Ph 12

Versuch

Reflexion an einer Seifenhaut


Bringt man einen Drahtring in eine Seifenlösung und zieht ihn aus dieser heraus oder bläst man Luft in ein Becherglas mit Seifenlösung, so bildet sich eine dünne Seifenhaut.
Im reflektierten Licht einer weißen Lampe kann man deutlich farbige Streifen erkennen.

Woher kommt dies?


Das Licht wird einerseits an der Vorderseite der Seifenhaut mit einem Phasensprung von π und andererseits an der Rückseite ohne Phasensprung reflektiert. Die beiden reflektierten Lichtwellen überlagern sich (interferieren). Je nach Dicke der Seifenhaut kommt es zu konstruktiver (verstärkender) oder destruktiver (auslöschender) Interferenz.

Bei konstruktiver Interferenz ist der Wegunterschied zwischen den beiden reflektierten Wellenzüge das Vielfache der Wellenlänge, wobei der Phasensprung als halbe Wellenlänge mit berücksichtigt ist.

Bei destruktiver Interferenz ist der Wegunterschied zwischen den beiden reflektierten Wellenzüge eine halbe Wellenlänge mehr als das Vielfache der Wellenlänge, wobei der Phasensprung als halbe Wellenlänge mit berücksichtigt ist.

Die Animation zeigt wie die Wellen reflektiert werden.

Links sieht man eine Seifenhaut, die ganz ruhig gehalten wurde, wobei die Seifenhaut oben nur wenige Nanometer dick ist.
Dadurch entspricht der gesamte Wegunterschied etwa dem Phasensprung von p, und es kommt zur Auslöschung.
Rechts wurde etwas gegen die Seifenhaut geblasen, so dass sich Turbulenzen bilden.

Wer noch etwas probieren will, der findet hier zwei sehr instruktive Java-Applets aus Korea, die den Versuch Licht simulieren.

zum Applet 1
zum Applet 2

Die Uni Wuerzburg und die Uni Ludwigsburg bieten auf dieser Seite einen kleinen Videofilm über eine dünne Seifenhaut im reflektierten Licht einer weißen Lampe.


Riesige fließende Seifenhäute werden erzeugt, indem man zwischen zwei mit Haltedrähten gespannten Drähten über einen Vorratsbehälter laufend Seifenlösung nachgibt, der dann langsam in die Wanne nach unten absinkt (siehe rechts).
Wegen der guten optischen Darstellung der Schichtdicken im reflektierten Licht verwendet man diese Anordnung um Turbulenzen in einer fließenden Flüssigkeit hinter einem Hindernis, dessen Form man vorgeben kann, zu zeigen (Im linken Bild wurde ein zylindrischer Körper in die Seifenströmung gebracht.)