На плоской стеклянной поверхности образована тонкая прозрачная плёнка толщиной d = 0,396 мкм. Какую окраску примет плёнка при освещении её белым светом, падающим под углом 30°? Показатель преломления стекла 1,5, а материала пленки 1,4.

Добрый день, ученик! Давайте разберем эту задачу пошагово.

У нас есть стеклянная поверхность, на которой образована прозрачная пленка толщиной d = 0,396 мкм. Белый свет падает на эту пленку под углом 30°. Нам нужно определить окраску пленки.

Для этого, сначала нам нужно знать, как будет происходить отражение и преломление света на стекле и пленке.

1. Отражение света:
Когда свет падает на границу раздела сред (в данном случае - стекло и пленка), часть света отражается, а часть падает на поверхность и преломляется.

2. Преломление света:
Свет, падающий на поверхность стекла или пленки, преломляется внутри этих сред в соответствии с законом преломления Снеллиуса. Записывается следующим образом: n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2), где n1 и n2 - показатели преломления двух сред, θ1 и θ2 - углы падения и преломления соответственно.

Итак, рассмотрим, какие процессы происходят на границах стекло-воздух и пленка-воздух:

1. Свет падает на границу стекло-воздух:
- Угол падения (θ1) = 30°
- Показатель преломления стекла (n1) = 1,5 (дано в задаче)
- Показатель преломления воздуха (n2) = 1 (воздух, так как он обычно считается прозрачной средой с показателем преломления приближенно равным 1)
- Используя закон Снеллиуса, мы можем найти угол преломления (θ2) на границе стекло-воздух

2. Свет падает на границу пленка-воздух:
- Угол падения (θ1) = угол преломления на границе стекло-воздух (θ2)
- Показатель преломления пленки (n1) = 1,4 (дано в задаче)
- Показатель преломления воздуха (n2) = 1 (воздух)
- Используя закон Снеллиуса, мы можем найти угол преломления (θ2) на границе пленка-воздух

Теперь у нас есть информация о том, как будет происходить преломление света на поверхности плёнки.

Так как толщина пленки d маленькая, мы можем использовать формулу интерференции света:

2*d*cos(θ) = m*λ,

где d - толщина пленки, θ - угол преломления на границе пленка-воздух, m - порядок интерференции, λ - длина волны света.

Чтобы определить окраску пленки, нам нужно определить порядок интерференции (m) и длину волны света (λ), которая приведёт к окраске.

Если мы хотим узнать окраску при освещении пленки белым светом, то мы должны рассмотреть все цвета спектра.

Мы можем сосредоточиться на длинах волн видимого спектра, так как белый свет - смесь всех цветов видимого спектра.

Длины волн видимого спектра примерно находятся в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (красный).

Чтобы определить порядок интерференции (m), нам нужно знать разность хода между лучами, которые прошли через пленку.

Разность хода света при интерференции определяется формулой:

2*d*cos(θ) = m*λ.

Для каждой длины волны λ, которая соответствует цвету в спектре, будет соответствовать различное значение порядка интерференции (m).

Идея состоит в том, что для разных m и λ формула должна выполняться, и тогда мы сможем определить цвет пленки.

Сначала решим формулу для каждого цвета спектра парами значений m и λ, начиная с фиолетового (λ = 400 нм) и двигаясь до красного (λ = 700 нм).

Для каждого цвета найдем отношение м/λ, и если оно будет равно cos(θ), то это значит, что формула выполняется и цвет соответствует этому значению м.

Выполняя это решение для каждого цвета, мы сможем определить, какую окраску примет пленка при освещении ее белым светом.

Итак, на основе всех этих вычислений можно определить окраску пленки, которая будет видна при освещении белым светом под углом 30°.