Optik

tunnfilmsinterferens

Reflektioner från ett tunnfilms två ytor interfererar; 2nt = (m+½)λ väljer den färg som reflekteras ljust (såpbubblors färger).

tunnfilmsinterferens — interaktiv Optik-simulering. Reflektioner från ett tunnfilms två ytor interfererar; 2nt = (m+½)λ väljer den färg som reflekteras ljust (såpbubblors färger). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

tunnfilmsinterferens

Reflektioner mot en tunn films två ytor interfererar; 2nt = (m+½)λ väljer den ljusstarkt reflekterade färgen (såpbubblors färger).

Reflektioner från filmens övre och undre yta interfererar. En π-fasförskjutning kan ske vid reflektion från ett tätare medium. Tjocklek och våglängd väljer vilka färger som reflekteras konstruktivt — iriseringen hos såpbubblor och oljefläckar.

• 2nt = (m+½)λ
• Såpfilmsfärger

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ljus som reflekteras mot båda ytorna på en tunn genomskinlig film (som en såpbubbla) interfererar och ger ljus eller mörk reflektion beroende på filmens tjocklek. Flyttar en tjockare film alltid vilken interferens-'ordning' som ger ljus reflektion?

Förutsägelser att väga

• Ja — interferensordningen för ljus reflektion skalar direkt med filmens tjocklek (i enheter av våglängden inuti filmen).
• Nej — filmens tjocklek påverkar inte vilken ordning som är ljus.
• Tjockleken påverkar bara färgen, inte en numerisk 'ordning'.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Filmtjocklek t (nm)

Det du mäter:

• Reflektionsordning m

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Tunnfilm och tryck på Återställ. Filmen har index n = 1.33 (som en tvålfilm); ljusets våglängd är 550 nm.
2. Aktivera avläsningen av interferensordningen.
3. Ställ in filmens tjocklek för varje försök och notera interferensordningen för ljus reflektion.

Styrande ekvation

Reflektionsordning i tunn film — 2nt = (m+½)λ

Ljus som reflekteras mot båda ytorna på en tunn film interfererar konstruktivt (ljus reflektion) när den optiska väglängden tur och retur matchar en halvheltals multipel av våglängden: m = 2nt/λ − 0.5, vilket beaktar fasförskjutningen vid framsidan.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök m = 2nt/λ − 0.5 med n = 1.33, λ = 550 nm. Jämför med tabellen.
• Förklara varför termen −0.5 dyker upp: ljus som reflekteras mot filmens FRAMSIDA genomgår en fasförskjutning på en halv våglängd (reflektion mot ett medium med högre index), medan ljus som reflekteras mot BAKSIDAN inte gör det — denna asymmetri förskjuter det vanliga villkoret med heltalsordningar med ett halvt steg.

Var det här syns utanför labbet

• En såpbubblas färger skiftar och virlar hela tiden eftersom filmens tjocklek varierar över dess yta och ändras med tiden allteftersom den rinner av och avdunstar — olika tjocklekar uppfyller villkoret för ljus reflektion för olika våglängder (färger) varje given stund. Förklara varför en film med perfekt jämn tjocklek i stället skulle visa en enda jämn färg (eller ingen) över hela sin yta.
• Kamerlinser använder tunna antireflexskikt, konstruerade så att reflektionerna från fram- och baksida DESTRUKTIVT interfererar för en vald våglängd (vanligtvis grönt, ögats känsligaste färg), vilket minimerar oönskad reflektion. Förklara varför sådana skikt ofta ändå visar en svag lila ton — våglängderna i ändarna av det synliga spektrumet tas inte bort lika fullständigt.

• 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. Välkommen till Tunn film
2. Välj den tunna filmen
3. Tryck på Spela upp
4. Färg från filmtjocklek
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Du klarade det!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Interferens & diffraktion