Newton-gyűrűk

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
Newton-gyűrűk interferenciamintázata, melyet egy 650 nm-es vörös lézerfénnyel megvilágított sík-konvex lencsével hoztak létre és gyenge fényű mikroszkóp segítségével fényképeztek.
A berendezés: egy konvex lencse és a síkra csiszolt üveglap.

Newton-gyűrűknek nevezzük azt az interferencia mintázatot, 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 könyvében, a Micrographia-ban. Isaac Newton-ról nevezték el, aki 1704-ben megjelent Optika című értekezésében tanulmányozta.

Interferencia mintázat[szerkesztés]

Monokromatikus fénnyel nézve, Newton-gyűrűi koncentrikus, váltakozó fényes és sötét gyűrűk sorozataként jelennek meg, amelyek középpontjában a két felület érintkezési pontja van. Fehér fényben nézve a koncentrikus gyűrű mintázat szivárvány színű.

Elméleti háttér[szerkesztés]

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.

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 lecsökken, akár nulla is lehet, emiatt itt egy sötét sáv figyelhető meg. Középen, ahol a lencse és az üveglap érintkezik, látható sötét folt is amiatt keletkezik, hogy a fénysugarak ellenfázisban vannak.

A lencse és üveglap közötti vékony levegőréteg vastagságának vátozása eredményezi a konstruktív és destruktív interferenciák létrejöttét. A váltakozó sötét és világos sávokat, vagyis gyűrűket lehet használni arra, hogy meghatározzuk a lencse görbületi sugarát.[1] 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[szerkesztés]

  1. Newton's rings. (Hozzáférés: 2019. január 25.)

További információk[szerkesztés]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Newton's rings című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.