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Versuche

Seifenblasenoptik (Simulation)

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?

Rechts sieht man eine Seifenhaut, die ganz ruhig gehalten wurde, wobei die Seifenhaut oben nur wenige Nanometer dick ist.

Im linken Bild dagegen wurde etwas gegen die Seifenhaut geblasen, so dass sich Turbulenzen bilden.

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

Die folgende Simulation ermöglicht dir die Betrachtung der farbigen Streifen in Abhängigkeit von den verschiedenen relevanten Parametern.

Brechungsindex
n
Dicke oben
d
Dicke unten
D
Lichtart
Wellenlänge
λ
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 5 Interferenz von weißem oder farbigem Licht veränderlicher Wellenlänge an einer dünnen Seifenschicht

Erklärung

Das Licht wird einerseits an der Vorderseite der Seifenhaut mit einem Phasensprung von \(\pi\) 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.

Abb. 9 Überlagerung der zwei an Vorder- und Rückseite der Seifenhaut reflektierten Lichtwellen

Die Animation zeigt wie die Wellen reflektiert werden.

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.)