P 28: Interferenzen und Farben überall : Flügel, Glimmerblatt, Keil und Newton
2.10 Interferenzen und Farben überall
2.10.l Auch Viecher können bunt sein
In der Natur treffen wir oft auf Interferenzfarben, nicht nur an dünnen Schichten sondern oft auch durch Mehrfachreflexionen an stufenförmig ausgeprägten Oberflächen.
Schmetterlingsflügel: Grundfarben entstehen durch Pigmente, aber durch komplizierte Schichtstrukturen bilden sich für bestimmte Wellenlängen leuchtende Farben durch Interferenzen. Solche irisierenden Farben treten auch bei Muscheln aus Perlmutt, bei Fischen und Pfauen auf.
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| Physik Uni Ulm |
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| wikipedia commons |
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| Perlmutt, wikipedia commons |
Während sich Kenntnisse über Interferenzen an dünnen Schichten auf die Fortpflanzungschancen von Physikern eher negativ auswirken, ist das im Tierreich anders.....
2.10.2 Das Glimmerblatt
Ein typisches beispiel für Interferenzmuster an dünnen Schichten.
Eine Natriumdampflampe (sendet Licht nur einer Wellenlänge aus, besser zwei dicht benachbarte Wellenlängen) beleuchtet ein dünnes Glimmerblatt.
Rund um die Lampe herum entsteht ein riesiges Interferenzsystem an der Decke.
Bild aus dem Unterricht folgt!
Mehr steht in Leifiphysik:
Den Versuch kann man leiocht mit einem Doppelspalt vergleichen: Durch die doppelte Reflexion entstehen zwei scheinbare Lichtquellen, die dicht beieinander liegen und deren Licht sich überlagert.
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| leifiphysik |
Hier schon mal Bilder der Versuchsteile:
Unser Glimmerblatt (nur wenige mm dickes gepresstes Aluminiumsilikat). Es besteht aus gvielen parallelen Schichten.
Natriumdampflampe hinter der Beleuchtungsblende.
Interferenzstruktur des am Glimmerblatt reflektierten Lichtes an der Decke des Raumes :
2.10.3 Interferenz am Keil
Das sollte man, spätestens vor dem Abi noch mal genauer durchgehen. Allgemeine Mathematik mit einfacher Physik...da könnte ein Thema sein. Ich habe sowohl den Glaskeil als auch den Luftkeil schon als Aufgabe gesehen.
Für den Gangunterschied benötigt man lediglich den Strahlensatz aus Klasse 8.
Beim Glaskeil muss man an die optische Weglänge n*d denken, ebenso an den Phasensprung.
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| leifiphysik |
Beim Luftkeil wird die Dicke der Glasplatten vernachlässigt, aber ein Phasensprung tritt auch auf.
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| leifiphysik |
Die Zusammenstellung der Formeln findet ihr hier, aber versucht es doch erst einmal selbst...
2.10.4 Newtonsche Ringe
Früher hat man Bilder nicht per Smartphone vershchckt und auf Monitoren angesehen, sondern hat Dias aufwändig herstellen lassen und diese dann gerahmt. Häufig wurden dafür Glasrahmen verwendet.
Wenn sich dann dünne Luftschichten zwischen den Gläsern durch Wölbungen gebildet haben, dann gab es schöne farbige Interferenzmuster...oft schöner als die Bilder...
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| wikipedia commons |
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| leifiphysik |
Eine sehr schöne Seite dazu gibt es bei Leifi...
Hier wird eine Glasschale auf eine eben Glasplatte gelegt.
Auf alle Fälle (!) solltet ihr die Simulation machen!
Fast fällt euch auf, wenn ihr von Transmission auf Reflexion wechselt?
Die Herleitung der Gangunterschiede ist mit unseren Mitteln machbar, etwas Pythagoras und viele Umformungen...ich bin mir nicht sicher, ob so etwas im Abi vorkommen wird...
Auf dem Bild sind zwei gewölbte Glasplatten zusammengepresst. Man sieht deutlich die Interferenzstreifen.
Durch die Schrauben am Rand kann man Abstände und Neigungswinkel variieren. Das wird im Video gezeigt.
Als Licht habe ich hier normales weißes Umgebungslicht genommen.
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