Optika

Interferencia na tenkom filme

Odrazy z oboch povrchov tenkého filmu interferujú; 2nt = (m+½)λ vyberá jasno odzrkadlenú farbu (farby mydlovej bubliny).

Interferencia na tenkom filme — interaktívna simulácia Optika. Odrazy z oboch povrchov tenkého filmu interferujú; 2nt = (m+½)λ vyberá jasno odzrkadlenú farbu (farby mydlovej bubliny). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Interferencia na tenkom filme

Odrazy z oboch povrchov tenkého filmu interferujú; 2nt = (m+½)λ vyberá jasno odzrkadlenú farbu (farby mydlovej bubliny).

Odrazy z vrchného a spodného povrchu filmu interferujú. Pri odraze z hustšieho prostredia môže nastať fázový posun π. Hrúbka a vlnová dĺžka vyberajú, ktoré farby sa odzrkadlia konštruktívne — dúhový lesk mydlových bublín a olejových škvŕn.

• 2nt = (m+½)λ
• Farby mydlového filmu

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Svetlo odrazajúce sa od oboch povrchov tenkého priehľadného filmu (ako mydlová bublina) interferuje, produkujúc svetlý alebo tmavý odraz v závislosti na hrúbke filmu. Posúva hrubší film vždy, ktorý interferenčný „rad“ produkuje svetlý odraz?

Predikcie na zváženie

• Áno — interferenčný rad pre svetlý odraz skaluje priamo s hrúbkou filmu (v jednotkách vlnovej dĺžky vnútri filmu).
• Nie — hrúbka filmu neovplyvňuje, ktorý rad je svetlý.
• Hrúbka ovplyvňuje len farbu, nie numerický „rad“.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Hrúbka filmu t (nm)

Čo meriaš:

• Rad svetlého odrazu m

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu tenký film a stlač Resetovať. Film má index n = 1.33 (ako mydlový film); vlnová dĺžka svetla je 550 nm.
2. Zapni odčítanie interferenčného rádu.
3. Nastav hrúbku filmu pre každý pokus a zaznamenaj interferenčný rad svetlého odrazu.

Riadiaca rovnica

Rad svetlého odrazu tenkého filmu — 2nt = (m+½)λ

Svetlo odrazajúce sa od oboch povrchov tenkého filmu interferuje konštruktívne (svetlý odraz), keď obojstranná optická dráha zodpovedá pol-celočíselnému násobku vlnovej dĺžky: m = 2nt/λ − 0.5, s prihliadnutím na fázový posun predného povrchu.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj m = 2nt/λ − 0.5 s n = 1.33, λ = 550 nm. Porovnaj s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo sa objavuje člen −0.5: svetlo odrazajúce sa od PREDNEJ strany filmu prechádza posunom fázy o polovicu vlnovej dĺžky (odraz od prostredia s vyšším indexom), kým svetlo odrazajúce sa od ZADNEJ nie — táto asymetria posúva bežnú celočíselnú podmienku rádu o pol kroku.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Farby mydlovej bubliny sa neustále menia a víria, pretože hrúbka filmu sa líši naprieč jej povrchom a mení sa v čase, keď steká a vyparuje sa — rôzne hrúbky spĺňajú podmienku svetlého odrazu pre rôzne vlnové dĺžky (farby) v danom momente. Vysvetli, prečo film s dokonale rovnomernou hrúbkou by namiesto toho ukázal jednu rovnomernú farbu (alebo žiadnu) naprieč celým povrchom.
• Objektívy fotoaparátov používajú tenké antireflexné vrstvy, navrhnuté tak, že predný a zadný odraz sa DEŠTRUKTÍVNE interferujú pre zvolenú vlnovú dĺžku (zvyčajne zelenú, pre oko najcitlivejšiu farbu), minimalizujúc nechcený odraz. Vysvetli, prečo takéto vrstvy stále často ukazujú jemný fialový nádych — vlnové dĺžky na oboch koncoch viditeľného spektra nie sú tak úplne vyrušené.

• 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. Vitaj pri tenkom filme
2. Vyber tenký film
3. Stlač Prehrať
4. Farba z hrúbky filmu
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Interferencia a ohyb