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牛顿环
实验装置:一块凸透镜放在一个平面上方。

光學上,牛頓環(英语:Newton's rings),也叫做牛顿圈,是一個等厚薄膜干涉現象。將一塊平凸透鏡凸面朝下放在一塊平面透鏡上,將單色直射向凸鏡的平面,可以觀察到一個個明暗相間的圓環條紋。若使用白光,則可以觀察到彩虹狀的圓環彩色條紋。第一個對此現象進行分析的人是英國物理學家艾薩克·牛頓爵士,因而命名為牛頓環[1]

牛顿环现象是由平凸透镜下凸面和平面透镜的上平面(即两透镜间的空气薄膜的上下表面)所分别反射的光线产生干涉的结果。光线进入平凸透镜到达凸面进入空气时,一部分在该界面发生反射,另一部分透射后在下方的平面透镜发生反射,并与前一束后一次反射是在空气(光疏介质)—玻璃(光密介质)界面上发生的,反射光发生半波损失而与入射光反相。

牛顿环公式编辑

 

牛顿环因反射光或投射光而有所不同。公式如下:[2]

平凸透鏡和平面透鏡之間的空間薄膜的距離:

 

當完全相長干涉發生時:

 
 

其中m为非負整数0,1,2,……,即第一光环、第二光环……

反射光的牛顿环的强度分布公式: 

透射光的牛顿环强度分布公式: 

反射光牛顿环中心r=0,Ir=0,即中心强度为零,看见黑班。

透射光牛顿环中心r=1, It=1,可见亮斑。

牛顿环的直径与透镜的半径成正比,透镜半径越大,环也越大。

牛顿环的直径与波长成正比,波长越长,环越大。即红色光的牛顿环大,蓝色光的牛顿环小。

 
反射光下牛顿环随R的变化
 
透射光牛顿环随R的变化
 
反射光牛顿环随波长的变化
 
透射光牛顿环随波长的变化

外部連結编辑

  1. ^ 藝術與建築索引典-牛頓環[永久失效連結]於2011年3月9日查閱
  2. ^ Karl Dieter Moller, Optics second edition, Springer p110-112 ISBN 9788184894738