Interferența în film subțire: baloane de săpun și pete de ulei

1 · Prezice

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?

• 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.

2 · Montaj

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.

3 · Colectează date

Plotează ordinul m (axa y) în funcție de grosimea t (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează m = 2nt/λ − 0.5 folosind n = 1.33, λ = 550 nm. Compară cu tabelul.
2. 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.

5 · Extinde

1. 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.
2. 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.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit