צילום: שחר שלמה לוטטי

הסבר: שחר שלמה לוטטי בעריכה של ד"ר ירון להבי

התלמיד מספר כי: "בדרכי הביתה ביום גשום הבטתי לרגע מטה וראיתי מחזה יפה, כמו רצפת דיסקו בטבע, הדבר ממחיש את איפיון האור כגל והתאבכותו." 

התלמיד הסביר את התופעה שצולמה על ידי עיקרון התאבכות האור בקרומים דקים הנוצרים כתוצאה משמנים אשר עלו לפני הקרקע. המשקל הסגולי של השמן קטן משל המים, הוא איננו הידרופילי, לא קוטבי ולא יוצר קשרי מימן, ולכן נוצרת פאזה עליונה, מעין קרום דק, של שמן מעל פני המים. חלק מן האור הפוגע במשטח העליון של שכבת השמן מוחזר וחלקו נשבר אל תוך השכבה. האור אשר נשבר אל תוך שכבת השמן מוחזר בחלקו מן המשטח התחתון שלה. כתוצאה מכך נוצרים הפרשים במופעים בין האור המוחזר מהמשטח העליון של קרום השמן לבין האור המוחזר מהמשטח התחתון שלו ומתקבלת התאבכות.

לכל צבע מתאים אורך גל שונה. כאשר ההתאבכות בונה וישנו מקסימום, נראה צבע ואילו כאשר ההתאבכות תהיה הורסת נראה את שכבת השמן. משום שירד גשם בעת צילום התמונה נוצר בליל של צבעים שנבעו משינוים מתמידים באחידות שכבת השמן העליונה.

השרטוט המצורף יכול לסייע בפירוט ההסבר שנתן התלמיד:

הפרש המופע נוצר כתוצאה מההפרש בדרכים האופטיות (OPD) בין האור המוחזר מהמשטח העליון לאור המוחזר מהמשטח התחתון. בחישוב הפרש זה יש לקחת בחשבון גם את השינוי במהירות ההתקדמות של האור בשני התווכים, כפי שהוא מתבטא במקדם השבירה השונה שלהם:

כאשר:

הצבת ערכים אלו תוך שימוש בחוק סנל תתן:

בנוסף להפרש הדרכים האופטיות יש לקחת בחשבון את העובדה כי מאחר שמקדם השבירה של השמן קטן מזה של האוויר אך גדול מזה של המים הרי שבהחזרה מהמשטח העליון יעבור האור הפוגע היפוך פאזה ואילו בהחזרה מהמשטח התחתון הפאזה לא תשתנה. לפיכך, התאבכות בונה מרבית תתרחש כאשר הפרש הדרכים האופטיות יהיה שווה לכפולה שלמה פחות מחצית מאורך הגל:

ואילו התנאי להתאבכות הורסת מרבית יהיה:

ומכאן שהתנאי להתאבכות בונה מרבית יהיה:

ואילו התנאי להתאבכות הורסת מרבית יהיה:

מאחר שלכל צבע מתאים אורך גל שונה, הרי שלפי משואה 2)) ההתאבכות הבונה המרבית לכל צבע תתקבל בזווית אחרת. באופן כזה תיווצר תבנית צבעונית ממשטח השמן בעלת סימטריה מעגלית:

 מכיוון שעובי משטח שמן אינו קבוע הרי שתתקבל תבנית כמו זו המופיעה בצילום של התלמיד.

ההסבר מסתמך על המקור: http://en.wikipedia.org/wiki/Thin-film_interference