Интерференция света в тонких пленках

Цель работы:
пронаблюдать явление интерференции
света с использованием тонких пленок.
Задачи:
рассмотреть теорию интерференции волн и ее частного случая – интерференцию света;
пронаблюдать интерференцию в различных видах тонких пленок в отражённом и проходящем свете;
объяснить результаты опытов.

Методы исследования:
теоретический (изучение учебной, научно-популярной и занимательной литературы по данной теме, поиск информации в Интернете, анализ полученной информации);
экспериментальный (постановка опытов по наблюдению данного явления);
подбор и решение качественных задач-вопросов по результатам опытов;
фотографирование результатов опытов, создание видеоматериалов.

Теория интерференции
Интерференция волн – сложение двух когерентных волн, вследствие которого возникает устойчивая картина результирующих колебаний.
Когерентные источники – источники, колеблющиеся с одинаковой частотой (длиной волны) и постоянной разностью фаз. При этом в среде возникают точки максимумов и минимумов.

Точки максимума – точки среды, в которой волны приходят в одной фазе и усиливают друг друга; амплитуда колебаний в них максимальна.
Условие максимумов:
∆d = kλ , где k = 0, 1, 2…

Точки минимума – точки среды, в которых волны приходят в противофазе и ослабляют друг друга; амплитуда колебаний в них минимальна.
Условие минимумов
∆d = (2k + l) λ /2 , где k = 0, 1, 2…

Интерференция в тонких плёнках
В проходящем свете
В отражённом свете
.

Виды тонких плёнок
Мыльная пленка
Пленка бензина
Пленка лака
Пленка оксидов на металле
Просветляющая пленка на оптических приборах

Получение интерференционной картины с помощью плоской мыльной плёнки
в отражённом свете
Установка для наблюдения интерференции

Изменение вида пленки с течением времени
Вид мыльной пленки через различные светофильтры

«Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» (Марк Твен)

Изменение вида мыльного пузыря с течением времени

Интерференция на плёнке лака на воде

Интерференция на плёнке лака в воздухе
Зависимость вида пленки от угла падения лучей

Интерференция на мыльной пленке и пленке лака в проходящем свете

Интерференция на плёнке бензина

Интерференция света на плёнке оксидов (цвета побежалости)

Интерференция на крыльях стрекоз и бабочек

Объективы фотоаппаратов с просветленной
оптикой

Отчего и почему?
- Почему на стальном лезвии при нагревании образуются цвета побежалости?
- Почему на фотографиях и на экране полосы максимумов интерференции внизу шире, чем вверху?
- Что такое «просветление оптики»? Зачем оно необходимо?
- Почему объективы оптических приборов с просветленной оптикой имеют сиреневый оттенок?
- Почему на фотографии интерференционной картины, полученной в красном свете, полосы шире, чем в синем свете?

Вывод:
Интерференция света - это очень красивое оптическое явление, которое делает нашу жизнь ещё более яркой и красочной. В то же время, это очень сложное явление.
В ходе работы мы сделали большое количество фотографий и видеосюжетов, которые в дальнейшем могут быть использованы на уроках физики и во внеурочной работе.

Список литературы
1) Гофман Ю.В. Законы, формулы, задачи физики. – Киев.: Наукова думка, 1977. -572с.
2) Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы. Т.2. Электричество. Оптика. Физика атома. Пособие для учителей. Под ред. А.А. Покровского. - М.: Просвещение, 1972. - 448 с.
3) Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для ООУ. – М.: Дрофа, 2002. - 416 с.
4) Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики: В 3т. - М.: Наука, 1972. Т.III. 640 с.
5) Марголис А.А. и др. Практикум по школьному физическому эксперименту. - М.: Просвещение, 1977. - 304 с.
6) Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учебник для 11 класса ООУ. - М.: Просвещение, 2007. - 336 с.
7) Открытая физика. Часть 2. – г. Долгопрудный: Компания «Физикон», 2002.
8) Орехов В.П. Колебания и волны в курсе физики средней школы. Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1977. - 176 с.
9) Рабиза Ф.В. Опыты без приборов. – М.: Дет. Лит., 1988. – 111 с.
10) Сборник задач по физике: Для 9-11 кл. ООУ/Сост. Г.Н. Степанова. – М.: Просвещение, 1996. - 256 с.
11) Тульчинский М.Е. Сборник качественных задач по физике. Пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1961.- 240 с.
12) Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7 – 11 классах ООУ. Книга для учителя. Под ред. В.А. Бурова, Г.Г. Никифорова. – М.: Просвещение, 1996. - 368 с.
13) Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики: В 2 т.- М.: Наука, 1974. – 464 с.
14) http://ru.wikipedia.org