Vékonyréteg-interferencia: szappanbuborékok és olajfoltok

1 · Jóslás

Egy vékony átlátszó film (mint egy szappanhártya) mindkét felszínéről visszaverődő fény interferál, a film vastagságától függően világos vagy sötét visszaverődést produkálva. A vastagabb film mindig eltolja, melyik interferencia-„rend” ad világos visszaverődést?

• Igen — a világos visszaverődés interferencia-rendje közvetlenül a film vastagságával skálázódik (a filmen belüli hullámhossz egységeiben).
• Nem — a film vastagsága nem befolyásolja, melyik rend világos.
• A vastagság csak a színt befolyásolja, nem egy számszerű „rendet”.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a thin-film előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A film törésmutatója n = 1.33 (mint egy szappanhártya); a fény hullámhossza 550 nm.
2. Engedélyezd az interferencia-rend kijelzőt.
3. Állítsd be a film vastagságát minden mérésnél, és rögzítsd a világos visszaverődés interferencia-rendjét.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold az m rendet (y-tengely) a t vastagsággal (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Egyenes-e a vonal?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az m = 2nt/λ − 0.5 n = 1.33, λ = 550 nm használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, honnan jön a −0.5 tag: a film ELÜLSŐ felszínéről visszaverődő félig fél hullámhossz fázisugrást szenved (nagyobb törésmutatójú közegről verődve vissza), míg a HÁTSÓról visszaverődő nem — ez az aszimmetria fél lépéssel eltolja a szokásos egész rendű feltételt.

5 · Kiterjesztés

1. A szappanbuborék színei folyamatosan váltakoznak és örvénylenek, mert a film vastagsága változik a felszínén és időben változik, ahogy lefolyik és párolog — különböző vastagságok különböző hullámhosszakra (színekre) elégítik ki a világos visszaverődés feltételét bármely adott pillanatban. Magyarázd meg, miért mutatna egy tökéletesen egyenletes vastagságú film ehelyett egyetlen egyenletes színt (vagy semmit) az egész felszínén.
2. A fényképezőgép-lencsék vékony antiszóró bevonatokat használnak, amelyeket úgy terveztek, hogy az első és hátsó visszaverődés DESTRUKTÍVAN interferáljon egy kiválasztott hullámhosszon (jellemzően zöldön, a szem legérzékenyebb színén), minimalizálva a nem kívánt visszaverődést. Magyarázd meg, miért mutatnak az ilyen bevonatok gyakran mégis halvány lila árnyalatot — a látható spektrum két végén lévő hullámhosszak nincsenek teljesen kioltva.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap