Question

Почему белый свет раскладывается в спектр в тонкой пленке

Answer 1

Ответ: Вообще спектр - это результат представления сложного по форме сигнала в виде суммы простых. Например, импульсы прямоугольной форме можно представить в виде суммы синусоидальных сигналов разных частот (в радиотехнике синус - это самый простой сигнал, куда проще прямоугольника). Точно так же белый цвет - это результат наложения "простых" цветов (монохроматических), у каждого из которых своя длина волны. Поэтому если луч белого света "разложить в спектр", например, призмой или дифракционной решёткой, получится окрашенная в цвета радуги полоска.

Но интерференционный спектр несколько отличается от того, который получается при вот таком "настоящем" разложении в спектр на призме или дифракционной решётке. Штука в том, что при интерференции какой-то один цвет не выделяется на фоне других, а гасится. Интерференция возникает (и лучше всего проявляет себя визуально) на тонких плёнках - например, тонкая плёнка масла или бензина на поверхности воды. Всякая граница раздела отражает свет. Тонкая плёнка - это ДВЕ границы раздела: воздух-плёнка и плёнка-подложка (подложкой для бензина на воде служит как раз вода). Если тольщина плёнки соизмерима с длиной волны света, то возникает интерференция: световые волны, отражённые от нижней и верхней поверхности плёнки, накладываются друг на друга. Но для наблюдателя эти две волны прошли РАЗНЫЙ путь - одна из них дважды прошла через плёнку, прежде чем отразилась от границы раздела "плёнка-подложка" и попала к нам в глаз, другая отразилась от верхней поверхности плёнки и поэтому прошла меньший путь. Это различие в пройденном пути называется "оптическая разность хода". Если эта оптическая разность хода оказывается равной целому числу длин волн, то в наш глаз волны попадают в фазе и поэтому интенсивность увеличивается. Если разность хода равна полуцелому числу длин волн, то они приходят в противофазе и попросту гасят друг друга. Так что эффект зависит от длины волны: при одной и той же плёнке свет одной длины волны усилится, другой - наоборот, станет ниже, подчас упадёт вообще до нуля.

Вот так и получается, что интерференционный спектр "выключает" некоторые длины волн из той картинки, которую мы видим. И для белого света, в котром присутствуют волны всех возможных длин, эти пики и впадины отражения довольно плавные: какие-то длины волн, да, усиливаются или убираются полностью, какие-то - лишь не намного. Поэтому в интерференционном спектре не получится наблюдать столь же чистые цвета, как в дисперсионном или дифракционном спектре.

Answer 2

Белый свет состоит из различных цветов, которые имеют разные длины волн. Когда белый свет проходит через тонкую пленку, происходит явление, называемое интерференцией света.

Интерференция света возникает из-за разности фаз между отраженным и прошедшим через пленку светом. Когда белый свет проходит через пленку, он отражается от верхней и нижней поверхностей пленки. При этом разные цвета света имеют различные длины волн, и, следовательно, разные разности фаз.

Эти разности фаз приводят к интерференции между отраженным и прошедшим светом. Интерференция вызывает конструктивное или деструктивное вмешательство световых волн разных цветов, в результате чего свет разлагается на спектр.

Раскладываясь в спектр, белый свет отображает все основные цвета радуги, начиная от красного с наибольшей длиной волны до фиолетового с наименьшей длиной волны. Это объясняет, почему мы видим различные цвета при прохождении белого света через тонкую пленку.