Интерференция света на установке Ньютона. Кольца Ньютона.

НЬЮТОНА КОЛЬЦА - интерференц. полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферич. поверхностей либо плоскости и сферы. Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся поверхности; этот зазор играет роль тонкой плёнки (см. Оптика тонких слоев ).Н.к. наблюдаются и в проходящем, и - более отчётливо - в отражённом свете. При освещении монохроматич. светом длины волны Н. к. представляют собой чередующиеся тёмные и светлые полосы (рис. 1). Светлые возникают в местах, где разность фаз между прямым и дважды отражённым лучом (в проходящем свете) или между лучами, отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (в отражённом свете), равна (п = 1, 2, 3, ...) (т. е. разность хода равна чётному числу полуволн). Тёмные кольца образуются там, где разность фаз равна Разность фаз лучей определяется толщиной зазора с учётом изменения фазы световой волны при отражении (см. Отражение света). Так, при отражении от границы воздух - стекло фаза меняется на а при отражении от границы стекло - воздух фаза остаётся неизменной. Поэтому в случае двух стеклянных поверхностей (рис. 2), с учётом различий в условиях отражения от ниж. и верх. поверхностей зазора (потеря полуволны), т-етёмное кольцо образуется, если т. е. при толщине зазора Радиус rт т-го кольца определяется из треугольника А-О-С:

Рис. 1. Кольца Ньютона в отражённом свете.

Рис. 2. Схема образования колец Ньютона: О - точка касания сферы радиуса R и плоской поверхности; - толщина воздушного зазора в области образования кольца радиуса rm.

Откуда для тёмного m-го кольца rт = Это соотношение позволяет с хорошей точностью определять по измерениям rт. Если известна, Н. к. можно использовать для измерения радиусов поверхностей линз и контроля правильности формы сферич. и плоских поверхностей. При освещении немоно-хроматич. (напр., белым) светом Н. к. становятся цветными. Наиб. отчётливо Н. к. наблюдаются при малой толщине зазора (т. е. при использовании сферич. поверхностей больших радиусов).

Интерференция света при отражении от тонкой плоскопараллельной пластинки. Полосы равного наклона.

При отражении от плоскопараллельной пластинки. Пусть на прозрачную плоскопараллельную пластинку падает плоская монохроническая световая волна, напрвление распространения которой показанно падающем лучом на рис. В результате отражений от обеих поверхностей пластинки исходная волна расщепится на две, что и показанно лучами 1 и 2. Амплитуды этих волн мало отличаются друг от друга - это важно для получения достаточно контрасной интерференции.

Оптическую разность хода волн 1 и 2 определим, согласно рис, как  где n-показатель преломления вещества пластинки. Кроме того, видно, что АВ=ВС=2b/cos(нолик и тире в нутри) и АD=2btg(нолик и тире в нутри)*sin(нолик и тире в нутри) b- толщина пластинки. В результате подстановки получим: 

ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА

система чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая на экране при освещении прозрачного слоя п о с т о я н н о й т о л щ и н ы (плоскопараллельной пластинки) непараллельным пучком монохроматич. излучения. Каждая полоса создаётся лучами света S и S1 (рис.), падающими на поверхность слоя под одним и тем же углом (р. Появление П. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого «т передней и задней границы пластинки. П. р. н. локализованы в бесконечности и для их наблюдения интерферирующие лучи собирают с помощью линзы L на экран Э или фотопластинку.

Схема наблюдения полос равного наклона. Лучи S и S1, падающие под одним углом, собираются линзой в одной точке О. Лучи, падающие под др. углом (напр., S'), собираются линзой в др. точке О'.

ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА

- чередующиеся тёмные и светлые полосы (интерференционные полосы), возникающие при падении света на плоскопараллельную пластину в результате интерференции лучей, отражённых от верхней и нижней её поверхностей и выходящих параллельно друг другу. Монохроматич. свет с длиной волны от точечного источника S (рис.), находящегося в среде с показателем преломления п, падает на пластину толщиной h и с показателем преломления при отражении луча SA от верхней и нижней граней образуются параллельные лучи AD и СЕ. Оптич. разность хода между такими лучами

а соответствующая разность фаз

С учётом сдвига фаз на

• при отражении т. е.

при постоянстве h и разность фаз определяется наклоном лучей относительно пластины: при равном наклоне p разность фаз постоянна. Чтобы лучи AD и СЕ интерферировали, необходимо их совмещение, что достигается для параллельных лучей в бесконечности. Наблюдаются они при аккомодации глаз на бесконечность или с помощью линзы, в фокусе к-рой помещают экран. Разность фаз не связана с положением источника света: лучи, испущенные соседней точкой источника и отражённые под тем же углом будут иметь ту же разность фаз, а при проецировании на экран попадут в ту же точку. Поэтому при использовании протяжённого источника полосы оказываются столь же отчётливыми, как и с точечным источником. Если оптич. ось пучка света нормальна к пластинке ( = 0), то П. р. н. приобретают вид концентрич. колец, что используется в частности в интерферометре Фабри- Перо, полосы на выходе к-рого - пример П. р. н. Благодаря большому отношению у интерферометра Фабри - Перо небольшие изменения ведут к большому изменению , что позволяет использовать интерферометр Фабри - Перо как спектральный прибор высокой разрешающей силы либо как частотный фильтр в открытом резонаторе.