Tynnfilminterferens: såpebobler og oljefilmer

1 · Prediker

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?

• 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».

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott orden m (y-akse) mot tykkelse t (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn m = 2nt/λ − 0,5 med n = 1,33, λ = 550 nm. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark