Interferência de filme fino: bolhas de sabão e manchas de óleo
1 · Prever
A luz refletida em ambas as superfícies de um filme fino e transparente (como uma bolha de sabão) interfere, produzindo reflexos claros ou escuros dependendo da espessura do filme. Um filme mais espesso sempre muda a 'ordem' de interferência que produz reflexão brilhante?
- Sim - a ordem de interferência para a reflexão brilhante varia diretamente com a espessura do filme (em unidades do comprimento de onda dentro do filme).
- Não – a espessura do filme não afeta a ordem do brilho.
- A espessura afeta apenas a cor, não uma 'ordem' numérica.
2 · Preparar
- Abra a predefinição de filme fino e pressione Redefinir. O filme possui índice n = 1.33 (como um filme de novela); o comprimento de onda da luz é 550 nm.
- Habilite a leitura da ordem de interferência.
- Defina a espessura do filme para cada tentativa e registre a ordem de interferência de reflexão brilhante.
3 · Coletar Dados
| Espessura do filme t (nm) | Ordem de reflexão brilhante m |
|---|---|
| 400.00 | |
| 500.00 | |
| 600.00 |
Plote a ordem m (eixo y) em relação à espessura t (eixo x) para suas três tentativas. A linha é reta?
4 · Analisar
- Para um teste, calcule m = 2nt/λ − 0.5 usando n = 1.33, λ = 550 nm. Compare com a tabela.
- Explique por que o termo −0.5 aparece: a luz refletida na FRENTE do filme sofre uma mudança de fase de meio comprimento de onda (refletida em um meio de índice mais alto), enquanto a luz refletida na PARTE TRASEIRA não - essa assimetria muda a condição usual de ordem inteira em meio passo.
5 · Aprofundar
- As cores de uma bolha de sabão mudam e giram constantemente porque a espessura do filme varia em sua superfície e muda com o tempo à medida que drena e evapora - diferentes espessuras satisfazem a condição de reflexão brilhante para diferentes comprimentos de onda (cores) em um determinado momento. Explique por que um filme de espessura perfeitamente uniforme mostraria uma única cor uniforme (ou nenhuma) em toda a sua superfície.
- As lentes das câmeras usam revestimentos antirreflexos finos, projetados para que os reflexos frontal e traseiro interfiram DESTRUTIVAMENTE em um comprimento de onda escolhido (geralmente verde, a cor mais sensível do olho), minimizando reflexos indesejados. Explique por que esses revestimentos muitas vezes ainda mostram uma leve tonalidade roxa – os comprimentos de onda em cada extremidade do espectro visível não são totalmente cancelados.
A física por trás deste experimento
Ordem de reflexão brilhante de filme fino
A luz refletida em ambas as superfícies de um filme fino interfere construtivamente (reflexão brilhante) quando o comprimento do caminho óptico de ida e volta corresponde a um múltiplo meio inteiro do comprimento de onda: m = 2nt/λ - 0.5, contabilizando a mudança de fase da superfície frontal.