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Aufgabenstellung:

  1. Erklären Sie, warum Seifenblasen in bunten Farben schillern.
  2. Eine Seifenblase, die von Luft umgeben ist, hat einen Brechungsindex von Ein Bereich erscheint im senkrecht reflektierten Licht rot . Geben Sie zwei mögliche Schichtdicken der Seifenhaut an.
  3. Welche Wellenlängen aus dem sichtbaren Spektralbereich werden bei der Reflexion an einer dicken Seifenschicht mit dem Brechungsindex bei senkrechtem Lichteinfall
    (i) verstärkt bzw.
    (ii) ausgelöscht?
    Das für das menschliche Auge wahrnehmbare Lichtspektrum liegt bei Wellenlängen zwischen und .

Lösungsweg:

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a) Farben von Seifenblasen:

Die Farben der Seifenblase werden durch Interferenz an dünnen Schichten erzeugt. Für eine gegebene Schichtdicke erfüllen nur bestimmte Wellenlängen die Bedingung für konstruktive oder destruktive Interferenz. Nur diese Frequenzen werden jeweils verstärkt oder ausgelöscht, was eine bestimmte Farbe zur Folge hat. Verschiedene Dicken der Seifenblasenhaut an unterschiedlichen Stellen führen zu verschiedenen Farben. Durch Gravitation und Bewegung der gesamten Blase fließt die Seifenlauge in der Haut. Dadurch entstehen Dickefluktuationen und die Blase beginnt zu schillern.

b) Zwei mögliche Schichtdicken der Seifenhaut:

Durch Reflexion am optisch dichteren Medium entsteht ein Phasensprung von . Für konstruktive Interferenz gilt:

Für und bzw. , für und : bzw. .

c) Verstärkte und ausgelöschte Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich

Für Verstärkung gilt wieder:

Für Auslöschung gilt:

Lösung:

  1. Wegen Interferenzen an dünnen Schichten.