Рассказать про тонкие пленки мы обещали давно, но все как-то откладывали. Во-первых, потому, что пленки разные и эффекты работающие там - тоже разные. Поэтому, предупреждаем сразу, что в одну статью мы не уложимся.
Начнем, пожалуй, с дисперсии на тонких пленках. Дисперсия, как известно – это разложение белого света в спектр. Но в данном случае, согласно волновой теории, это не разложение, а наоборот сложение двух когерентных лучей (заметьте, не волн, а лучей, то есть, лучи у нас тоже когерентные). Отраженного от поверхности пленки, с отраженным от «дна» пленки. Если складывающиеся лучи попадают в фазу, то произойдет наложение амплитуд (?) с усилением, и определенный цвет проявиться явно. Другими словами, луч белого света складывается с когерентным лучом белого света, и в зависимости от толщины пленки, часть луча оказывается, таки, некогерентной и гасится, но оставшаяся когерентная часть когерентных лучей проявляется в виде одного цвета. Для того, чтобы это было легче объяснять, лучи на последующих этапах объяснения трансформируются в плоскую волну. Оба в одну. Ну, они же когерентные.
Какой именно цвет останется зависит от толщины пленки.
В результате утверждений теории, и экспериментальных данных (на мыльных пленках), мы сделали открытие, вероятно, в области сопромата. А именно: толщина пленки формируется в зависимости от положения источника. На одной и той же пленке, перемещая источник мы получаем перестройку толщины пленки. Поскольку цвет зависит от толщины, а цвета явно поменялись.
Бредовость открытия, наверное, очевидна всем, но цитировать положения волновой теории от этого никто не перестанет. В чем можно будет убедиться немного погодя – в комментариях.
Кстати, нужный цвет можно получить и на пленке другой толщины, достаточно абстрагироваться от конкретного луча, поскольку он на определенном этапе трансформируется в плоскую волну:
Просто сложение произойдет между другими отраженными лучами.
-
А теперь про то, что на самом деле происходит при дисперсии на мыльной пленке.
Опыты достаточно просты, жидкость для мытья посуды, думается, есть в каждом доме, поэтому, настоятельно рекомендуем поэкспериментировать самостоятельно.
«Наблюдения вертикальной мыльной пленки показывают, что:
1. Общая цветовая гамма радужной картинки зависит от спектрального состава источника, независимо от толщины пленки. От искусственного света (энергосберегающая лампочка) в радуге наблюдается больше фиолетовых оттенков, чем от солнечного света.
(Использовались различные «рамки», менялись пропорции жидкости для мытья посуды и воды.)
2. Характер самого явления изменяется с течением времени, то есть, это процесс. Чем больше в растворе воды, тем медленнее эти изменения и сам процесс длительнее. В первой стадии некоторое время ничего не происходит. Затем начинают проявляться горизонтальные радужные полоски, которые постепенно становятся ярче и одновременно «сползают» вниз. В верхней части радуга исчезает, но становятся видны хаотично движущиеся точечные включения (беловатые). Когда площадь без радуги начинает занимать примерно половину рамки, пленка лопается. Перед самым разрывом пленки в верхней части наблюдаются крохотные темные участки. Это дефекты пленки (она начинает потихоньку рваться). Свет от дырок не отражается, поэтому они кажутся темными.
Для более концентрированного раствора, характерно более быстрое протекание процесса. Однако, возможно полное исчезновение радужной расцветки, при существующей еще некоторое время после этого пленке. То есть, тонкая пленка в наличии, но дисперсии нет.
3. Что касается размеров и формы рамок, то чем больше рамка по площади, тем больше ширина радужных полосок. Если рамка – овал, вытянутый в направлении сверху – вниз, то образующиеся полоски несколько шире, чем на таком же овале, но вытянутом в горизонтальном направлении.
4. Утверждение о том, что цвет зависит от толщины пленки, и предположение о том, что чем ниже, тем пленка должна быть толще, мы должны были наблюдать синие переливы вверху пленки и красные снизу. Вместо этого мы наблюдаем сползающие полосы. Как будто профиль пленки представляет собой «четки», с неодинаковыми бусинами.
5.При нагреве одной из половин рамки, полосы с нагретой стороны шире. И при сильном нагреве эта часть пленки состоит из хаотичных завихрений разного цвета.
6. Отраженный от пленки свет, совершенно не загашенный, отражает то чего есть отражать.»
И, собственно, описание процесса:
Таким образом, дисперсия на тонких пленках – это то же разделение белого света на фракции, как и в стеклянной призме. В результате последовательных преломлений, поскольку мыльная пленка - это совершенно неоднородное образование.
-
P/S:
Нас тут Скорпий VVU, навел на очень интересное дополнение к рисунку волновой теории. Поскольку интерференция - это сложение амплитуд (правда никто не знает, что это такое для света), то после сложения отраженных от поверхности, и от дна пленки волн, должна измениться длина волны. Не то больше стать, если амплитуда у меньших длин волн больше. Не то наоборот. А учитывая, что в среде длина волны уменьшается в соответствии с коэффициентом преломления, то все вместе это будет выглядеть примерно так:
P/S:
Механизм разделения по цветам на мыльной пленке можно изобразить примерно так: