Interferencia en películas delgadas

Objetivos:• Analizar los patrones de interferencia

en diferentes películas delgadas• Comprobar que sucede el mismo

fenómenoen el experimento que realizo Newton

Interferencia en películas delgadas

• Los colores brillantes que se observan cuando la luz es reflejada desde una burbuja de jabón o desde una delgada capa de aceite flotando en el agua, son producidos por efectos de interferencia entre las ondas luminosas reflejadas en las superficies opuestas de la película delgada de jabón o del aceite,

• Las ondas luminosas se reflejan en las superficies anterior y posterior de esas finas películas y se produce interferencia constructiva entre las dos ondas reflejadas (con distintas longitudes de trayectoria) en diferentes lugares para distintas longitudes de onda.

• El efecto de interferencia se observa en materiales transparentes con espesores que varían en un amplio rango, desde películas con espesores menores a la longitud de onda de la luz ,hasta placas con varios centímetros de espesor.

El rayo 1 tiene un desfase de respecto al incidente (pasa a un medio con un índice de refracción mayor) mientras el rayo 2 tiene la misma fase ( va de agua a aire, de mayor a menor índice de refracción).

• El rayo 1 que se refleja en la superficie superior (A), experimenta un cambio de fase de 180° respecto de la onda incidente, y el rayo 2, el cual se refleja en la superficie inferior (B) no experimenta cambio de fase debido a que se refleja de un medio (aire) que tiene menor indice de refracción

• Por simplicidad, se asume que la luz incide casi normalmente a la película. Si λ es la longitud de onda de la luz en el aire y n es el índice de refracción de la película, entonces la longitud de onda en el material viene dada según la expresión : λn= λ/n

• Si t es el espesor de la película, el número de longitudes de onda contenidas en la trayectoria del rayo a través de la película hasta emerger, viene dado por: N=2t/λn

• Si la película tiene espesor t, la luz tiene incidencia normal y longitud de onda l en la película; si ninguna o si ambas ondas reflejadas en las dos superficies tienen un desplazamiento de fase de medio ciclo por reflexión, las condiciones para que haya interferencia constructiva y destructiva son las siguientes:

INTERFERENCIA EN PELÍCULAS DELGADAS

m=(0,1,2…)

nmt )(2 21

Interferencia constructiva:

Interferencia destructiva:

nmt 2

Películas delgadas de aire: Anillos de Newton

• Si la superficie convexa de una lente se coloca en contacto con una placa de vidrio plana; ver Fig. se forma una película delgada de aire entre las dos superficies.

• El espesor de esta película es muy pequeño en el punto de contacto, incrementándose cuando se va alejando del centro de la lente.

• Fig2 .Esquema de la interferencia de los anillos de Newton

• El efecto de interferencia se debe a la combinación de rayo reflejado en la placa plana con el rayo reflejado en la superficie curva del lente

• El rayo incidente de la Fig. 2 pasa casi verticalmente por la pieza superior de vidrio, una parte se refleja y otra se refracta en la superficie curva inferior, en el punto P. El rayo 1 representa la parte reflejada, y el rayo 2 la parte refractada, que continua por el espacio de aire y se refleja en el punto P, en la parte superior de la superficie plana del vidrio inferior.

• Si se ilumina con luz monocromática, es posible observar una serie de anillos concéntricos oscuros y claros. Vistos a la luz blanca, dicha película forma franjas de interferencia en colores, similar a la película de jabón.

• Con luz monocromática produce una serie de anillos brillantes y oscuros que se alternan.

• Empleando geometria es posible obtener expresiones para los radios de bandas brillantes y oscuras en funcion de los radios de curvatura R y la longitud de onda .• Los anillos oscuros tienen radios dados

por la expresión :

nRm

ranillos oscuros:

Aplicación de los anillos de Newton:

• 1. Planitud de superficies: Los anillos de Newton representan un método práctico para verificar qué tan plana es una superficie de vidrio.

• 2.Lentes antirreflejo : este tipo de lente interfiere por reflexión en la longitud de onda que mas se desea trasmitir , a su ves se trata que la reflaxion en la superficie superior sea minima generando a nosotros los usuarios nos llegue mas cantidad de luz a nuestros ojos