Ньютона кільця

Ньютона кільця, інтерференційні смуги рівної товщини в формі кілець, розташовані концентрично навколо точки дотику двох поверхонь (двох сфер, площини і сфери і т.д.). Вперше описані в 1675 І. Ньютоном . інтерференція світла відбувається в тонкому зазорі (зазвичай повітряному), що розділяє дотичні тіла; цей зазор грає роль тонкої плівки, см. Оптика тонких шарів . Н. к. Спостерігаються і в прохідному і - більш чітко - у відбитому світлі. при висвітленні монохроматическим світлом довжини хвилі Л, Н. к. є чергуються темні і світлі смуги. Світлі виникають в місцях, де зазор вносить різниця ходу між прямим і двічі відбитим променем (у світлі) або між променями, відбитими від обох дотичних поверхонь (у відбитому світлі), що дорівнює цілому числу l. Темні кільця утворюються там, де різниця ходу променів дорівнює цілому непарному числу l / 2. Різниця ходу визначається оптичною довжиною шляху променя в зазорі і зміною фази світлової хвилі при відбитті (див. віддзеркалення світла ). Так, при відображенні від кордону повітря - скло фаза змінюється на p, а при відображенні від кордону скло - повітря залишається незмінною. Тому в разі двох скляних поверхонь т -е темне Н. к. У відбитому світлі відповідає різниці ходу ml (т. Е. Товщині зазору dm = m l / 2), де m - ціле число. При торканні сфери і площини (рис. 1) rm = (ml R) 1/2. По теоремі Піфагора, для трикутників з катетами rп і rm R2 = (R - lm / 2) 2 + rn2 і R2 = (R - lm / 2) 2 + r2m, звідки слід - в зневазі дуже малими членами (ml / 2) 2 і (nl / 2) 2 и др часто використовувана формула для Н. к .: R = (rn2 - r2 m) / l (n - m). Ці співвідношення дозволяють з хорошою точністю визначати l по виміряним rm і rп або, якщо l відома, вимірювати радіуси поверхонь лінз (рис. 2). Н. к. Використовуються також для контролю правильності форми сферичних і плоских поверхонь (рис. 3). При висвітленні немонохроматичним (наприклад, білим) світлом Н. до. Стають кольоровими, причому чергування кольорів в них істотно відрізняється від звичайного веселкового через переналоженія систем кілець, що відповідають різним т. Найвиразніше Н. до. Спостерігаються при використанні сферичних поверхонь малих радіусів кривизни (товщина зазору мала на більшій відстані від точки дотику).

Літ .: Шишловський А. А., Прикладна фізична оптика, М., 1961; Дітчберн Р., Фізична оптика, пер. з англ., М., 1965.

А. П. Гагарін.

Гагарін

Мал. 2. Фотографія кілець Ньютона у відбитому світлі.

Фотографія кілець Ньютона у відбитому світлі

Мал. 1. До висновку співвідношення між радіусами r m кілець Ньютона у відбитому світлі, радіусом R сферичної лінзи і довжиною хвилі l висвітлює монохроматичного світла. Про - точка дотику сфери і площини; АА '= dm - товщина повітряного зазору в галузі освіти m -го темного кільця. Застосовуючи теорему Піфагора до прямокутного трикутника, малий катет (рівний r m) якого становить перпендикуляр, опущений з A 'на СО, отримаємо r m = R 2 - (R - dm) 2 »2R dm, звідки умова dm = lm / 2 дає Мал .

Застосовуючи теорему Піфагора до прямокутного трикутника, малий катет (рівний r m) якого становить перпендикуляр, опущений з A 'на СО, отримаємо r m = R 2 - (R - dm) 2 »2R dm, звідки умова dm = lm / 2 дає

Мал. 3. Кільця Ньютона, отримані з посрібленими поверхнями. Звивини смуг виявляють дефекти поверхонь.