Тонкие плёнки — интерактивный симулятор интерференции в плёнке

Что это за опыт

Тонкая прозрачная плёнка отражает свет сразу от двух границ — верхней и нижней. Второй луч проходит внутри плёнки лишний путь около 2·n·d, и эта разность хода задаёт, сложатся волны в фазе или в противофазе. Для каждой толщины и угла одни длины волн усиливаются, другие гаснут — глаз видит цвет.

Кольца в тонком зазоре описали Роберт Гук в «Микрографии» (1665) и Исаак Ньютон («кольца Ньютона», 1704). То, что при исчезающе малой толщине плёнка становится чёрной, объяснимо только сложением волн — это стало ранним доводом волновой теории света, развитой затем Юнгом.

В симуляторе вы двигаете толщину плёнки d, угол падения и показатель преломления n, а цвет справа рассчитывается честно: спектр отражения сворачивается с кривыми чувствительности глаза. Есть и режим «клин» — полосы равной толщины, как в реальной мыльной рамке.

Формулы

Методичка к уроку

Как показать опыт за пять минут на проекторе или интерактивной доске:

• Медленно тяните слайдер «Толщина d» от 5 нм вверх: у нуля плёнка чёрная (плитка «2nd·cosθ′» ≈ 0), затем цвета сменяют друг друга.
• Меняйте «Угол падения θ» и следите за плиткой «максимум отражения, нм» — так объясняется, почему пузырь переливается при наклоне взгляда.
• Двигайте «Показатель n» от 1,20 до 1,50 и смотрите, как смещается цвет образца справа.
• Включите тумблер «Режим „клин“»: толщина растёт слева направо, и каждая цветная полоса — ещё одна длина волны в разности хода.

Полная методичка с формулами, графиком, примером расчёта и задачами для самопроверки встроена в сам симулятор — кнопка «📘 Как это работает».

Частые вопросы

Похожие опыты

Опыт Юнга Призма Ньютона Майкельсон–Морли