薄膜による干渉




薄膜による干渉

水たまりに薄い油膜が浮いている場合、油の膜に美しい模様が表示されるのを見ることができます。
これは油の表面と内側で反射される波が互いに干渉するために起こります。

シャボン玉でも虹色を通常見ることができます。空に浮かぶ虹色と異なる点は、色の帯が繰り返される傾向が見られるということです。

干渉縞が生じる原理

下の図のように一本の光線が石鹸膜に入射すると、二つの反射光が生じます。

石鹸膜右側面で起きた反射波と左表面で起こった反射波の位相が互いに合わさると、明るく見えます。(補強干渉)

石鹸膜右側面で起きた反射波と左表面で起こった反射波の位相が互いに相殺されると、暗く見えます。(相殺干渉)

可視光線は、光の色に応じて波長が異なります。
つまり、赤光は、約600nm程度の波長を持って、青色光は、約450nm程度の波長を持っています。
膜の厚さに応じて補強干渉が起こる波長は、継続して変わります。これが、薄い膜で多彩な色が見える理由です

干渉縞の光の強さ

明るい条件   \( 2nL\, =\, (m+\frac { 1 }{ 2 } )\lambda \)
暗い条件   \( 2nL\, =\, m\lambda \)

m=0、1、2、...シャボン玉の厚さが光の波長が数倍かを示すことができ
n:石鹸水の屈折率
L:シャボン玉の厚さ(nm)
λ:光の波長(nm)