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Interferenz an dünnen Schichten – Seifenhaut, Ölfilm und Antireflexschicht

PhysikOptikAlter 16–17

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Licht, das an der Ober- und Unterseite einer dünnen Schicht reflektiert wird, interferiert: Der Gangunterschied beträgt 2nd, dazu eine halbe Wellenlänge, wenn Licht an einem optisch dichteren Medium reflektiert wird. Wählen Sie eine Seifenhaut, Öl auf Wasser oder eine Antireflexschicht auf Glas; ändern Sie Dicke, Brechzahl und Wellenlänge und sehen Sie, ob sich die beiden reflektierten Wellen verstärken oder auslöschen, dazu die reflektierte Farbe und Intensität in Abhängigkeit von der Dicke.

Lektion: Interferenz an dünnen Schichten

Was sie zeigt

Trifft Licht auf eine sehr dünne durchsichtige Schicht, wird ein Teil an der Oberseite und ein Teil an der Unterseite reflektiert. Die zweite Welle legt in der Schicht den zusätzlichen Weg 2nd zurück. Außerdem kehrt die Reflexion an einem optisch dichteren Medium die Welle um: ein Phasensprung um eine halbe Wellenlänge. Treffen die beiden reflektierten Wellen gleichphasig aufeinander, erscheint die Schicht hell; gegenphasig löschen sie sich aus. Da die Bedingung von der Wellenlänge abhängt, erzeugt weißes Licht die wechselnden Farben von Seifenblasen und Ölfilmen, und eine λ/4-Schicht entspiegelt Brillengläser.

So funktioniert es

Wählen Sie eine Schicht: Seife, Öl auf Wasser oder Vergütete Linse. Stellen Sie Licht auf Eine Farbe, verschieben Sie Dicke d und beobachten Sie das Feld Reflektierte Wellen und das Diagramm R – d. Wechseln Sie zu Weiß, um die Farbe im reflektierten Licht und das Farbband unter dem Diagramm zu sehen. Ändern Sie Brechzahl der Schicht n, klicken Sie auf Schicht ausdünnen und auf Aufnehmen, um Zeilen einzutragen.

Einstellbare Parameter

  • Schicht Seifenhaut, Öl auf Wasser, Vergütetes Glas
  • Licht Weißes Licht, Eine Farbe
  • Wellenlänge 380–750 nm
  • Brechzahl der Schicht 1,2–2,4
  • Dicke der Schicht 0–1000 nm
  • Diagramm R über der Dicke, R über der Wellenlänge

Fragen zum Erkunden

  1. Warum zeigt eine Seifenhaut dort andere Farben, wo ihre Dicke anders ist?
  2. Wie dick muss eine Schicht mit n = 1,38 sein, um die Reflexion von grünem Licht zu verringern, und warum?
  3. Warum wird eine Seifenhaut kurz vor dem Platzen schwarz?

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