Interferencia na tenkom filme: mydlové bubliny a olejové škvrny

1 · Predikuj

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?

• 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“.

2 · Priprav

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.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj rad m (os y) verzus hrúbku t (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj m = 2nt/λ − 0.5 s n = 1.33, λ = 550 nm. Porovnaj s tabuľkou.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky