[natuurkunde] Interferentie aan dunne lagen (olie)

JellePly

Kan iemand mij helpen met de volgende oefening:

Een oliefilm van 0,4 micron dik op water wordt loodrecht belicht met wit licht (golflengte tussen 3000 en 8000 Angström). De brekingsindex van deze olie is 1,5, deze van water is 1,33. Welke golflengten in het zichtbare gebied worden sterk gereflecteerd?

Ik had via een tekening al uitgezocht wat het optisch weglengteverschil bedraagt en dit is volgens mij: 2dn cos(hoek tss invallende straal en afgebogen straal). Met n de brekingsindex van olie. De cosinusfunctie valt volgens mij weg gezien het feit dat de hoek tss beide stralen gelijk is aan pi.

De formule voor het faseverschil wordt dan: (2pi/lambda) * 2dn + pi (deze laatste pi komt erbij wegens de fasesprong die plaatsgrijpt bij reflectie tegen een milieu met grotere optische dichtheid).

De antwoorden van dit vraagstuk zijn geven en zijn 8000, 4800 en 3428 Angstrom

Ik kan echter uitgaande van de bovenstaande formules en het feit dat het om constructieve interferentie (?) moet gaan niet tot deze oplossingen komen.

Kan iemand mij op weg helpen?

Jan van de Velde

Eerst al eens eenheden gelijk maken, da's overzichtelijk.

oliefilm is dan 400 nm dik, en er valt licht op met golflengten van 300-800 nm

laten we het even zonder formules doen.

op het grensvlak water-olie wordt licht gereflecteerd met een fasesprong van ½λ

licht dat van het grensvlak olie-water reflecteert ondergaat géén fasesprong, want de brekingsindex van water is kleiner dan die van olie.

conclusie: als licht terugkomt van het olie-watervlak bij het lucht-oliegrensvlak en dan een faseverschil heeft van ½λ, 1½λ, 2½λ etc met de INVALLENDE straal, dan treedt in het terugkaatsende licht constructieve interferentie op.

Nog een denkhulpje: n_olie =1,5. Een golf die door olie gaat heeft dus een 1,5 x zo kleine golflengte. Je zou dus voor het rekengemak ook net zo goed nét kunnen doen alsof die laag niet 400 nm dik is met een n van 1,5, maar 600 nm dik met een n van 1.

Rekent makkelijker met golflengtes en weglengteverschil.

JellePly

Alvast bedankt voor dit antwoord, dat helpt al om de fasesprong te begrijpen. Het enige wat ik nu niet begrijp is hoe ik nu uit de waarde voor het faseverschil de 3 verschillende oplossingen voor dit vraagstuk kan gaan vinden ...

Jan van de Velde

Jan van de Velde schreef: ↑zo 10 jun 2012, 12:57
Nog een denkhulpje: n_olie =1,5. Een golf die door olie gaat heeft dus een 1,5 x zo kleine golflengte. Je zou dus voor het rekengemak ook net zo goed nét kunnen doen alsof die laag niet 400 nm dik is met een n van 1,5, maar 600 nm dik met een n van 1.

de golf die door het eerste grensvlak gaat en daar dan terugkaatst legt een 2 x "600" (eigenlijk 400 nm, maar omdat hij daar 1,5 x zo lang over doet rekenen we voor eht gemak even met 600) = "1200" nm langere weg af.

conclusie: als licht terugkomt van het olie-watervlak bij het lucht-oliegrensvlak en dan een faseverschil heeft van ½λ, 1½λ, 2½λ etc met de INVALLENDE straal, dan treedt in het terugkaatsende licht constructieve interferentie op.

als 1200 nm een halve golflengte is interfereert deze golf constructief met de eerst terugkaatsende golf. Bij een golflengte van 2400 nm (24000Å) zou dit dus kunnen plaatsvinden. Dat is echter een eindje in het infrarood en doet dus niet mee voor de oplossing.

next: anderhalve golflengte......

JellePly

Heel erg bedankt voor deze duidelijke uitleg. Ik begrijp deze oefening nu helemaal. Hopelijk is de prof zo vriendelijk om op het examen ook zoiets te geven

Jan van de Velde

mooie applet:

http://physics.bu.ed...hinFilm_v2.html

klik links op "simulation".

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Interferentie aan dunne lagen (olie)

Interferentie aan dunne lagen (olie)

Re: Interferentie aan dunne lagen (olie)

Re: Interferentie aan dunne lagen (olie)

Re: Interferentie aan dunne lagen (olie)

Re: Interferentie aan dunne lagen (olie)

Re: Interferentie aan dunne lagen (olie)