Interferenz an einer Seifenhaut (dünne Schicht): Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 27. April 2014, 11:46 Uhr

Versuch: Spiegelbild in der Seifenhaut

Aufbau

Ein Wasserglas wird mit dem Rand in Seifenlösung getaucht und in die Nähe einer Lampe gehalten, sodass man das Spiegelbild der Lampe "in" der Seifenhaut sieht. Das Glas wird leicht schräg gehalten. Der Hintergrund sollte möglichst dunkel sein, z.B. mit Hilfe einer schwarzen Pappe.

Beobachtung

Man sieht die Spiegelung der Lampe, die von horizontalen bunten Streifen in regelmäßigen Abständen überlagert ist. Mit der Zeit werden die Streifen breiter und man sieht weniger Streifen. Bevor die Seifenhaut platzt, kann man am oberen Rand durch die Seifenhaut hindurchsehen; das Spiegelbild der Lampe ist dort nicht mehr zu sehen (Bild 2 und Bild 3).

In einfarbigem orangenen Licht sieht man auch nur orangene Streifen.

Kippt man das Glas während des Versuchs, so bewegt sich das gesamte Muster.

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  Bild 1

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  Bild 2

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  Die roten, blauen und grünen Anteile der Steifen.

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  Bild 3

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  die roten Anteile

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  die grünen Anteile

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  die blauen Anteile

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  Geplatzt!

Erklärung

So nicht richtig, der Phasensprung fehlt!

Die bunten Farben entstehen durch Interferenz von Lichtwellen an der Seifenhaut. Diese Interferenz bewirkt, dass innerhlab eines bestimmten Betrachtungswinkels ein Teil des Farbspektrums ausgelöscht wird. Die Wand einer Seifenblase hat eine gewisse Dicke, deshalb wird das Licht zweimal reflektiert. Die unterschiedlichen Weglängen jeweils zweier Lichtstrahlen führt dann zu einem Gangunterschied. Beträgt dieser exakt die Hälfte einer Wellenlänge, so fallen Wellenberge und Wellentäler aufeinander, dies bewirkt die Auslöschung einer Farbe. Es handelt sich in diesem Beispiel um destruktive Interferenz. Die Farbe bzw. die Wellenlänge des Lichts, welche ausgelöscht wird, ist abhängig von der jeweiligen Dicke der Seifenblasenhaut und dem Betrachtungswinkel. Die Abhängigkeit von der Dicke ist leicht zu beobachten, das die Seifenblase auf Grund von Verdunstung immer dünner wird, und sich damit die Farben an einer Stelle bei selbem Betrachtungswinkel ändern. Wenn die Seifenhaut nach einer Weile sehr dünn geworden ist, lassen sich keinerlei Farben mehr erkennen. Dies liegt daran, dass die Haut dünner ist als eine hlabe Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. In diesem Fall sind an den gegebenen Stellen dunkle Flecken zu beobachten. Kurz darauf wird die Blase zerplatzen, da die Haut zu dünn wird. Der Effekt, dass an den Stellen, an welchen die Blase sehr dünn ist, keine Komplementärfarben mehr gesehen werden können, liegt darin begründet, dass das Licht, welches sofort an der Seifenhaut reflektiert wird einen Phasensprung erfährt. Das Licht, welches an der zweiten Haut der Blase reflektiert wird hat nun nur noch einen sehr geringen Weg zurückzulegen, in diesem Fall verändert sich die relative Lage zu außen reflektierten Welle nicht. Dadurch laufen die beiden Wellen exakt mit einer halben Wellenlänge Phasenverschiebeung. Somit wird jegliches Licht ausgelöscht. Der Farbverlauf einer Seifenblase ist deshalb nicht überall gleich, da die Dicke der Haut, durch äußere Einflüsse wie zum Beispiel Gravitation und Wind verändert wird. Diese Einflüsse lassen das übliche wellenförmige Muster entstehen. Bewwegt sich eine Seifenblase beispielsweise sehr ruhig, so sind die Farbmuster sehr regelmäßig und unterliegen nur geringen Schwankungen.

Und was noch?

• Brillengläser: Entspiegelung
• Schmetterlinge und Vogelfedern?

Links

• Wikipedia: Seifenblase
• LEIFI Physik: Reflektion an einer Seifenhaut
• Simulationsprogramme zum Farbensehen bei der Reflektion an dünnen Schichten: (Von Solstice.de: Interferenzerscheinungen und Farbwahrnehmung)

"IntFunkt.exe": Interferenz an dünnen Schichten

"IntKkeil.exe": Interferenz an einer keilförmigen Schicht

• Das Loch in der Seifenblase - Ein überraschendes Phänomen aus der Interferenzoptik und seine Beschreibung im Zeigerformalismus (Thomas Weber; Physik in der Schule 37, 1999-1, S. 34-36)