تداخل الضوء في الأغشية الرقيقة وتطبيقاته - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

لاحظ أن كلتا الموجتين تعزز إحداهما الأخرى عندما تغادران الغشاء. بينما يحدث تداخل هدام للضوء عند الأطوال الموجية الأخرى. وكما تعلم فإن ألوان الضوء المختلفة لها أطوال موجية مختلفة. أما الغشاء المتغير السمك - ومنه الغشاء الموضح في الشكل ٦-٧ - فإن شرط الطول الموجي سيتحقق عند درجات سمك مختلفة للألوان المختلفة، والنتيجة هي تكون ألوان قوس المطر. وعندما يكون الغشاء رقيقًا جدًا بحيث لا ينتج تداخلاً بناءً لأي طول موجي من ألوان الضوء، يبدو الغشاء معتمًا. لاحظ تكرار الطيف في الشكل ٧-٦b؛ فعندما يكون سمك الغشاء 3λ/4n تكون مسافة الذهاب والإياب 2λ/3، ويحدث التداخل البناء مرة أخرى. وسيتحقق أي سمك للغشاء مساويًا لـ λ/4n، 3λ/4n، 5λ/4n، ... إلخ شروط التداخل البناء لطول موجي محدد. --- SECTION: تطبيقات التداخل في الأغشية الرقيقة --- تطبيقات التداخل في الأغشية الرقيقة إن مثال غشاء الماء المحتوي على الصابون في الهواء يتضمن تداخلاً بناءً مع انقلاب إحدى الموجتين عند الانعكاس. ففي المثال الذي استهل به الفصل حول فقاعات الصابون، كلما تغير سمك غشاء محلول الفقاعات فإن الطول الموجي الذي يحدث له تداخل بناء يتغير. وهذا يؤدي إلى تكون طيف مُزاح للون على سطح الغشاء الصابوني عندما يضاء بضوء أبيض. وفي أمثلة أخرى على التداخل في الأغشية الرقيقة يمكن أن تنقلب كلتا الموجتين أو لا ينقلب أي منهما. ويمكنك أن تحل أي مسألة تتضمن تداخل الغشاء الرقيق، وذلك باستخدام استراتيجيات حل المسألة أدناه. ويمكنك أن تتبع حلاً لأي مسألة تتضمن التداخل في الأغشية الرقيقة، باستخدام استراتيجيات حل المسألة أدناه. ويحدث تداخل الغشاء الرقيق طبيعيًا في جناحي فراشة المورفو، كما في الشكل ٧-٧a. فاللون الأزرق المتلألئ للفراشة هو نتيجة للنتوءات التي تبرز خارجة من القشور الرقيقة لجناح الفراشة، كما في الشكل ٧-٧b؛ حيث ينعكس الضوء وينكسر خلال سلسلة من التراكيب التي تشبه الدرج، كما في الشكل ٧-٧c، مما يؤدي إلى تكوين نمط تداخل اللون؛ يؤدي بدوره إلى ظهور الفراشة كأنها تصدر وميضًا يمكن ملاحظته عند النظر إليها. وزارة التعليم 211 Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل ٧-٦b: تداخل الضوء في غشاء رقيق Description: A diagram illustrating the interference of light rays reflecting from a thin film. It shows an incident ray (شعاع 1) reflecting from the top surface and another ray (شعاع 2) refracting into the film, reflecting from the bottom surface, and then refracting out. The film has a refractive index n=1.5, and there's an air layer (هواء) with a thickness d_هواء=64nm. The film itself has a thickness d=127nm. Both layers are between materials with n=1.5. Key Values: n=1.5, d=127 nm, d_هواء=64 nm Context: This diagram visually explains the path difference and phase changes involved in thin-film interference, which is crucial for understanding structural color. **FIGURE**: الشكل ٧-٧ لفراشة المورفو لون أزرق يتلألأ بألوان قوس المطر (a). استخدم مجهر إلكتروني لعرض المقطع العرضي لجزء من نتوءات جناحها الشبيه بالنتوءات البارزة (b)، وللنتوءات البارزة تركيب مشابه للدرج. ويمكن أن تتداخل الأزواج المتماثلة من الأشعة الضوئية المنعكسة عن نتوء مفرد والأشعة المنعكسة عن نتوءات متعددة (c). Description: This figure illustrates the phenomenon of structural color in the Morpho butterfly. Part (a) shows a vibrant blue Morpho butterfly, whose color appears iridescent and changes with viewing angle, resembling a rainbow. Part (b) displays an electron microscope image of a cross-section of a butterfly wing scale, revealing intricate, protruding structures. Part (c) is a schematic diagram showing how light interferes within these layered structures. It depicts two light rays (شعاع 1, شعاع 2) reflecting from a thin film (n=1.5) with an air gap (هواء) and another layer (n=1.5). The film thickness is d=127nm, and the air gap thickness is d_هواء=64nm. This interference creates the observed structural color. Key Values: n=1.5, d=127 nm, d_هواء=64 nm Context: This figure serves as a real-world example of thin-film interference, demonstrating how it produces structural color in nature, specifically the blue iridescence of the Morpho butterfly, by showing the macroscopic appearance, microscopic structure, and the underlying physical principle.