Optikk

Tynnfilminterferens

Refleksjoner fra de to flatene av en tynn film interfererer; 2nt = (m+½)λ velger den sterkt reflekterte fargen (såpeboblefarger).

Tynnfilminterferens — interaktiv Optikk-simulering. Refleksjoner fra de to flatene av en tynn film interfererer; 2nt = (m+½)λ velger den sterkt reflekterte fargen (såpeboblefarger). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Tynnfilminterferens

Refleksjoner fra de to flatene av en tynn film interfererer; 2nt = (m+½)λ velger den sterkt reflekterte fargen (såpeboblefarger).

Refleksjoner fra filmens øvre og nedre flater interfererer. Et π-faseskift kan oppstå ved refleksjon fra et tettere medium. Tykkelse og bølgelengde bestemmer hvilke farger som reflekteres konstruktivt — iridiscensen i såpebobler og oljeutslipp.

• 2nt = (m+½)λ
• Såpefilmfarger

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Lys som reflekteres fra begge flatene av en tynn gjennomsiktig film (som en såpeboble) interfererer, og produserer lys eller mørk refleksjon avhengig av filmens tykkelse. Skyter en tykkere film alltid hvilken interferens «orden» som produserer lys refleksjon?

Prediksjoner å veie

• Ja — interferensordenen for lys refleksjon skalerer direkte med filmens tykkelse (i enheter av bølgelengden inne i filmen).
• Nei — filmens tykkelse påvirker ikke hvilken orden som er lys.
• Tykkelsen påvirker bare fargen, ikke en numerisk «orden».

Variabelroller

Hva du setter:

• Filmtykkelse t (nm)

Hva du måler:

• Lys-refleksjon orden m

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne tynn-film-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Filmen har indeks n = 1,33 (som en såpefilm); lysbølgelengden er 550 nm.
2. Aktiver interferensorden-avlesningen.
3. Sett filmens tykkelse for hvert forsøk og registrer lys-refleksjon interferensordenen.

Styrende likning

Tynnfilm lys-refleksjonsorden — 2nt = (m+½)λ

Lys som reflekteres fra begge flatene av en tynn film interfererer konstruktivt (lys refleksjon) når tur-retur optiske banenlengden matcher et halvtallsmultiple av bølgelengden: m = 2nt/λ − 0,5, med hensyn til forsidefase-skiftet.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn m = 2nt/λ − 0,5 med n = 1,33, λ = 550 nm. Sammenlign med tabellen.
• Forklar hvorfor leddet −0,5 dukker opp: lys som reflekteres fra filmens FORSIDE gjennomgår et halvbølgelengde faseskift (reflektert fra et medium med høyere indeks), mens lys reflektert fra BAKSIDEN ikke gjør det — denne asymmetrien flytter den vanlige heltallsordens betingelsen med et halvt trinn.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• En såpebobles farger skifter og virvler konstant fordi filmens tykkelse varierer på tvers av overflaten og endrer seg over tid etter hvert som den renner av og fordamper — forskjellige tykkelser tilfredsstiller lys-refleksjonsbetingelsen for forskjellige bølgelengder (farger) ved et gitt øyeblikk. Forklar hvorfor en film med perfekt jevn tykkelse i stedet ville vist én enkelt jevn farge (eller ingen) på tvers av hele overflaten.
• Kameralinser bruker tynne antirefleksbelegg, konstruert slik at forside- og bakside-refleksjonene DESTRUKTIVT interfererer for en valgt bølgelengde (vanligvis grønn, øyets mest følsomme farge), noe som minimerer uønsket refleksjon. Forklar hvorfor slike belegg ofte fortsatt viser en svak lilla tone — bølgelengdene i hver ende av det synlige spektrumet er ikke like fullt opphevet.

• 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. Velkommen til Tynn film
2. Velg den tynne filmen
3. Trykk Spill av
4. Farge fra filmtykkelse
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Interferens og diffraksjon