Dunne-film-interferentie: zeepbellen en olievlekken

1 · Voorspel

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?

• 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'.

2 · Opstelling

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.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de orde m (y-as) uit tegen de dikte t (x-as). Is de lijn recht?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting m = 2nt/λ − 0.5 uit met n = 1.33, λ = 550 nm. Vergelijk met de tabel.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. 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.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde