Optica

Dunne-film-interferentie

Reflecties op de twee oppervlakken van een dunne film interfereren; 2nt = (m+½)λ kiest de helder gereflecteerde kleur (zeepbelkleuren).

Dunne-film-interferentie — interactieve Optica-simulatie. Reflecties op de twee oppervlakken van een dunne film interfereren; 2nt = (m+½)λ kiest de helder gereflecteerde kleur (zeepbelkleuren). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Dunne-film-interferentie

Reflecties aan de twee oppervlakken van een dunne film interfereren; 2nt = (m+½)λ kiest de helder gereflecteerde kleur (zeepbellkleuren).

Reflecties van het boven- en onderoppervlak van de film interfereren. Er kan een faserverschuiving van π optreden bij reflectie vanaf een dichter medium. Dikte en golflengte bepalen welke kleuren constructief reflecteren — de irisglans van zeepbellen en olievlekken.

• 2nt = (m+½)λ
• Zeepfilmkleuren

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Licht dat reflecteert op beide oppervlakken van een dunne transparante film (zoals een zeepbel) interfereert, wat een heldere of donkere reflectie oplevert afhankelijk van de dikte van de film. Schuift een dikkere film altijd door welke interferentie-'orde' heldere reflectie oplevert?

Voorspellingen om te wegen

• Ja — de interferentie-orde voor heldere reflectie schaalt rechtstreeks met de dikte van de film (in eenheden van de golflengte binnen de film).
• Nee — de dikte van de film beïnvloedt niet welke orde helder is.
• De dikte beïnvloedt alleen de kleur, niet een numerieke 'orde'.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Filmdikte t (nm)

Wat je meet:

• Reflectieorde m

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling thin-film en druk op Herstel. De film heeft index n = 1.33 (zoals een zeepfilm); de golflengte van het licht is 550 nm.
2. Zet de aflezing van de interferentie-orde aan.
3. Stel voor elke meting de dikte van de film in en noteer de interferentie-orde voor heldere reflectie.

Leidende vergelijking

Reflectieorde in dunne film — 2nt = (m+½)λ

Licht dat op beide oppervlakken van een dunne film reflecteert, interfereert constructief (heldere reflectie) wanneer de optische weglengte van de rondgang overeenkomt met een half-geheel veelvoud van de golflengte: m = 2nt/λ − 0.5, rekening houdend met de faseverschuiving aan het vooroppervlak.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Reken voor één meting m = 2nt/λ − 0.5 uit met n = 1.33, λ = 550 nm. Vergelijk met de tabel.
• Leg uit waarom de term −0.5 verschijnt: licht dat reflecteert op de VOORZIJDE van de film ondergaat een faseverschuiving van een halve golflengte (reflecterend op een medium met hogere index), terwijl licht dat op de ACHTERZIJDE reflecteert dat niet doet — deze asymmetrie verschuift de gebruikelijke voorwaarde voor gehele ordes met een halve stap.

Waar dit buiten het lab opduikt

• De kleuren van een zeepbel verschuiven en wervelen voortdurend omdat de dikte van de film over het oppervlak varieert en in de tijd verandert terwijl hij uitloopt en verdampt — verschillende dikten voldoen op elk willekeurig moment aan de heldere-reflectievoorwaarde voor verschillende golflengten (kleuren). Leg uit waarom een film met perfect gelijke dikte in plaats daarvan over zijn hele oppervlak één uniforme kleur (of geen) zou laten zien.
• Camera-objectieven gebruiken dunne antireflectielagen, zo ontworpen dat de reflecties aan voor- en achterzijde DESTRUCTIEF interfereren voor een gekozen golflengte (doorgaans groen, de kleur waarvoor het oog het gevoeligst is), waardoor ongewenste reflectie wordt geminimaliseerd. Leg uit waarom zulke lagen vaak toch een vage paarse tint vertonen — de golflengten aan beide uiteinden van het zichtbare spectrum worden niet volledig geannuleerd.

• 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. Welkom bij Dunne film
2. Selecteer de dunne film
3. Druk op Start
4. Kleur uit filmdikte
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

Interferentie & diffractie