Що таке кільця ньютона

Ісаак Ньютон помітив дивне явище: якщо покласти звичайну плосковипуклой лінзу нерівній стороною на гладку горизонтальну поверхню дзеркала, то зверху можна побачити кільця, що розходяться від точки дотику. Що це і чому так відбувається, великий учений пояснити не зміг. Зрозумів причину виникнення кілець Ньютона набагато пізніше такий же геніальний фізик Юнг. Спираючись на нові відкриття в області оптики, він пояснив це явище за допомогою хвильової теорії світла.

Як все це відбувається

Кожна хвиля має власну частоту коливання, а також верхні і нижні фази коливання. Якщо два потоки монохромного світла (однакової частоти і амплітуди) збігаються фазами, то світло, яке можна побачити, буде в два рази яскравіше, сильніше. Якщо вони не збігаються на полволни, то гасять один одного, і тоді не видно нічого. Кільця - це чергування кіл посилення і поглинання світлових хвиль.

Як же вони утворюються? Потік світлових хвиль (щодо паралельних) падає перпендикулярно на плоску поверхню лінзи, проходячи через неї. Частина хвиль відбивається від нижньої опуклої поверхні, частина проходить далі і відбивається від горизонтальній площині дзеркала. Варто відзначити, що промені, відбиваючись від лінзи, уже не повертаються по старому шляху (кут падіння дорівнює куту відбиття).

Відбиваючись і повертаючись своїм новим шляхом, вони зливаються з тими потоками світла, які дійшли до дзеркала і повернулися такими ж перпендикулярними. Тобто в момент зустрічі «відстаючих» хвиль з тими, які відбилися від лінзи, може трапитися як посилення (збіг фаз), так і погашення (поглинання амплітуд). Перехід між кільцями поступовий і збільшується в міру віддалення від центру, так як «зайве» відстань збільшується поступово від точки дотику до краю лінзи.

Кільця Ньютона у повсякденному житті

Використовуючи цей ефект, вчені навчилися легко вимірювати радіус кривизни поверхні, показники заломлення середовища і довжини хвиль світлових променів. Сьогодні всі ці досягнення з успіхом використовуються в науці та виробництві.

У домашніх умовах можна отримати не тільки кільця Ньютона, але й справжню круглу веселку з них. Досить закріпити на стіні біле полотно, потім на відстані метра від екрану зміцнити систему з плосковипуклой лінзи і пластини. Вони повинні торкатися один до одного в самому центрі лінзи. Використовуйте спрямований потік білого світла (діапроектор, лазерна указка, ліхтарик), направляючи його через імпровізований оптичний прилад на вертикальний екран. Райдужні кола на стіні - це і є кола Ньютона.