ทัศนศาสตร์
การแทรกสอดของฟิล์มบาง
การสะท้อนจากผิวทั้งสองของฟิล์มบางเกิดการแทรกสอด; 2nt = (m+½)λ เป็นตัวกำหนดสีที่สะท้อนออกมาสว่างที่สุด (สีของฟองสบู่)
การแทรกสอดของฟิล์มบาง — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ การสะท้อนจากผิวทั้งสองของฟิล์มบางเกิดการแทรกสอด; 2nt = (m+½)λ เป็นตัวกำหนดสีที่สะท้อนออกมาสว่างที่สุด (สีของฟองสบู่) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การแทรกสอดของฟิล์มบาง
การสะท้อนจากผิวทั้งสองของฟิล์มบางแทรกสอดกัน; 2nt = (m+½)λ เลือกสีที่สะท้อนสว่างที่สุด (สีของฟองสบู่)
การสะท้อนจากพื้นผิวบนและล่างของฟิล์มแทรกสอดกัน อาจเกิดการเลื่อนเฟส π เมื่อสะท้อนจากตัวกลางที่หนาแน่นกว่า ความหนาและความยาวคลื่นเลือกว่าสีใดสะท้อนแบบเสริมกัน—สีรุ้งของฟองสบู่และคราบน้ำมัน
- 2nt = (m+½)λ
- สีของฟิล์มสบู่
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แสงสะท้อนจากทั้งสองผิวของฟิล์มโปร่งใสบาง ๆ (เหมือนฟิล์มสบู่) เกิดการแทรกสอด ให้การสะท้อนสว่างหรือมืดขึ้นกับความหนาฟิล์ม ฟิล์มที่หนากว่าเสมอไปเลื่อนอันดับการแทรกสอดที่ให้การสะท้อนสว่างหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ใช่ — อันดับการแทรกสอดของการสะท้อนสว่าง scale ตรงกับความหนาฟิล์ม (ในหน่วยความยาวคลื่นภายในฟิล์ม)
- ไม่ — ความหนาฟิล์มไม่กระทบว่าอันดับใดสว่าง
- ความหนากระทบแค่สี ไม่ใช่ “อันดับ” เชิงตัวเลข
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความหนาฟิล์ม t (nm)
สิ่งที่คุณวัด:
- อันดับการสะท้อนสว่าง m
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท thin-film แล้วกดรีเซ็ต ฟิล์มมีดัชนีหักเห n = 1.33 (เหมือนฟิล์มสบู่) ความยาวคลื่นแสง 550 nm
- เปิดค่าแสดงอันดับการแทรกสอด
- ตั้งความหนาฟิล์มในแต่ละรอบแล้วบันทึกอันดับการแทรกสอดของการสะท้อนสว่าง
สมการควบคุม
อันดับการสะท้อนสว่างฟิล์มบาง — 2nt = (m+½)λ
แสงที่สะท้อนจากทั้งสองผิวของฟิล์มบางแทรกสอดแบบสร้างสรรค์ (สะท้อนสว่าง) เมื่อความยาวทางแสงไปกลับตรงกับจำนวนเต็มครึ่งเท่าของความยาวคลื่น: m = 2nt/λ − 0.5 โดยคิดการเลื่อนเฟสที่ผิวหน้า
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ m = 2nt/λ − 0.5 โดยใช้ n = 1.33, λ = 550 nm เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดพจน์ −0.5 จึงปรากฏ แสงที่สะท้อนผิว “หน้า” ของฟิล์มเกิดการเลื่อนเฟสครึ่งความยาวคลื่น (สะท้อนจากตัวกลางดัชนีสูงกว่า) ขณะที่แสงสะท้อนผิว “หลัง” ไม่มี — ความไม่สมมาตรนี้เลื่อนเงื่อนไขอันดับจำนวนเต็มปกติไปครึ่งขั้น
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- สีของฟิล์มสบู่เปลี่ยนและหมุนตลอดเวลาเพราะความหนาฟิล์มต่างกันทั่วพื้นผิวและเปลี่ยนไปตามเวลาขณะไหลระบายและระเหย — ความหนาต่างกันสอดคล้องเงื่อนไขสะท้อนสว่างของความยาวคลื่น (สี) ต่างกันในแต่ละขณะ อธิบายว่าเหตุในฟิล์มที่ความหนาสม่ำเสมอสมบูรณ์จึงแสดงสีเดียวสม่ำเสมอ (หรือไม่มีเลย) ทั้งผิว
- เลนส์กล้องใช้ฟิล์มเคลือบกันการสะท้อนบาง ๆ ออกแบบให้การสะท้อนหน้ากับหลัง “รบกวนกันเชิงทำลาย” ที่ความยาวคลื่นที่เลือก (มักเป็นสีเขียว สีที่ตาไวที่สุด) ลดการสะท้อนที่ไม่พึงประสงค์ อธิบายว่าเหตุใจฟิล์มเคลือบเหล่านี้จึงมักเหลือสีม่วงจาง ๆ — ความยาวคลื่นปลายทั้งสองของสเปกตรัมที่มองเห็นไม่ถูกหักลบอย่างสมบูรณ์เท่า
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ ฟิล์มบาง
- เลือกฟิล์มบาง
- กดเล่น
- สีจากความหนาของฟิล์ม
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