Optik

İnce film girişimi

İnce bir filmin iki yüzeyinden yansıyan ışınlar girişim yapar; 2nt = (m+½)λ, parlak yansıyan rengi belirler (sabun köpüğü renkleri).

İnce film girişimi — etkileşimli Optik simülasyonu. İnce bir filmin iki yüzeyinden yansıyan ışınlar girişim yapar; 2nt = (m+½)λ, parlak yansıyan rengi belirler (sabun köpüğü renkleri). Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.

İnce-film girişimi

İnce bir filmin iki yüzeyinden yansımalar girişim yapar; 2nt = (m+½)λ parlak yansıyan rengi seçer (sabun köpüğü renkleri).

Filmin üst ve alt yüzeylerinden yansımalar girişim yapar. Daha yoğun bir ortamda yansımada π faz kayması oluşabilir. Kalınlık ve dalga boyu, hangi renklerin yapıcı şekilde yansıdığını belirler — sabun köpüklerinin ve yağ lekelerinin gökkuşağı rengi budur.

• 2nt = (m+½)λ
• Sabun-filmi renkleri

Araştırma özeti

Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın

Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.

Sürüş sorusu

İnce şeffaf bir filmin (sabun köpüğü gibi) her iki yüzeyinden yansıyan ışık, filmin kalınlığına bağlı olarak parlak veya koyu yansıma üreterek girişime neden olur. Daha kalın bir film her zaman hangi girişim 'düzeninin' parlak yansıma ürettiğini değiştirir mi?

Tartılacak tahminler

• Evet - parlak yansıma için girişim sırası doğrudan filmin kalınlığıyla (filmin içindeki dalga boyu birimlerinde) ölçeklenir.
• Hayır — filmin kalınlığı hangi sıranın parlak olduğunu etkilemez.
• Kalınlık sayısal bir 'sıralamayı' değil, yalnızca rengi etkiler.

Değişken roller

Neyi ayarladınız:

• Film kalınlığı t (nm)

Ölçtüğünüz şey:

• Parlak yansıma sırası m

Araştırma nasıl yürütülüyor?

1. thin-film ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Filmin n = 1.33 indeksi vardır (sabun filmi gibi); ışığın dalga boyu 550 nm'dir.
2. Girişim sırası okumasını etkinleştirin.
3. Her deneme için filmin kalınlığını ayarlayın ve parlak yansıma girişim sırasını kaydedin.

Yönetim denklemi

İnce Film Parlak Yansıma Sırası — 2nt = (m+½)λ

İnce bir filmin her iki yüzeyinden yansıyan ışık, gidiş-dönüş optik yol uzunluğu dalga boyunun bir yarım tam sayı katıyla eşleştiğinde yapıcı bir şekilde müdahale eder (parlak yansıma): m = 2 nt/λ − 0.5, ön yüzey faz kaymasını hesaba katar.

Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği

• Bir deneme için, n = 1.33, λ = 550 nm kullanarak m = 2 nt/λ – 0.5'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
• -0,5 teriminin neden ortaya çıktığını açıklayın: Filmin ÖN kısmından yansıyan ışık, yarım dalga boyunda bir faz kaymasına uğrar (daha yüksek indeksli bir ortamdan yansır), ARKA kısmından yansıyan ışık ise bunu yapmaz - bu asimetri, olağan tamsayı sırası koşulunu yarım adım kaydırır.

Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer

• Sabun köpüğünün renkleri sürekli olarak değişir ve döner çünkü filmin kalınlığı yüzey boyunca değişir ve zamanla süzülüp buharlaştıkça değişir; farklı kalınlıklar, herhangi bir anda farklı dalga boyları (renkler) için parlak yansıma koşulunu karşılar. Mükemmel derecede tekdüze kalınlıktaki bir filmin neden tüm yüzeyi boyunca tek bir tek renk göstereceğini (veya hiç göstermeyeceğini) açıklayın.
• Kamera lensleri ince yansıma önleyici kaplamalar kullanır; ön ve arka yansımalar seçilen bir dalga boyuna (genellikle yeşil, gözün en hassas rengi) KESİNLİKLE müdahale ederek istenmeyen yansımayı en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Bu tür kaplamaların neden hala soluk mor bir renk tonu gösterdiğini açıklayın; görünür spektrumun her iki ucundaki dalga boyları tamamen iptal edilmemiştir.

• 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. Hoş geldiniz: ince film
2. Seçin: ince film
3. Oynat'a basın
4. İnce film kalınlığından renk
5. Denetleyiciyi açın
6. Başardınız!

Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.

Etkileşimli Laboratuvarı Aç →

Laboratuvar sayfasını indir →

Girişim & Kırınım