С помощью колец ньютона

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ. Интерференцией волн называется процесс наложения волн, при котором происходит их взаимное усиление или ос­лабление. Интерферировать могут волны любой природы, в том числе и электромагнитные (в частности световые). Устойчивое чередование интерференционных минимумов и максимумов интенсивности (ин­терференционная картина) наблюдается в случае соблюдения условий когерентности волн:

1. Совпадение частот источников волн.

2. Постоянство разности фаз интерферирующих волн во времени.

3. Одинаковая поляризация интерферирующих волн.

При освещении однородной плоскопараллельной пластинки светом разность хода волн, отраженных от верхней и нижней плоскостей, зависит от углов падения и толщины пластинки. Если на пути отраженных лучей установить собирающую линзу, то устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться на экране, расположен­ном в её фокальной плоскости. Поскольку точки фокальной плоскости линзы сопряжены бесконечно удаленным,то говорят, что интерферен­ционная картина локализована в бесконечности. Отметим, что в дан­ном случае устойчивая интерференционная картина образуется парал­лельными лучами, отраженными от пластинки. Наблюдаемые на экране полосы названы полосами равного наклона.

При освещении пластинки (например, клина) параллельным пучком лучей разность хода лучей, отраженных от верхней и нижней поверхностей пластинки зависит от толщины пластинки. Ввиду непараллельности поверхностей отраженные лучи пересекутся на конечном расстоянии от отражающих плоскостей, и интерференционная картина будет локализована вблизи пластинки. Поскольку в этом случае разность хода определяется лишь толщи­ной пластинки, то для ее точек, соответствующих одинаковому расстоянию между отражающими поверхностями, условия максимумов и минимумов неизменны. Такие интерференционные полосы называют­ся полосами равной толщины.

В данной работе исследуются полосы равной толщины, которые возникают в результате интерференции волн, отраженных от грани­цы прослойки между сферической поверхностью линзы и поверхностью плоской пластинки. Интерференционные полосы, возникающие в этой системе, имеют вид концентрических окружностей (колец). Они на­зываются кольцами Ньютона. При нормальном падении лучей и боль­шом радиусе кривизны поверхности линзы можно пренебречь различием в углах падения лучей на сферическую поверхность. Тогда раз­ность хода волн будет определяться только толщиной зазора:

. (1)

По рис. 1 имеем:

. (2)

Необходимо учесть, что при отражении от границы раздела стекло-воздух фаза вектора не изменяется, в то время как при отражении от границы воздух-стекло происходит потеря поло­вины длины волны, поэтому разность хода интерферирующих лучей в отраженном свете (для n = 1) будет равна:

. (3)

Темные кольца(минимум освещенности)образуются при условии:

(4)

Светлые кольца образуются при условии:

(5)

Из (4) и (5) радиусы темных (r_m) и светлых (r_c) колец:

, (6)

. (7)