes olevaid lainepikkusi ei tühistata sama täielikult.

• 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. Tere tulemast peenkile juurde
2. Vali peenkile
3. Vajuta Esita
4. Värv kile paksusest
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Interferents ja difraktsioon