Optique

Interférence sur film mince

Les réflexions sur les deux faces d'un film mince interfèrent  ; 2nt = (m+½)λ choisit la couleur brillamment réfléchie (couleurs de bulle de savon).

Interférence sur film mince — simulation interactive de Optique. Les réflexions sur les deux faces d'un film mince interfèrent  ; 2nt = (m+½)λ choisit la couleur brillamment réfléchie (couleurs de bulle de savon). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Interférences en couche mince

Les réflexions sur les deux surfaces d'un film mince interfèrent  ; 2nt = (m+½)λ détermine la couleur réfléchie brillante (couleurs des bulles de savon).

Les réflexions des surfaces supérieure et inférieure du film interfèrent. Un déphasage de π peut se produire lors de la réflexion sur un milieu plus dense. L'épaisseur et la longueur d'onde déterminent quelles couleurs se réfléchissent de façon constructive — l'irisation des bulles de savon et des taches d'huile.

• Interférence de film mince 2nt = (m+½)λ
• Couleurs de film de savon

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

La lumière réfléchie sur les deux surfaces d'un mince film transparent (comme une bulle de savon) interfère, produisant une réflexion claire ou sombre selon l'épaisseur du film. Un film plus épais modifie-t-il toujours « l'ordre » d'interférence qui produit une réflexion brillante ?

Des pronostics à peser

• Oui - l'ordre d'interférence pour la réflexion lumineuse s'adapte directement à l'épaisseur du film (en unités de longueur d'onde à l'intérieur du film).
• Non, l'épaisseur du film n'affecte pas l'ordre de luminosité.
• L'épaisseur n'affecte que la couleur, pas un « ordre » numérique.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Épaisseur du film t (nm)

Ce que vous mesurez  :

• Ordre de réflexion lumineuse m

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage de couche mince et appuyez sur Réinitialiser. Le film a l'indice n = 1.33 (comme un film de savon)  ; la longueur d'onde de la lumière est 550 nm.
2. Activez la lecture de l’ordre d’interférence.
3. Réglez l’épaisseur du film pour chaque essai et enregistrez l’ordre des interférences de réflexion lumineuse.

Équation gouvernante

Ordre de réflexion brillante des couches minces — 2nt = (m+½)λ

La lumière réfléchie sur les deux surfaces d'un film mince interfère de manière constructive (réflexion brillante) lorsque la longueur du trajet optique aller-retour correspond à un multiple demi-entier de la longueur d'onde  : m = 2nt/λ − 0.5, tenant compte du déphasage de la surface avant.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez m = 2nt/λ − 0.5 avec n = 1.33, λ = 550 nm. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi le terme −0.5 apparaît  : la lumière réfléchie sur l'AVANT du film subit un déphasage d'une demi-longueur d'onde (réfléchissant sur un milieu à indice plus élevé), tandis que la lumière réfléchie sur l'ARRIÈRE ne le fait pas - cette asymétrie décale la condition habituelle d'ordre entier d'un demi-pas.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Les couleurs d'une bulle de savon changent et tourbillonnent constamment parce que l'épaisseur du film varie sur sa surface et change avec le temps à mesure qu'il s'écoule et s'évapore - différentes épaisseurs satisfont à la condition de réflexion lumineuse pour différentes longueurs d'onde (couleurs) à un moment donné. Expliquez pourquoi un film d'épaisseur parfaitement uniforme présenterait plutôt une seule couleur uniforme (ou aucune) sur toute sa surface.
• Les objectifs des appareils photo utilisent de fins revêtements antireflet, conçus pour que les reflets avant et arrière interfèrent de manière DESTRUCTIVE pour une longueur d'onde choisie (généralement le vert, la couleur la plus sensible de l'œil), minimisant ainsi les reflets indésirables. Expliquez pourquoi de tels revêtements présentent encore souvent une légère teinte violette  : les longueurs d'onde à chaque extrémité du spectre visible ne sont pas aussi complètement annulées.

• 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. Bienvenue dans la film delgée
2. Sélectionnez la film delgée
3. Appuyez sur Lecture
4. Couleur selon l'épaisseur du film
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

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Télécharger la fiche de laboratoire →

Interférence et diffraction