光学
薄膜干渉
薄膜の両面での反射が干渉する。2nt = (m+½)λ が明るく反射される色（シャボン玉色）を選ぶ。
薄膜干渉 — インタラクティブな光学シミュレーション。薄膜の両面での反射が干渉する。2nt = (m+½)λ が明るく反射される色（シャボン玉色）を選ぶ。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
薄膜干渉
薄膜の両面での反射が干渉します。2nt = (m+½)λ が明るく反射される色（シャボン玉の色）を選びます。
フィルムの上面と下面からの反射が干渉します。より密な媒質での反射時にπの位相シフトが起こることがあります。厚さと波長が、どの色が強め合って反射するかを決めます — シャボン玉や油膜の虹色はこれによるものです。
- 2nt = (m+½)λ
- シャボン玉の色
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
薄い透明膜の両面から反射した光が干渉し、膜厚により明暗になります。膜が厚くなると明反射を生む干渉次数は常に変わりますか？
検討する予測
- はい。膜内波長単位で明反射次数は膜厚に正比例します。
- いいえ。膜厚は明るい次数に影響しません。
- 膜厚は色だけを変え、数値的な次数は変えません。
可変的な役割
設定するもの：
- 膜厚 t (nm)
測定するもの：
- 明反射次数 m
実験の進め方
- thin-film プリセットを開いて Reset を押します。膜の屈折率 n = 1.33、波長550 nmです。
- 干渉次数読み出しを有効にします。
- 各試行で膜厚を設定し、明反射次数を記録します。
支配方程式
薄膜明反射次数 — 2nt = (m+½)λ
薄膜両面の反射光が強め合うのは往復光路が波長の半整数倍のときで、前面位相変化を含め m = 2nt/λ − 0.5 です。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- n = 1.33、λ = 550 nm を用い m = 2nt/λ − 0.5 を計算し表と比較します。
- 膜前面の反射は高屈折率媒質からの反射で半波長位相変化を受け、背面は受けないため −0.5 項が現れる理由を説明します。
実験以外での活用
- シャボン玉の厚さは排液・蒸発で変わり色が渦巻くため、各瞬間に異なる波長が明反射条件を満たします。均一膜なら全表面が単一色（または無色）になる理由を説明します。
- カメラレンズの反射防止膜は選んだ波長で前後反射を打ち消しますが、可視スペクトル端は完全に消えず紫色の色合いが残る理由を説明します。
- 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
- 薄膜干渉へようこそ
- 薄膜を選択
- 再生
- 膜厚による色
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。