Ньютона кольца

Ньютона кольца

Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину.
Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.
Возьмите плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро уменьшаются с увеличением их радиуса. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус.

Объяснение явления

Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Проследим за ходом его рассуждений. В их основе лежит предположение о том, что свет — это волны. Рассмотрим случай, когда волна определенной длины падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу (рис. 1).

Рис. 1
Пример колец Ньютона

Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе стекло — воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе воздух — стекло. Эти волны когерентны, то есть они имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга.

~\Delta=m\lambda - max, где - ~m  любое целое число,  ~\lambda -  длина волны.

Напротив, если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга.

~\Delta=(m+{1 \over 2})\lambda - min, где - ~m  любое целое число,  ~\lambda -  длина волны.

Для учета того, что в разных веществах скорость света различна, для определения положения min и max используют не разность хода, а оптическую разность хода. Разность оптических длин пути называется оптическая разность хода.

~nr - оптическая длина пути,

~n_1r_1-n_2r_2=\Delta - оптическая разность хода.

Если известен радиус кривизны R поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины λ гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Ведь линии постоянной толщины воздушной прослойки представляют собой окружности. Измерив радиусы колец, можно вычислить длины волн (λ).

Радиус k-го светлого кольца Ньютона (в предположении постоянного радиуса кривизны линзы) в проходящем свете выражается следующей формулой:

 r_k = \sqrt{\left(k + {1 \over 2}\right)\frac{\lambda R}{n}},

где

R — радиус кривизны линзы;
k = 0, 1, 2, …;
λ — длина волны света в вакууме;
nпоказатель преломления среды между линзой и пластинкой.

Использование

Кольца Ньютона используются для измерения радиусов кривизны поверхностей, для измерения длин волн света и показателей преломления. В некоторых случаях (например, при сканировании изображений на плёнках) кольца Ньютона представляют собой мешающее явление.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "Ньютона кольца" в других словарях:

  • НЬЮТОНА КОЛЬЦА — интерференционные полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферич. поверхностей либо плоскости и сферы. Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком зазоре (обычно… …   Физическая энциклопедия

  • НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и темные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… …   Большой Энциклопедический словарь

  • НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и тёмные концентрические кольца, возникающие вследствие (см.) при прохождении света через оптическую систему, состоящую из плоской стеклянной пластинки и плоско выпуклой линзы с большим радиусом кривизны (порядка 1 2 м),… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Ньютона кольца — чередующиеся светлые и тёмные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… …   Энциклопедический словарь

  • Ньютона кольца —         интерференционные Полосы равной толщины в форме колец, расположенные концентрически вокруг точки касания двух поверхностей (двух сфер, плоскости и сферы и т.д.). Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком… …   Большая советская энциклопедия

  • КОЛЬЦА НЬЮТОНА — см. Ньютона кольца. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

  • Кольца Ньютона — то же, что Интерференционные кольца Ньютона …   Реклама и полиграфия

  • Кольца Ньютона — Кольца Ньютона  кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину. Содержание 1 Описание 2 …   Википедия

  • кольца Ньютона — Niutono žiedai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Newton’s rings vok. Newtonsche Ringe, m rus. кольца Ньютона, n pranc. anneaux de Newton, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Список объектов, названных в честь Исаака Ньютона — Существует несколько математических и физических объектов, названных в честь Исаака Ньютона: Содержание 1 Теоремы 2 Законы 3 Уравнения 4 …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Ньютона кольца» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»