Tunnfilmsinterferens: Såpbubblor och oljehinnor

1 · Förutsäg

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?

• 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'.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita ordningen m (y-axeln) mot tjockleken t (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rak?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök m = 2nt/λ − 0.5 med n = 1.33, λ = 550 nm. Jämför med tabellen.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik