ملف تدريبي: التداخل في الأغشية الرقيقة

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب سُمك الأغشية الرقيقة التي تُنتِج تداخلًا من خلال انعكاس الضوء عن أسطح الطبقات.

س١:

غشاء رقيق مُعامِل انكساره 1.32 مُحاط بالهواء. ما أقل سُمك لازم لهذا الغشاء لتقليل انعكاس الضوء الساقط عموديًّا، الذي طوله الموجي 500 nm؟

س٢:

عقب حدوث تسرُّب نفطي ضئيل، تكوَّن غشاء رقيق من النفط سُمكه 450 nm، يطفو على مياه خليج. استخدم القيمة 1.40 لمعامل انكسار النفط، والقيمة 1.33 لمعامل انكسار المياه. ما الطول الموجي السائد الذي يراه شخص يحلِّق بطائرة مروحية فوق الخليج؟

س٣:

غشاء شفاف سُمكه 250 nm ومُعامِل انكساره 1.40 محاط بالهواء. يسقط شعاع ضوء أبيض عموديًّا على الغشاء فيحدث تداخُل هدَّام عند انعكاسه. ما الطول الموجي في الضوء الأبيض، الذي يحدث له تداخُل هدَّام عند الانعكاس من الغشاء؟

س٤:

طبقة زيتية رقيقة معامل انكسارها 1.40، تطفو على الماء، وتظهر في صورة قاتمة عندما تكون رقيقة للغاية؛ لأن فرق المسار بين السطح العلوي والسطح السفلي يصبح صغيرًا مقارنةً بالطول الموجي للضوء، وهناك إزاحة طورية عند السطح الأعلى لهذه الطبقة الزيتية. إذا كانت الطبقة الزيتية الرقيقة الموجودة فوق كمية من المياه تصبح قاتمة عندما يقل فرق المسار بين السطح العلوي والسطح السفلي عن ربع الطول الموجي، فما أكبر سُمْك ممكن للطبقة الزيتية عندما تظهر قاتمة عند كل الأطوال الموجية المرئية؟

س٥:

«عدسات» الكاميرا ذات الجودة العالية عبارة عن نظام من العدسات، وليست عدسة واحدة، ولكنَّ هناك آثارًا جانبية تتمثَّل في إمكانية ارتداد انعكاس من سطح إحدى العدسات عدة مرات داخل النظام، فيؤدِّي إلى وجود مؤثِّرات سلبية على الصورة. للتعامل مع هذه المشكلة، يتم وضع طبقة رقيقة من مادة معامل انكسارها 𝑛=1.28 على أحد جانبَيْ إحدى عدسات هذا النظام. معامل انكسار زجاج العدسة يساوي 1.68. ما أصغر سُمْك للطبقة يمكن أن يقلِّل من انعكاس طول موجي يساوي 640 nm عن طريق التداخل الهدَّام؟ (بمعنًى آخَر، يتم تصميم الطبقة بحيث تكون أكثر فاعلية عند 𝜆=640nm).

س٦:

عدسة مطلية بالفلوريت. ما أقل سُمك لطبقة الفلوريت الثانية؛ بحيث تظل العدسة غير عاكسة لضوء طوله الموجي 7.00×10 م؟ استخدِم القيمة 1.43 لمُعامِل انكسار الفلوريت.

س٧:

نُفِخت فقاعة صابون في الهواء الطلق في ضوء الشمس المُشرِق. ما أكثر طولين موجيين من الضوء المرئي من ضوء الشمس انعكاسًا عن الفقاعة؟ مُعامِل انكسار فقاعة الصابون 1.36 وسُمْك جدارها 380 nm.

  • أ 413 nm، 689 nm
  • ب 411 nm، 659 nm
  • ج 421 nm، 642 nm
  • د 408 nm، 675 nm
  • ه 430 nm، 696 nm

س٨:

فقاعة صابون سُمكها 1.00×10 m ومُعامِل انكسارها 1.33. يسقط ضوء أبيض عموديًّا على سطح الفقاعة. ما الطول الموجي للضوء المرئي الذي يحدث له أقصى تداخُل بنَّاء نتيجة الانعكاس عن الفقاعة؟

س٩:

زيت مُعامِل انكساره 1.40 شكَّل بقعة تطفو على سطح ماء مُعامِل انكساره 1.33. يسقط على بقعة الزيت ضوء أبيض عموديًّا على سطحها. ما سُمك البقعة إذا كانت النسبة القصوى للانعكاس عنها لضوء طوله الموجي 470 nm؟

س١٠:

تُستخدم قطعتان متطابقتان من لوحين زجاجيين مستطيلين لقياس سُمك شعرة. يتلامس اللوحان الزجاجيان عند إحدى حافتيهما، ووُضعت شعرة واحدة بينهما بالقرب من الحافة المقابلة. عند إضاءتهما بضوء من مصباح صوديوم طوله الموجي 𝜆=589nm، شُوهدت الشعرة بين الهدبتين المظلمتين الـ 180 والـ 181.

