Em um acidente de laboratório, você derrama dois líquidos na água, e nenhum deles se mistura com ela. Ambos formam um filme fino sobre a superfície da água. Embora os filmes tornem-se mais finos à medida que se espalham, você nota que um filme torna-se brilhante e o outro escuro na luz refletida. Explique essa observação.
Passo 1
O enunciado trata de filmes finos formados por dois líquidos imiscíveis sobre a água e da observação de um filme ficando brilhante e o outro escuro à medida que a espessura diminui. O conteúdo é interferência em filmes finos: precisamos usar o fato de que a luz refletida em uma lâmina fina sofre duas reflexões (superfície ar–filme e filme–água), cada qual podendo introduzir mudança de fase, e ainda o desfasamento devido ao percurso extra
.
Passo 2
Desenhando o esquema de interferência, temos duas fibras de luz refletidas:
– R : reflexão na interface ar (
)
filme (
), com possível mudança de fase de
se
.
– R : reflexão na interface filme (
)
água (
), com mudança de fase de
se
, caso contrário sem mudança.
Além disso, R percorre dentro do filme ida e volta, acumulando desfasamento geométrico
– R
– R
Além disso, R
Passo 3
Condição geral de interferência: o desfasamento total entre R
e R
é
Para filmes muito finos (
) o termo
, restando só o desfasamento de reflexões:
– Se houver apenas uma mudança de fase , tem
interferência destrutiva
filme escuro.
– Se houver zero ou duas mudanças de fase , tem
ou
interferência construtiva
filme brilhante.
– Se houver apenas uma mudança de fase
– Se houver zero ou duas mudanças de fase
Passo 4
Agora compare os dois líquidos:
. Se
, então na interface ar–filme (
) há
, e na interface filme–água (
) não há nenhuma (pois vai de meio mais denso para menos denso). Total
destrutivo
filme escurece.
. Se
, então em ar–filme há
e em filme–água há outra
(pois
), total
construtivo
filme brilha.
Resposta
O contraste de brilho escuro/iluminado ao afinar do filme resulta das diferentes mudanças de fase nas reflexões, que dependem de o índice de refração do líquido ser maior ou menor que o da água. líquidos com
sofrem apenas uma inversão de fase (destrutivo
escuro) quando
, enquanto líquidos com
têm duas inversões (construtivo
brilhante).