что такое кольца ньютона
Ньютона кольца
Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину.
Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.
Возьмите плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро уменьшаются с увеличением их радиуса. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус.
Объяснение явления
Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Проследим за ходом его рассуждений. В их основе лежит предположение о том, что свет — это волны. Рассмотрим случай, когда волна определенной длины падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу (рис. 1).
Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе стекло — воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе воздух — стекло. Эти волны когерентны, то есть они имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга.
Напротив, если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга.
Для учета того, что в разных веществах скорость света различна, для определения положения min и max используют не разность хода, а оптическую разность хода. Разность оптических длин пути называется оптическая разность хода.
— оптическая длина пути,
— оптическая разность хода.
Если известен радиус кривизны R поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины λ гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Ведь линии постоянной толщины воздушной прослойки представляют собой окружности. Измерив радиусы колец, можно вычислить длины волн (λ).
Радиус k-го светлого кольца Ньютона (в предположении постоянного радиуса кривизны линзы) в проходящем свете выражается следующей формулой:
R — радиус кривизны линзы; k = 0, 1, 2, …; λ — длина волны света в вакууме; n — показатель преломления среды между линзой и пластинкой.
Использование
Кольца Ньютона используются для измерения радиусов кривизны поверхностей, для измерения длин волн света и показателей преломления. В некоторых случаях (например, при сканировании изображений на плёнках) кольца Ньютона представляют собой мешающее явление.
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Ньютона кольца» в других словарях:
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — интерференционные 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… … Физическая энциклопедия
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и темные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… … Большой Энциклопедический словарь
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и тёмные концентрические кольца, возникающие вследствие (см.) при прохождении света через оптическую систему, состоящую из плоской стеклянной пластинки и плоско выпуклой линзы с большим радиусом кривизны (порядка 1 2 м),… … Большая политехническая энциклопедия
Ньютона кольца — чередующиеся светлые и тёмные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… … Энциклопедический словарь
Ньютона кольца — интерференционные Полосы равной толщины в форме колец, расположенные концентрически вокруг точки касания двух поверхностей (двух сфер, плоскости и сферы и т.д.). Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком… … Большая советская энциклопедия
КОЛЬЦА НЬЮТОНА — см. Ньютона кольца. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 … Физическая энциклопедия
Кольца Ньютона — то же, что Интерференционные кольца Ньютона … Реклама и полиграфия
Кольца Ньютона — Кольца Ньютона кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину. Содержание 1 Описание 2 … Википедия
кольца Ньютона — Niutono žiedai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Newton’s rings vok. Newtonsche Ringe, m rus. кольца Ньютона, n pranc. anneaux de Newton, m … Fizikos terminų žodynas
Список объектов, названных в честь Исаака Ньютона — Существует несколько математических и физических объектов, названных в честь Исаака Ньютона: Содержание 1 Теоремы 2 Законы 3 Уравнения 4 … Википедия
Кольца Ньютона
Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.
Кольца Ньютона
Возьмите плоско-выпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину, как было указано выше. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро убывают с увеличением их радиуса. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус. Все это вы можете проверить с помощью самостоятельных наблюдений.
Напротив, если вторая волна отстанет от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга.
Если известен радиус кривизны R поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины λ гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Ведь линии постоянной толщины воздушной прослойки представляют собой окружности. Измерив, радиусы колец, можно вычислить длины волн.
Кольца Ньютона в отражённом свете
Длина световой волны
Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны. Подобно тому, как высота звука определяется его частотой, цвет света определяется частотой колебаний или длиной волны.
При переходе света из одной среды в другую длина волны изменяется. Это можно обнаружить так. Заполним водой или другой прозрачной жидкостью с показателем преломления п воздушную прослойку между линзой и пластиной. Радиусы интерференционных колец уменьшатся.
Почему это происходит? Мы знаем, что при переходе света из вакуума в какую-нибудь среду скорость света уменьшается в п раз. Так как v=λv, то при этом должна уменьшиться в п раз либо частота, либо длина волны. Но радиусы колец зависят от длины волны. Следовательно, когда свет входит в среду, изменяется в п раз именно длина волны, а не частота.
Кольца Ньютона
Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину.
Содержание
Описание
Интерференционная картина в виде концентрических колец (колец Ньютона) возникает между поверхностями одна из которых плоская, а другая имеет большой радиус кривизны (например, стеклянная пластинка и плосковыпуклая линза). Исаак Ньютон исследовав их в монохроматическом и белом свете обнаружил, что радиус колец возрастает с увеличением длины волны (от фиолетового к красному). [1]
Классическое объяснение явления
Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Проследим за ходом его рассуждений. В их основе лежит предположение о том, что свет — это волны. Рассмотрим случай, когда монохроматическая волна падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу (рис. 1).
Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе стекло — воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе воздух — стекло. Эти волны когерентны, то есть у них одинаковые длины волн, а разность их фаз постоянна. Разность фаз возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга.
Напротив, если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга.
Для учета того, что в разных веществах скорость света различна, при определении положений минимумов и максимумов используют не разность хода, а оптическую разность хода. Разность оптических длин пути называется оптической разностью хода.
— оптическая длина пути,
— оптическая разность хода.
Если известен радиус кривизны R поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины λ гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Необходимо также учитывать тот факт, что при отражении световой волны от оптически более плотной среды фаза волны меняется на 
, этим объясняется тёмное пятно в точке соприкосновения линзы и плоскопараллельной пластины. Линии постоянной толщины воздушной прослойки под сферической линзой представляют собой концентрические окружности при нормальном падении света, при наклонном — эллипсы.
Радиус k-го светлого кольца Ньютона (в предположении постоянного радиуса кривизны линзы) в отражённом свете выражается следующей формулой:
R — радиус кривизны линзы; k = 2, 4, …; λ — длина волны света в вакууме; n — показатель преломления среды между линзой и пластинкой.
