Optika

Interferenca na tankem filmu

Odboji z dveh površin tanke folije interferirajo; 2nt = (m+½)λ izbere svetlo odbojno barvo (barve milnih mehurčkov).

Interferenca na tankem filmu — interaktivna simulacija Optika. Odboji z dveh površin tanke folije interferirajo; 2nt = (m+½)λ izbere svetlo odbojno barvo (barve milnih mehurčkov). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Interferenca na tankem filmu

Odboji z dveh površin tanke folije interferirajo; 2nt = (m+½)λ izbere svetlo odbojno barvo (barve milnih mehurčkov).

Odboji z zgornje in spodnje površine folije interferirajo. Pri odboju iz gostejšega medija se lahko zgodi fazni zamik π. Debelina in valovna dolžina izbereta, katere barve se odbojno konstruirajo — mavričastost milnih mehurčkov in oljnih madežev.

• 2nt = (m+½)λ
• Barve milnega filma

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Svetloba, ki se odbija z obeh površin tankega prozornega filma (kot milni mehurček), interferira in proizvede svetel ali temen odboj, odvisno od debeline filma. Ali debelejši film vedno premakne, kateri interferenčni „red“ proizvede svetel odboj?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — interferenčni red za svetel odboj se skalira neposredno z debelino filma (v enotah valovne dolžine znotraj filma).
• Ne — debelina filma ne vpliva na to, kateri red je svetel.
• Debelina vpliva samo na barvo, ne na številčni „red“.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Debelina filma t (nm)

Kaj izmeriš:

• Red svetlega odboja m

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev thin-film in pritisni Ponastavi. Film ima količnik n = 1.33 (kot milni film); valovna dolžina svetlobe je 550 nm.
2. Omogoči odčitek interferenčnega reda.
3. Nastavi debelino filma za vsak poskus in zabeleži interferenčni red svetlega odboja.

Vodilna enačba

Red svetlega odboja tankega filma — 2nt = (m+½)λ

Svetloba, odbojena z obeh površin tankega filma, interferira konstruktivno (svetel odboj), ko optična dolžina povratne poti ugema pol-celoštevilčnemu mnogokratniku valovne dolžine: m = 2nt/λ − 0.5, z upoštevanjem faznega zamika sprednje površine.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj m = 2nt/λ − 0.5 z n = 1.33, λ = 550 nm. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj se pojavi člen −0.5: svetloba, ki se odbija s SPREDNJE strani filma, doživi fazni zamik polovice valovne dolžine (odboj od višje-količnikovega medija), medtem ko svetloba, odbojena od ZADNJE strani, ne — ta asimetrija premakne običajni pogoj celoštevilčnega reda za pol koraka.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Barve milnega mehurčka se stalno premikajo in vrtinčijo, ker se debelina filma spreminja po površini in s časom, ko se odteka in izparja — različne debeline izpolnjujejo pogoj svetlega odboja za različne valovne dolžine (barve) v vsakem trenutku. Razloži, zakaj bi popolnoma enakomerno debel film namesto tega kazal eno samo enotno barvo (ali nobeno) po celotni površini.
• Objektivi kamer uporabljajo tanke antirefleksijske prevleke, načrtovane tako, da sprednji in zadnji odboj DESTRUKTIVNO interferirata za izbrano valovno dolžino (navadno zeleno, barvo, ki je očesu najbolj občutljiva), kar minimizira neželen odboj. Razloži, zakaj takšne prevleke pogosto še vedno kažejo šibko vijoličen odtenek — valovne dolžine na obeh koncih vidnega spektra niso popolnoma izničene.

• 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. Dobrodošli pri tankem filmu
2. Izberi tanki film
3. Pritisni Predvajaj
4. Barva iz debeline filma
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Interferenca in uklon