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 зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся тела; этот зазор играет роль тонкой плёнки, см. Оптика тонких слоев (См.
Оптика тонких слоёв). Н. к. наблюдаются
и в проходящем
и - более отчётливо -
в отражённом свете. При освещении монохроматическим светом (См.
Монохроматический свет) длины волны Л, Н. к. представляют собой чередующиеся тёмные
и светлые полосы. Светлые возникают
в местах, где зазор вносит
Разность хода между прямым
и дважды отражённым лучом (
в проходящем свете) или между лучами, отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (
в отражённом свете), равную целому числу λ. Тёмные
кольца образуются там, где разность хода лучей равна целому нечётному числу
λ/
2. Разность хода определяется оптической длиной пути (См.
Оптическая длина пути) луча
в зазоре
и изменением фазы световой волны при отражении (см.
Отражение света). Так, при отражении от границы воздух - стекло фаза меняется на π, а при отражении от границы стекло - воздух остаётся неизменной. Поэтому
в случае двух стеклянных поверхностей
т-е тёмное Н. к.
в отражённом свете соответствует разности хода
mλ (
т. е. толщине зазора
dm = mλ/2), где
m - целое число. При касании сферы
и плоскости (
рис. 1)
rm = (
mλR)
1/2. По теореме Пифагора, для треугольников с катетами
rп и rm R2 = (
R - λm/2)
2 +
rn2 и R2 = (
R -
λm/2)
2 + r2m, откуда следует -
в пренебрежении очень малыми членами (
mλ/2)
2 и (
nλ/2)
2 и др.- часто используемая формула для Н. к.: R
= (
rn2 - r
2m)
/λ(n - m). Эти соотношения позволяют с хорошей точностью определять λ по измеренным
rm и rп либо, если λ известна, измерять радиусы поверхностей линз (
рис. 2). Н. к. используются также для контроля правильности формы сферических
и плоских поверхностей (
рис. 3). При освещении немонохроматическим (например, белым) светом Н. к. становятся цветными, причём чередование цветов
в них существенно отличается от обычного радужного из-за переналожения систем колец, соответствующих разным
т. Наиболее отчётливо Н. к. наблюдаются при использовании сферических поверхностей малых радиусов кривизны (толщина зазора мала на большем расстоянии от точки касания).
Рис. 1. К выводу соотношения между радиусами
rm колец Ньютона
в отражённом свете, радиусом
R сферической линзы
и длиной волны λ освещающего монохроматического света. О - точка касания сферы
и плоскости; АА' = δ
m - толщина воздушного зазора
в области образования
m-го тёмного
кольца. Применяя теорему Пифагора к прямоугольному треугольнику, малый катет (равный
rm) которого составляет перпендикуляр, опущенный из A' на СО, получим
rm =
R2 - (
R - δ
m)
2 ≈ 2Rδ
m, откуда условие δ
m = λ
m/2 даёт
.
Рис. 2. Фотография колец Ньютона в отражённом свете.
Рис. 3. Кольца Ньютона, полученные с посеребрёнными поверхностями. Извилины полос выявляют дефекты поверхностей.