Использование
Кольца Ньютона используются для измерения радиусов кривизны поверхностей, для измерения длин волн света и показателей преломления. В некоторых случаях (например, при сканировании изображений на плёнках или оптической печати с негатива) кольца Ньютона представляют собой нежелательное явление.
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Кольца Ньютона» в других словарях:
КОЛЬЦА НЬЮТОНА — см. Ньютона кольца. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 … Физическая энциклопедия
Кольца Ньютона — то же, что Интерференционные кольца Ньютона … Реклама и полиграфия
кольца Ньютона — Niutono žiedai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Newton’s rings vok. Newtonsche Ringe, m rus. кольца Ньютона, n pranc. anneaux de Newton, m … Fizikos terminų žodynas
Интерференционные кольца Ньютона — визуально заметные на оригинале, фотоформе, печатной форме и оттиске замкнутые цветные концентрические линии, которые появляются в оцифрованных изображениях при сканировании оригиналов на прозрачной основе и переходят на оттиск в процессе печати … Реклама и полиграфия
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — интерференционные 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… … Физическая энциклопедия
Ньютона кольца — Кольца Ньютона кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину. Простая интерференционная картина … Википедия
Ньютона кольца — интерференционные Полосы равной толщины в форме колец, расположенные концентрически вокруг точки касания двух поверхностей (двух сфер, плоскости и сферы и т.д.). Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком… … Большая советская энциклопедия
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и темные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… … Большой Энциклопедический словарь
НЬЮТОНА КОЛЬЦА — чередующиеся светлые и тёмные концентрические кольца, возникающие вследствие (см.) при прохождении света через оптическую систему, состоящую из плоской стеклянной пластинки и плоско выпуклой линзы с большим радиусом кривизны (порядка 1 2 м),… … Большая политехническая энциклопедия
Ньютона кольца — чередующиеся светлые и тёмные кольца, наблюдающиеся при освещении монохроматическим светом, вокруг точки соприкосновения сферических поверхностей двух линз или выпуклой сферической линзы с плоской пластинкой. Возникают вследствие интерференции… … Энциклопедический словарь
Что такое кольца Ньютона
Содержание статьи
Исаак Ньютон заметил странное явление: если положить обычную плосковыпуклую линзу неровной стороной на гладкую горизонтальную поверхность зеркала, то сверху можно увидеть кольца, расходящиеся от точки соприкосновения. Что это и почему так происходит, великий ученый объяснить не смог. Понял причину возникновения колец Ньютона гораздо позже такой же гениальный физик Юнг. Опираясь на новые открытия в области оптики, он объяснил это явление с помощью волновой теории света.
Как все это происходит
Как же они образуются? Поток световых волн (относительно параллельных) падает перпендикулярно на плоскую поверхность линзы, проходя через нее. Часть волн отражается от нижней выпуклой поверхности, часть проходит дальше и отражается от горизонтальной плоскости зеркала. Стоит отметить, что лучи, отражаясь от линзы, уже не возвращаются по старому пути (угол падения равен углу отражения).
Отражаясь и возвращаясь своим новым путем, они сливаются с теми потоками света, которые дошли до зеркала и вернулись такими же перпендикулярными. То есть в момент встречи «отстающих» волн с теми, которые отразились от линзы, может случиться как усиление (совпадение фаз), так и погашение (поглощение амплитуд). Переход между кольцами постепенный и увеличивается по мере удаления от центра, так как «лишнее» расстояние увеличивается постепенно от точки соприкосновения до края линзы.
Кольца Ньютона в повседневной жизни
Используя этот эффект, ученые научились легко измерять радиус кривизны поверхности, показатели преломления среды и длины волн световых лучей. Сегодня все эти достижения с успехом используются в науке и производстве.
Кольца Ньютона
Читайте об установке и использовании колец Ньютона: характеристика линз, что такое кольца Ньютона, радиус кривизны, длина волны и наблюдение, формула и схема.
Это череда концентрических кругов, центрированных в точке контакта сферической и плоской поверхностей.
Задача обучения
Основные пункты
Термины
Кольца Ньютона
Впервые проанализировать интерференционную картину отражения света между сферической и плоской поверхностью удалось Исааку Ньютону в 1717 году. Стоит отметить, что сам эффект впервые заметил Роберт Гук еще в 1664 году. Но именуется все же «кольцами Ньютона», потому что он объяснил явление.
Кольца – две линзы с плоскими поверхностями в контакте. Одна поверхность немного выпуклая и формирует кольца. При наблюдении белым светом кольца становятся радужными
Яркие кольца формируются из-за конструктивных помех между световым лучом, отраженным от обеих поверхностей, а темные – деструктивными помехами. Внешние расположены ближе друг к другу. Радиус N-го яркого кольца вычисляется по формуле:
(N – число ярких колец, R – радиус кривизны линзы, λ – длина волны света).
Сферическую линзу устанавливают над плоской стеклянной поверхностью. Световой луч проходит сквозь изогнутую линзу, пока не окажется на границе стекло-воздух, где меняет участок с более высоким преломлением на низкое. Определенная часть света передается в воздух, а другая отражается. В первом случае не возникает перемены в фазе, а вот во втором происходит сдвиг на половину цикла. Два отраженных луча будут перемещаться в едином направлении. Ниже представлено наблюдение действия колец Ньютона.
Здесь показано, как создаются интерференционные полосы
Если разности длин дистанции между двумя лучами отраженного света выступают нечетными кратной длине волн, поделенной надвое (λ/2), то отраженные волны на 180 градусов не попадают в фазу и создают темную полосу. Если разность длин волн четная, то волны сходятся по фазе и представляют яркую полосу.