Giao thoa màng mỏng: Bong bóng xà phòng và vết dầu
1 · Dự đoán
Ánh sáng phản chiếu từ cả hai bề mặt của một màng mỏng trong suốt (như bong bóng xà phòng) gây cản trở, tạo ra phản xạ sáng hoặc tối tùy thuộc vào độ dày của màng. Có phải một màng dày hơn luôn thay đổi 'trật tự' giao thoa nào tạo ra sự phản xạ sáng?
- Có - thứ tự giao thoa đối với phản xạ sáng tỷ lệ trực tiếp với độ dày của màng (tính theo đơn vị bước sóng bên trong màng).
- Không - độ dày của phim không ảnh hưởng đến thứ tự sáng.
- Độ dày chỉ ảnh hưởng đến màu sắc chứ không ảnh hưởng đến 'thứ tự' bằng số.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước thin-film và nhấn Reset. Phim có chỉ số n = 1.33 (giống phim xà phòng); bước sóng ánh sáng là 550 nm.
- Kích hoạt tính năng đọc thứ tự nhiễu.
- Đặt độ dày của màng cho mỗi lần thử và ghi lại thứ tự giao thoa phản xạ sáng.
3 · Thu thập dữ liệu
| Độ dày màng t (nm) | Thứ tự phản xạ sáng m |
|---|---|
| 400.00 | |
| 500.00 | |
| 600.00 |
Vẽ biểu đồ thứ tự m (trục y) theo độ dày t (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường thẳng có thẳng không?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính m = 2 nt/λ − 0.5 bằng cách sử dụng n = 1.33 , λ = 550 nm. So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao số hạng −0,5 xuất hiện: ánh sáng phản xạ từ MẶT TRƯỚC của phim trải qua quá trình dịch pha nửa bước sóng (phản xạ từ môi trường có chiết suất cao hơn), trong khi ánh sáng phản xạ từ MẶT SAU thì không - sự bất đối xứng này làm dịch chuyển điều kiện bậc số nguyên thông thường nửa bước.
5 · Gia hạn
- Màu sắc của bong bóng xà phòng liên tục thay đổi và xoáy vì độ dày của màng thay đổi trên bề mặt của nó và thay đổi theo thời gian khi nó thoát ra và bay hơi - độ dày khác nhau thỏa mãn điều kiện phản chiếu sáng cho các bước sóng (màu sắc) khác nhau tại bất kỳ thời điểm nào. Giải thích tại sao một màng có độ dày đồng đều hoàn hảo lại hiển thị một màu đồng nhất (hoặc không có) trên toàn bộ bề mặt của nó.
- Ống kính máy ảnh sử dụng lớp phủ chống phản chiếu mỏng, được thiết kế sao cho phản xạ trước và sau gây nhiễu TUYỆT VỜI đối với bước sóng đã chọn (thường là màu xanh lá cây, màu nhạy cảm nhất của mắt), giảm thiểu phản xạ không mong muốn. Giải thích tại sao những lớp phủ như vậy thường vẫn có màu tím nhạt – bước sóng ở hai đầu của quang phổ khả kiến không bị triệt tiêu hoàn toàn.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Thứ tự phản chiếu sáng màng mỏng
Ánh sáng phản chiếu từ cả hai bề mặt của màng mỏng giao thoa tăng cường (phản xạ sáng) khi độ dài đường quang khứ hồi khớp với bội số số bán nguyên của bước sóng: m = 2 nt/λ − 0.5, tính đến sự dịch pha bề mặt trước.