광학

박막 간섭

얇은 필름의 두 표면에서의 반사가 간섭한다; 2nt = (m+½)λ은 밝게 반사된 색을 선택한다(비누 거품 색상).

박막 간섭 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 얇은 필름의 두 표면에서의 반사가 간섭한다; 2nt = (m+½)λ은 밝게 반사된 색을 선택한다(비누 거품 색상). 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.

박막 두 표면의 반사가 간섭합니다; 2nt = (m+½)λ가 밝게 반사되는 색(비눗방울 색)을 고릅니다.

필름의 위아래 표면에서의 반사가 서로 간섭합니다. 더 밀도가 높은 매질에서 반사될 때 π 위상 변화가 일어날 수 있습니다. 두께와 파장이 어떤 색이 보강 반사되는지를 결정합니다 — 비눗방울과 기름막의 무지갯빛이 바로 이것입니다.

조사 개요

랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.

이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.

얇고 투명한 필름(비누방울처럼)의 양면에서 반사되는 빛이 간섭하여 필름의 두께에 따라 밝거나 어두운 반사가 발생합니다. 두꺼운 필름은 항상 간섭 '질서'가 밝은 반사를 생성하도록 이동합니까?

설정하는 것:

측정하는 것:

thin-film 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 필름의 지수 n = 1.33(비누 필름과 유사)을 갖습니다. 빛의 파장은 550nm입니다.
간섭 차수 표시를 활성화하세요.
각 시행마다 막의 두께를 설정하고 밝은 반사 간섭 차수를 기록하세요.

박막 광반사 차수 — 2nt = (m+½)λ

얇은 막의 양면에서 반사되는 빛은, 왕복 광학 경로 길이가 파장의 반정수배와 일치할 때 보강 간섭(밝은 반사)합니다: m = 2nt/λ − 0.5, 앞면의 위상 이동을 반영한 식입니다.

한 번의 시행에서는 n = 1.33, λ = 550 nm를 사용하여 m = 2nt/λ − 0.5를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
−0.5 항이 나타나는 이유를 설명하세요: 막의 앞면에서 반사되는 빛은(더 고굴절률 매질에서 반사되므로) 반파장 위상 이동을 겪지만, 뒷면에서 반사되는 빛은 그렇지 않습니다 — 이 비대칭성이 통상적인 정수 차수 조건을 반 단계 이동시킵니다.

비눗방울의 색은 막의 두께가 표면 전체에 걸쳐 다르고, 물이 빠지고 증발하면서 시간에 따라 변하기 때문에 끊임없이 바뀌고 소용돌이칩니다 — 어느 순간이든 서로 다른 두께가 서로 다른 파장(색)에 대해 밝은 반사 조건을 만족시킵니다. 완전히 균일한 두께의 막이라면 표면 전체에 걸쳐 대신 단일한 균일한 색(또는 색 없음)을 보일 이유를 설명하세요.
카메라 렌즈는 선택된 파장(보통 눈이 가장 민감한 초록색)에서 앞뒤 반사가 상쇄 간섭하도록 설계된 얇은 반사방지 코팅을 사용하여, 원치 않는 반사를 최소화합니다. 이런 코팅이 왜 종종 여전히 은은한 보라색 색조를 보이는지 — 가시 스펙트럼 양쪽 끝의 파장은 그만큼 완전히 상쇄되지 않기 때문임을 — 설명하세요.

대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.