Njutnovo prstenje

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Njutnovi prstenovi su prstenasti interferencijski maksimumi i minimumi koji se pojavljuju oko dodirne tačke blago zakrivljenog konveksnog sočiva i ravnoparalelne ploče dok svjetlost prolazi kroz sočivo i ploču. Prvi put ih je 1675. opisao I. Newton [1] .

Primjer Njutnovog prstena

Opis

Interferentni uzorak u obliku prstenova nastaje kada se svjetlost odbija od dvije površine, od kojih je jedna ravna, a druga ima relativno veliki radijus zakrivljenosti i u kontaktu je s prvom (na primjer, staklena ploča i ploča -konveksno sočivo ). Ako snop monokromatske svjetlosti padne na takav sistem u smjeru okomitom na ravnu površinu, tada svjetlosni talasi reflektirani od svake od navedenih površina interferiraju jedan s drugim. Interferentni obrazac formiran na ovaj način sastoji se od tamnog kruga uočenog na mjestu dodira površina i okolnih svijetlih i tamnih koncentričnih prstenova koji se izmjenjuju jedan s drugim [2] .

Klasično objašnjenje fenomena

U vrijeme Newtona, zbog nedostatka informacija o prirodi svjetlosti, bilo je izuzetno teško dati potpuno objašnjenje mehanizma nastanka prstenova. Newton je uspostavio vezu između veličine prstenova i zakrivljenosti sočiva; shvatio je da je uočeni efekat povezan sa svojstvom periodičnosti svetlosti, ali je tek mnogo kasnije Thomas Jung uspeo da na zadovoljavajući način objasni razloge za formiranje prstenova. Pratimo tok njegovog rezonovanja. Zasnivaju se na pretpostavci da je svjetlost valova . Razmotrimo slučaj kada monokromatski val pada gotovo okomito na plano-konveksno sočivo .

Newtonringar1.png

Talas 1 nastaje kao rezultat refleksije od konveksne površine sočiva na granici staklo-vazduh, a talas 2 kao rezultat refleksije od ploče na granici zrak-staklo. Ovi talasi su koherentni , odnosno imaju istu talasnu dužinu, a njihova fazna razlika je konstantna. Fazna razlika nastaje zbog činjenice da talas 2 putuje dužom putanjom od talasa 1. Ako drugi talas zaostaje za prvim za ceo broj talasnih dužina, tada, zbrajanjem, talasi se međusobno pojačavaju.

- max,

gdje - bilo koji cijeli broj, Je talasna dužina.

Naprotiv, ako drugi val zaostaje za prvim za neparan broj polutalasa, tada će se oscilacije koje izazivaju pojaviti u suprotnim fazama , a valovi se međusobno poništavaju.

- min,

gdje - bilo koji cijeli broj, Je talasna dužina.

Kako bi se uzela u obzir činjenica da je brzina svjetlosti različita u različitim supstancama, pri određivanju položaja minimuma i maksimuma ne koristi se razlika putanja, već razlika optičkog puta (razlika u dužinama optičkih putanja).

Ako Je optička dužina puta, gdje Je indeks loma medija, i Da li je geometrijska dužina putanje svetlosnog talasa, onda dobijamo formulu za razliku optičke putanje :

Ako je polumjer zakrivljenosti R površine sočiva poznat, onda je moguće izračunati na kojim udaljenostima od točke kontakta sočiva sa staklenom pločom razlike puta su takve da se valovi određene dužine λ međusobno poništavaju . Ove udaljenosti su poluprečniki Newtonovih tamnih prstenova. Takođe je potrebno uzeti u obzir činjenicu da kada se svetlosni talas reflektuje od optički gušće sredine, faza talasa se menja za ; ovo objašnjava tamnu mrlju na tački kontakta između sočiva i ravnoparalelne ploče. Linije konstantne debljine zračnog raspora ispod sfernog sočiva su koncentrične kružnice pri normalnom upadu svjetlosti, a pri kosim - elipse.

Radijus k- tog svijetlog Njutnovskog prstena (pod pretpostavkom konstantnog radijusa zakrivljenosti sočiva) u reflektiranoj svjetlosti izražava se sljedećom formulom:

gdje - radijus zakrivljenosti sočiva, - talasna dužina svetlosti u vakuumu , Je indeks loma medija između sočiva i ploče.

Poluprečnik k- tog tamnog Njutnovskog prstena u reflektovanoj svetlosti određuje se u skladu sa formulom:

Upotreba

Njutnovi prstenovi se koriste za merenje radijusa zakrivljenosti površina, za merenje talasnih dužina svetlosti i indeksa prelamanja . U nekim slučajevima (na primjer, prilikom skeniranja slika na filmovima ili optičkog ispisa s negativa), Newtonovi prstenovi su nepoželjna pojava.

Koristi se u fiziologiji. Brojanje oblikovanih elemenata vrši se nakon brušenja pokrivnog stakla i Gorjajevske komore do pojave Njutnovih prstenova [3] .

Bilješke (uredi)

  1. Gagarin A.P. Newtonovi prstenovi // Fizička enciklopedija / Ch. ed. A.M. Prokhorov . - M .: Velika ruska enciklopedija , 1992. - T. 3 Magnetoplazma kompresor - Poyntingova teorema. - S. 370-371. - 672 s. - 48.000 primjeraka - ISBN 5-85270-019-3 .
  2. Landsberg G.S. Optics . - M .: Fizmatlit , 2003.-- Str. 115 . - 848 str. - ISBN 5-9221-0314-8 .
  3. Opis Gorjajevljeve mreže kamere

Linkovi