bélyegkép|Newton-gyűrűk interferenciamintázata, melyet egy 650 nm-es vörös lézerfénnyel megvilágított sík-konvex lencsével hoztak létre és gyenge fényű mikroszkóp segítségével fényképeztek bélyegkép|A berendezés: egy konvex lencse és a síkra csiszolt üveglap
Newton-gyűrűknek nevezzük azt az interferenciamintázatot, amely a fénynek két felszínen való visszaverődése miatt jön létre egy szférikus és egy szomszédos, érintkező sík felszín között. A jelenséget először Robert Hooke írta le 1664-ben megjelent Micrographia című könyvében. Isaac Newtonról nevezték el, aki 1704-ben megjelent Opticks (Optika) című értekezésében tanulmányozta.
Interferenciamintázat Monokromatikus fénnyel nézve, a Newton-gyűrűk koncentrikus, váltakozó fényes és sötét gyűrűk sorozataként jelennek meg, amelyek középpontjában a két felület érintkezési pontja van. Fehér fényben nézve a koncentrikus gyűrűk mintázata szivárványszínű.
Elméleti háttér A használt berendezés egy alig konvex lencséből és egy síkra csiszolt üveglapból áll. A két üveg csak középen, egyetlen pontban érintkezik, máshol pedig vékony levegőréteg választja el őket egymástól, melynek vastagsága kifelé növekszik. bélyegkép|A két üveg felnagyított része, (a) esetben konstruktív interferencia és világos sáv lesz, míg a (b) esetben destruktív interferencia és sötét sáv A jobb oldalon levő ábrán a két felület kis része látható, ahol a rés jobbról balra növekszik. A monokromatikus (egyszínű) fényforrásból érkező fénysugár áthalad a felső üvegen és visszaverődik annak alsó felületéről, továbbá a síkra csiszolt üveg felső felületéről is, majd a két visszavert fénysugár szuperponálódik (egymásra tevődik). Azonban az alsó üvegről visszavert fénysugár a rés kétszeresével hosszabb utat tesz meg. Illetve 180°-os fáziskülönbséggel tér vissza, míg a másik fénysugár nem változik. A visszavert sugár fényessége a két sugár által megtett utak hosszának különbségétől függ:
Konstruktív interferencia (a): Azokon a területeken, ahol a fénysugarak által megtett utak különbsége páratlan számú többszöröse a hullámhosszuk felének () a visszavert fénysugarak fázisban lesznek, ezért az eredő fénysugár intenzitása megnő. Ennek eredményeként itt egy fényes részt figyelhetünk meg.
Destruktív interferencia (b): Más területeken, ahol a megtett utak különbsége a fél hullámhossz páros számú többszöröse, a visszavert fénysugarak ellenfázisban lesznek. Tehát a fénysugarak kioltják egymást, így az eredő fény intenzitása csökken, akár nulla is lehet, emiatt itt egy sötét sáv figyelhető meg. A középen, ahol a lencse és az üveglap érintkezik, látható sötét folt is amiatt keletkezik, hogy a fénysugarak ellenfázisban vannak.
A lencse és az üveglap közötti vékony levegőréteg vastagságának változása eredményezi a konstruktív és destruktív interferenciák létrejöttét. A váltakozó sötét és világos sávokat, vagyis gyűrűket lehet használni arra, hogy meghatározzuk a lencse görbületi sugarát. A felületek közti rés nagysága egy gyűrű mentén konstans. Ha a felület nem szférikus, akkor nem gyűrűk, hanem más alakzatok láthatóak.
Az -edik világos kör sugara az alábbi módon számítható ki:
ahol a világos kör száma, a görbületi sugár, és a hullámhossz.
Ismerve egy világos kör sugarát és a lencse görbületi sugarát, kiszámítható a levegőréteg vastagsága az alábbi módon:
Jegyzetek
További információk http://scienceworld.wolfram.com/physics/NewtonsRings.html Képek A Newton-gyűrűk magyarázata és meghatározása Videó kétlencsés kísérletről
Kapcsolódó szócikkek
Interferencia Elhajlás vagy diffrakció Fényvisszaverődés
Fordítás
Kategória:Fizika