ما الحد الأدنى لقطر الشعرة؟

ما الحد الأقصى لقطر الشعرة؟

س١١:

أوجد أقلَّ سُمك لفقاعة صابون تكون النسبة القصوى للانعكاس عنها لضوء طوله الموجي 680 nm عندما يسقط ضوء أبيض عموديًّا على سطحها. استخدِم القيمة 1.33 لمُعامِل الانكسار لفقاعة الصابون.

س١٢:

عندما يقل سُمك فقاعة الصابون، تصبح أكثر قتامةً نتيجة لصغر فرق طول المسار بين موجات الضوء المنعكسة مقارنةً بالطول الموجي للضوء المنعكس عن الفقاعة، وتحدث إزاحة طور لموجات الضوء عند السطح العلوي للفقاعة. إذا أصبحت الفقاعة قاتمة عندما يكون فرق طول المسار أقل من خُمس الطول الموجي، فما أكبر سُمْك ممكن للفقاعة لكي تظل تبدو قاتمة عند كل الأطوال الموجية المرئية؟ استخدم القيمة 575 nm للتعبير عن الطول الموجي للضوء المنعكس، والقيمة 1.33 للتعبير عن معامل انكسار الفقاعة.

س١٣:

وُجِدت هدبة مظلمة لضوء طوله الموجي 380 nm ينتقل خلال شريحة شفافة في الهواء، وكان معامل انكسار الشريحة 1.2.

ما أقل سُمك ممكن للشريحة؟

إذا كان 380 nm هو الطول الموجي الأطول الذي تتكوَّن عنده هدبة مظلمة، فما أقرب طول موجي لـ 380 nm يُنتِج هدبة مظلمة؟

س١٤:

غشاء رقيق معامل انكساره 1.52 يحيط به هواء. ما أقل سُمْك للغشاء يؤدي إلى تقليل كمية الضوء المنعكس الذي طوله الموجي 540 nm، عندما يسقط هذا الضوء عموديًّا على الغشاء؟

س١٥:

شوهد تداخل بنَّاء مباشرةً فوق طبقة زيت لطولين موجيين هما 450 nm و620 nm في الهواء. معامل انكسار الزيت 1.54. ما أقل سُمْك ممكن لهذه الطبقة الرقيقة من الزيت؟

س١٦:

يسقط ضوء أحادي اللون طوله الموجي 589 nm عموديًّا على شريحتين زجاجيتين. تلمس الشريحة العليا الشريحة السفلى عند طرف واحد، وترتكز على شعرة قطرها 0.250 mm عند الطرف الآخر، مكوِّنة فجوة من الهواء. ما المسافة بين الهدب المظلمة في نمط التداخل الناتج، إذا كان طول الشريحتين 6.50 cm؟

س١٧:

فقاعة صابون سُمكها 130 nm يسقط عليها ضوء أبيض بزاوية قياسها 36.0 مع سطحها. ما الطول الموجي للضوء المرئي الذي يحدث له انعكاس بنَّاء عن الفقاعة بشكلٍ أكبر؟ استخدم القيمة 1.33 للتعبير عن معامل انكسار فقاعة الصابون.

س١٨:

تتم إضاءة شريحتَي مجهر مصنوعتين من الزجاج بواسطة ضوء أحادي اللون طوله الموجي 589 nm يسقط عموديًّا لأسفل. الشريحة العلوية تلمس الشريحة السفلية عند أحد طرفيها، وترتكز على سلك نحاسي رفيع عند الطرف الآخر، مكوِّنة فجوة من الهواء. يبلغ قطر السلك النحاسي 35.7 μm. ما عدد الهدب المضيئة المرئية عبر الشريحتين، إذا كان معامل انكسار الزجاج الذي صُنعت منه الشريحتان 1.52؟

  • أ152 هدبة
  • ب145 هدبة
  • ج138 هدبة
  • د184 هدبة
  • ه100 هدبة

س١٩:

تفصل ورقةٌ بين أحد طرفي شريحة مجهرية طولها 13.0 cm ولوحٍ زجاجيٍ، ويُلامس الطرف الآخر اللوح، كما هو موضَّح في الشكل. يسقط ضوء طوله الموجي 589 nm من مصباح صوديوم على الشريحة رأسيًّا من أعلى، وتُشاهَد 14.0 هدبة لكل سنتيمتر على طول الشريحة. ما سُمك الورقة، إذا كان معامل انكسار الزجاج 1.52؟

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.