Ohuen kalvon interferenssi: saippuakuplat ja öljyläikät

1 · Ennusta

Ohuen läpinäkyvän kalvon (kuten saippuakuplan) molemmilta pinnoilta heijastuva valo interferoituu, tuottaen kirkkaan tai tumman heijastuksen riippuen kalvon paksuudesta. Siirtääkö paksumpi kalvo aina sen, mikä interferenssi ”kertaluku” tuottaa kirkkaan heijastuksen?

• Kyllä – kirkkaan heijastuksen interferenssikertaluku skaalautuu suoraan kalvon paksuuden mukaan (aallonpituuden yksiköissä kalvon sisällä).
• Ei – kalvon paksuus ei vaikuta siihen, mikä kertaluku on kirkas.
• Paksuus vaikuttaa vain väriin, ei numeeriseen ”kertalukuun”.

2 · Kokoa

1. Avaa ohut kalvo -esiasetus ja paina Nollaa. Kalvolla on indeksi n = 1.33 (kuten saippuakalvolla); valon aallonpituus on 550 nm.
2. Ota käyttöön interferenssikertaluvun lukema.
3. Aseta kalvon paksuus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kirkkaan heijastuksen interferenssikertaluku.

3 · Kerää data

Kuvaa kertaluku m (y-akseli) paksuutta t vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske m = 2nt/λ − 0.5 arvoilla n = 1.33, λ = 550 nm. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi termi −0.5 ilmestyy: kalvon EDESTÄ heijastuva valo kokee puolen aallonpituuden vaihesiirtymän (heijastuessaan korkeammaindeksisestä väliaineesta), kun taas taakse heijastuva valo ei – tämä epäsymmetria siirtää tavallista kokonaislukukertaluehtoa puolella askeleella.

5 · Laajenna

1. Saippuakuplan värit muuttuvat ja pyörivät jatkuvasti, koska kalvon paksuus vaihtelee sen pinnan yli ja muuttuu ajan myötä, kun se valuu ja haihtuu – eri paksuudet täyttävät kirkkaan heijastuksen ehdon eri aallonpituuksille (väreille) millä tahansa annettuna hetkellä. Selitä, miksi täydellisen tasapaksuinen kalvo näyttäisi sen sijaan yhtenäisen tasaisen värin (tai ei mitään) koko pinnallaan.
2. Kameralinssit käyttävät ohuita heijastuksenestopinnoitteita, suunniteltuina niin, että etu- ja takapinnan heijastukset TUHOAVAT interferoituvat valitulle aallonpituudelle (yleensä vihreä, silmän herkin väri), minimoiden ei-toivotun heijastuksen. Selitä, miksi tällaiset pinnoitteet osoittavat usein silti heikon violetin sävyn – näkyvän spektrin päädyissä olevat aallonpituudet eivät kumou yhtä täysin.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia