Interferență: interferențe și reflexii ale filmului subțire

Filmele subțiri dintre două medii produc adesea irizări și alte tipare de interferență: zone de interferență distructivă și constructivă pentru diferite lungimi de undă. Când este implicată lumina, rezultatul este adesea modele frumos colorate. Aici explicăm modul în care apar aceste modele de interferență, în special cu referire la filmele de săpun.

interferență

Această pagină acceptă tutorialul multimedia Interferență, de la care provine clipul introductiv din dreapta.

Culori într-o folie de săpun

Culorile reflectate atât în ​​clipul de film de mai sus, cât și în fotografia de mai jos rezultă din lumina albă reflectată într-un film subțire realizat din apă, glicerol (care mărește vâscozitatea) și detergent, care reduce tensiunea superficială (sau energia liberă interfațială) prin formarea unui strat, cu o moleculă groasă, pe interfața aer-apă. Această reducere a tensiunii la suprafață face pelicula subțire mai stabilă. Straturile de detergent de la suprafață afectează și procesul de drenare, așa cum explicăm mai jos.

Odată ce filmul este format, soluția de apă-glicerol dintre cele două straturi de detergent la suprafață se scurge în jos sub gravitație, făcând filmul cel mai subțire în partea de sus, așa cum se arată în schița de mai jos din dreapta. Acest lucru duce la gama de culori, așa cum vom discuta acum.

Uită-te acum la banda galbenă din mijlocul filmului din fotografie. În acest moment, grosimea t este de aproximativ jumătate din lungimea de undă a luminii albastre din apă (adică t

λblue/2n). Pentru lumina albastră, diferența de fază în reflexie are o componentă a unui ciclu complet sau 2π datorită diferenței de lungime a traseului și π datorită reflexiilor. Deci există o interferență distructivă pentru lumina albastră. Lumina verde și roșie nu au interferențe puternice distructive, deci vedem roșu + verde = galben. (Pentru a înțelege de ce luăm în considerare doar roșu, verde și albastru, consultați Viziunea ochilor și culorilor.)

Puțin sub banda galbenă (unde albastrul are interferențe distructive), filmul este puțin mai gros, deci există o interferență distructivă pentru lumina verde. Deci vedem roșu + albastru = magenta. Și oarecum sub aceasta, există o grosime în care lumina roșie are interferențe distructive, așa că vedem verde + albastru = cian. Apoi alte benzi de culori pe măsură ce ajungem la părți mai groase ale filmului.