Optică

Interferență în film subțire

Reflexiile de pe cele două suprafețe ale unui film subțire interferă; 2nt = (m+½)λ alege culoarea reflectată luminoasă (culorile baloanelor de săpun).

Interferență în film subțire — simulație interactivă de Optică. Reflexiile de pe cele două suprafețe ale unui film subțire interferă; 2nt = (m+½)λ alege culoarea reflectată luminoasă (culorile baloanelor de săpun). Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Interferență în film subțire

Reflexiile de pe cele două suprafețe ale unui film subțire interferă; 2nt = (m+½)λ alege culoarea reflectată luminoasă (culorile baloanelor de săpun).

Reflexiile de pe suprafețele de sus și de jos ale filmului interferă. O deplasare de fază de π poate apărea la reflexia dintr-un mediu mai dens. Grosimea și lungimea de undă aleg ce culori se reflectă constructiv — irizarea baloanelor de săpun și a petelor de ulei.

• 2nt = (m+½)λ
• Culori de film de săpun

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

Lumina reflectându-se de pe ambele suprafețe ale unui film transparent subțire (ca o balonă de săpun) interferă, producând reflexie luminoasă sau întunecată în funcție de grosimea filmului. Shiftă un film mai gros mereu ce „ordin” de interferență produce reflexie luminoasă?

Predicții de cântărit

• Da — ordinul de interferență pentru reflexie luminoasă scalează direct cu grosimea filmului (în unități ale lungimii de undă în interiorul filmului).
• Nu — grosimea filmului nu afectează ce ordin este luminoos.
• Grosimea afectează doar culoarea, nu un „ordin” numeric.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Grosimea filmului t (nm)

Ce măsori:

• Ordinul de reflexie luminoasă m

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea thin-film și apasă Resetează. Filmul are indicele n = 1.33 (ca un film de săpun); lungimea de undă a luminii este 550 nm.
2. Activează citirea ordinului de interferență.
3. Setează grosimea filmului pentru fiecare încercare și înregistrează ordinul de interferență cu reflexie luminoasă.

Ecuația guvernantă

Ordinul de reflexie luminoasă în film subțire — 2nt = (m+½)λ

Lumina reflectată de pe ambele suprafețe ale unui film subțire interferează constructiv (reflexie luminoasă) când drumul optic dus-întors corespunde unui multiplu semi-întreg al lungimii de undă: m = 2nt/λ − 0.5, ținând cont de deplasarea de fază la suprafața din față.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Pentru o încercare, calculează m = 2nt/λ − 0.5 folosind n = 1.33, λ = 550 nm. Compară cu tabelul.
• Explică de ce apare termenul −0.5: lumina reflectată de FAȚA filmului suferă o deplasare de fază de jumătate de lungime de undă (reflectând de pe un mediu cu indice mai mare), în timp ce lumina reflectată de SPATE nu — această asimetrie shiftă condiția obișnuită de ordin întreg cu jumătate de pas.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• Culorile unei baloane de săpun se schimbă și se învârt constant, pentru că grosimea filmului variază pe suprafața ei și se schimbă în timp, pe măsură ce se scurge și se evaporă — grosimi diferite satisfac condiția de reflexie luminoasă pentru lungimi de undă (culori) diferite în orice moment. Explică de ce un film de grosime perfect uniformă ar arăta în schimb o singură culoare uniformă (sau niciuna) pe toată suprafața.
• Obiectivele camerelor folosesc acoperiri subțiri antireflex, proiectate astfel încât reflexiile din față și din spate să interfereze DESTRUCTIV pentru o lungime de undă aleasă (de obicei verde, culoarea cea mai sensibilă pentru ochi), minimizând reflexia nedorită. Explică de ce astfel de acoperiri arată adesea în continuare o tentă slabă violet — lungimile de undă de la capetele spectrului vizibil nu sunt la fel de complet anulate.

• 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. Bine ai venit la Film subțire
2. Selectează filmul subțire
3. Apasă Pornește
4. Culoare din grosimea filmului
5. Deschide panoul Proprietăți
6. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

Interferență și difracție