Кольца Ньютона

Первый эксперимент по наблюдение интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны (рисунок 43). Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между линзой и пластинкой. При наложении отраженных лучей возникают полосы равной толщины, при нормальном падении света имеющие вид концентрических окружностей, получивших название колец Ньютона. Вид колец Ньютона в зелёном и красном свете изображён на рисунке 59.

В отраженном свете оптическая разность хода (с учетом потери полуволны при отражении), при условии, что показатель преломления воздуха

n =1, а I = 0,

D = 2 h +l₀ /2,

где h - ширина зазора. Используя теорему Пифагора (рис.58), получим:

R^{2 =} (R – h)² + r²,

где R –радиус кривизны линзы, r – радиус кривизны окружности, всем точкам которой соответствует одинаковый зазор h. Учитывая, что h – мало, получим

d=r ₂/(2 R).

Следовательно,

D = r² /2 R +l₀ /2.

Записав условия максимума и минимума, получим выражения для радиусов m -ого светлого кольца

r_m = (154)

и m – ого темного кольца:

r_m = ; (155)

m = 0,1,2…

Как для полос равного наклона, так и для полос равной толщины положение максимумов зависит от длины волны l₀. Поэтому система светлых и темных полос наблюдается только при освещении монохроматическим светом. При наблюдении в белом свете интерференционная картина приобретает радужную окраску.

Измеряя радиусы соответствующих колец, можно (зная радиус кривизны линзы R) определить l₀, и, наоборот, по известной l₀ найти радиус кривизны линзы. Положение максимумов зависит от длины волны l₀. Поэтому система светлых и темных полос наблюдается только при освещении монохроматическим светом. При наблюдении в белом свете интерференционная картина приобретает радужную окраску.