การแทรกสอดฟิล์มบาง ฟองสบู่และคราบน้ำมัน

1 · ทำนาย

แสงสะท้อนจากทั้งสองผิวของฟิล์มโปร่งใสบาง ๆ (เหมือนฟิล์มสบู่) เกิดการแทรกสอด ให้การสะท้อนสว่างหรือมืดขึ้นกับความหนาฟิล์ม ฟิล์มที่หนากว่าเสมอไปเลื่อนอันดับการแทรกสอดที่ให้การสะท้อนสว่างหรือไม่

• ใช่ — อันดับการแทรกสอดของการสะท้อนสว่าง scale ตรงกับความหนาฟิล์ม (ในหน่วยความยาวคลื่นภายในฟิล์ม)
• ไม่ — ความหนาฟิล์มไม่กระทบว่าอันดับใดสว่าง
• ความหนากระทบแค่สี ไม่ใช่ “อันดับ” เชิงตัวเลข

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท thin-film แล้วกดรีเซ็ต ฟิล์มมีดัชนีหักเห n = 1.33 (เหมือนฟิล์มสบู่) ความยาวคลื่นแสง 550 nm
2. เปิดค่าแสดงอันดับการแทรกสอด
3. ตั้งความหนาฟิล์มในแต่ละรอบแล้วบันทึกอันดับการแทรกสอดของการสะท้อนสว่าง

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตอันดับ m (แกน y) กับความหนา t (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ m = 2nt/λ − 0.5 โดยใช้ n = 1.33, λ = 550 nm เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดพจน์ −0.5 จึงปรากฏ แสงที่สะท้อนผิว “หน้า” ของฟิล์มเกิดการเลื่อนเฟสครึ่งความยาวคลื่น (สะท้อนจากตัวกลางดัชนีสูงกว่า) ขณะที่แสงสะท้อนผิว “หลัง” ไม่มี — ความไม่สมมาตรนี้เลื่อนเงื่อนไขอันดับจำนวนเต็มปกติไปครึ่งขั้น

5 · ต่อยอด

1. สีของฟิล์มสบู่เปลี่ยนและหมุนตลอดเวลาเพราะความหนาฟิล์มต่างกันทั่วพื้นผิวและเปลี่ยนไปตามเวลาขณะไหลระบายและระเหย — ความหนาต่างกันสอดคล้องเงื่อนไขสะท้อนสว่างของความยาวคลื่น (สี) ต่างกันในแต่ละขณะ อธิบายว่าเหตุในฟิล์มที่ความหนาสม่ำเสมอสมบูรณ์จึงแสดงสีเดียวสม่ำเสมอ (หรือไม่มีเลย) ทั้งผิว
2. เลนส์กล้องใช้ฟิล์มเคลือบกันการสะท้อนบาง ๆ ออกแบบให้การสะท้อนหน้ากับหลัง “รบกวนกันเชิงทำลาย” ที่ความยาวคลื่นที่เลือก (มักเป็นสีเขียว สีที่ตาไวที่สุด) ลดการสะท้อนที่ไม่พึงประสงค์ อธิบายว่าเหตุใจฟิล์มเคลือบเหล่านี้จึงมักเหลือสีม่วงจาง ๆ — ความยาวคลื่นปลายทั้งสองของสเปกตรัมที่มองเห็นไม่ถูกหักลบอย่างสมบูรณ์เท่า

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง