Optika

Interferencija tankog filma

Odbijanja s dviju površina tankog filma interferiraju; 2nt = (m+½)λ bira svijetlo reflektiranu boju (boje sapunskog mjehura).

Interferencija tankog filma — interaktivna simulacija: Optika. Odbijanja s dviju površina tankog filma interferiraju; 2nt = (m+½)λ bira svijetlo reflektiranu boju (boje sapunskog mjehura). Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Interferencija tankog filma

Odbijanja s dviju površina tankog filma interferiraju; 2nt = (m+½)λ bira svijetlo reflektiranu boju (boje sapunskog mjehura).

Odbijanja s gornje i donje površine filma interferiraju. Pomak faze π može nastupiti pri odbijanju od gušćeg sredstva. Debljina i valna duljina biraju koje se boje konstruktivno reflektiraju — iridescencija sapunskih mjehura i mrlja nafte.

• 2nt = (m+½)λ
• Boje sapunskog filma

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Svjetlost koja se odbija s obje površine tankog prozirnog filma (poput sapunskog mjehura) interferira, dajući svijetlu ili tamnu refleksiju ovisno o debljini filma. Pomiče li deblji film uvijek koji interferencijski „red“ daje svijetlu refleksiju?

Predviđanja za odvagnuti

• Da — red interferencije za svijetlu refleksiju skalira izravno s debljinom filma (u jedinicama valne duljine unutar filma).
• Ne — debljina filma ne utječe na to koji je red svijetao.
• Debljina utječe samo na boju, a ne na brojčani „red“.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Debljina filma t (nm)

Što mjeriš:

• Red svijetle refleksije m

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav thin-film i pritisni Resetiraj. Film ima indeks n = 1.33 (kao sapunski film); valna duljina svjetlosti je 550 nm.
2. Omogući očitanje reda interferencije.
3. Postavi debljinu filma za svaki pokušaj i zabilježi red interferencije svijetle refleksije.

Odgovarajuća jednadžba

Red svijetle refleksije tankog filma — 2nt = (m+½)λ

Svjetlost koja se odbija s obje površine tankog filma interferira konstruktivno (svijetla refleksija) kad duljina optičkog puta povratka odgovara polucjelobrojnog višekratniku valne duljine: m = 2nt/λ − 0.5, uzimajući u obzir pomak faze prednje površine.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj m = 2nt/λ − 0.5 koristeći n = 1.33, λ = 550 nm. Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto se pojavljuje član −0.5: svjetlost koja se odbija s PREDNJE strane filma doživljava pomak faze od pola valne duljine (odbijajući se od sredstva višeg indeksa), dok ona s STRAŽNJE ne — ta asimetrija pomiče uobičajeni uvjet cjelobrojnog reda za pola koraka.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Boje sapunskog mjehura stalno se mijenjaju i vrtje jer debljina filma varira po površini i mijenja se tijekom vremena kako se drenira i isparava — različite debljine zadovoljavaju uvjet svijetle refleksije za različite valne duljine (boje) u svakom trenutku. Objasni zašto bi film savršeno uniformne debljine umjesto toga pokazao jednu uniformnu boju (ili nikakvu) po cijeloj površini.
• Objektivi kamera koriste tanke antirefleksijske prevlake, konstruirane da prednje i stražnje refleksije DESTRUKTIVNO interferiraju za odabranu valnu duljinu (obično zelenu, boju najosjetljivijoj oku), minimizirajući neželjenu refleksiju. Objasni zašto takve prevlake često ipak pokazuju blagu ljubičastu nijansu — valne duljine na krajevima vidljivog spektra nisu jednako potpuno poništene.

• 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. Dobro došli u tanki film
2. Odaberi tanki film
3. Pritisni Pokreni
4. Boja iz debljine filma
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Interferencija i difrakcija