Реферат на тему:
Кільця Ньютона - кільцеподібні інтерференційні максимуми і мінімуми, що з'являються навколо точки дотику злегка зігнутої опуклою лінзи та плоскопараллельной пластини при проходженні світла крізь лінзу і пластину.
Проста інтерференційна картина виникає в тонкому прошарку повітря між скляною пластиною і покладеної на неї плосковипуклой лінзою, сферична поверхня якої має великий радіус кривизни. Ця інтерференційна картина має вигляд концентричних кілець, які отримали назву кольцаНьютона.
Візьміть плосковипуклой лінзу з малою кривизною сферичної поверхні і покладіть її на скляну пластину. Уважно роздивляючись плоску поверхню лінзи (краще через лупу), ви виявите в місці зіткнення лінзи і пластини темна пляма і навколо нього сукупність маленьких райдужних кілець. Відстані між сусідніми кільцями швидко зменшуються зі збільшенням їх радіусу. Це і є кільця Ньютона. Ньютон спостерігав і досліджував їх не тільки в білому світі, але і при освітленні лінзи одноколірним (монохроматичним) пучком. Виявилося, що радіуси кілець одного і того ж порядкового номера збільшуються при переході від фіолетового кінця спектра до червоного; червоні кільця мають максимальний радіус.
Класичне пояснення явища
Задовільно пояснити, чому виникають кільця, Ньютон не зміг. Вдалося це Юнгом. Простежимо за ходом його міркувань. В їх основі лежить припущення про те, що світло - це хвилі. Розглянемо випадок, коли хвиля певної довжини падає майже перпендикулярно на плосковипуклой лінзу (рис. 1).
Приклад кілець Ньютона
Хвиля 1 з'являється в результаті відображення від опуклої поверхні лінзи на кордоні скло - повітря, а хвиля 2 - в результаті відображення від пластини на кордоні повітря - скло. Ці хвилі когерентні, тобто вони мають однакову довжину і постійну різницю фаз, яка виникає через те, що хвиля 2 проходить більший шлях, ніж хвиля 1. Якщо друга хвиля відстає від першої на ціле число довжин хвиль, то, складаючись, хвилі підсилюють один одного.
- max, де - будь-яке ціле число, - довжина хвилі.
Навпаки, якщо друга хвиля відстає від першої на непарне число півхвиль, то коливання, викликані ними, будуть відбуватися в протилежних фазах і хвилі гасять один одного.
- min, де - будь-яке ціле число, - довжина хвилі.
Для обліку того, що в різних речовинах швидкість світла різна, для визначення положення min і max використовують не різниця ходу, а оптичну різницю ходу. Різниця оптичних довжин шляху називається оптична різниця ходу.
- оптична довжина шляху,
- оптична різниця ходу.
Якщо відомий радіус кривизни R поверхні лінзи, то можна обчислити, на яких відстанях від точки дотику лінзи зі скляною пластиною різниці ходу такі, що хвилі певної довжини λ гасять один одного. Ці відстані і є радіусами темних кілець Ньютона. Необхідно також враховувати той факт, що при відображенні світлової хвилі від оптично більш щільною середовища фаза хвилі змінюється на π. цим пояснюється темна пляма в точці дотику лінзи і плоскопараллельной пластини. Лінії постійної товщини повітряного прошарку під сферичної лінзою є концентричні кола при нормальному падінні світла, при похилому - еліпси.
Радіус k -го світлого кільця Ньютона (в припущенні постійного радіуса кривизни лінзи) у відбитому світлі виражається наступною формулою:
R - радіус кривизни лінзи; k = 0, 1, 2, ...; λ - довжина хвилі світла у вакуумі; n - показник заломлення середовища між лінзою і пластинкою.
Використання
Кільця Ньютона використовуються для вимірювання радіусів кривизни поверхонь, для вимірювання довжин хвиль світла і показників заломлення. У деяких випадках (наприклад, при скануванні зображень на плівках або оптичної друку з негативу) кільця Ньютона є небажане явище.