Кольца Ньютона

НЬЮТОНА КОЛЬЦА - интерференционные полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферических поверхностей либо плоскости и сферы.
Впервые были  описаны в 1675 году Исааком Ньютоном.
Интерференция света происходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся поверхности; этот зазор играет роль тонкой плёнки.

Кольца Ньютона можно наблюдать в проходящем или отраженном свете.
При освещении монохроматическим светом кольца ньютона представляют собой чередующиеся тёмные и светлые полосы. Светлые возникают в местах, где разность фаз между прямым и дважды отражённым лучом (в проходящем свете) или между лучами,  отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (в отражённом свете), равна чётному числу полуволн.
Разность фаз лучей определяется толщиной зазора с учётом изменения фазы световой волны при отражении. Например, при отражении от границы воздух - стекло фаза меняется на, а при отражении от границы стекло - воздух фаза остаётся неизменной.

Оптическая схема эксперимента приведена на рисунке. 

Для проведения эксперимента разместите на демонстрационном столе 3 штатива, закрепив в них лазер (можно использовать указку), линзу Л с фокусным расстоянием 5-7 см и кольца Ньютона КН. Закрепить оптические элемнты можно с помощью лапы штатива.
На расстоянии 2...3 м от установки расположите экран Э₁.

Включив лазер, приступите к юстировке оптической схемы. Направьте луч лазера в центр экрана, после чего установите на пути луча линзу и расширьте освещенное пятно на экране до диаметра 10 - 12 см. Луч должен проходить примерно через центр линзы.
Добейтесь, по возможности, однородного освещения экрана. Если в пятне присутствуют кольцевые структуры, вызванные дифракцией на пылинках, протрите линзу мягкой тряпочкой или слегка сдвиньте ее, так чтобы луч лазера проходил через другую точку.
Соберите штатив, зажмите в нем “Кольца Ньютона” и разместите их в луче примерно посередине между линзой и экраном.  Точное положение определяется экспериментально исходя из того, чтобы диаметр луча в этом месте был около 35 мм. Свет должен падать на сборку примерно под углом 45 градусов.

Для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете установите еще один экран Э₂, как это показано на рисунке. Этот экран устанавливается на расстоянии около 1 м от колец Ньютона.
Интерференционная картина возникает на экране сразу без какой-либо дополнительной юстировки оптической схемы. 

Более того, кольцевая структура прослеживается и в свете, прошедшем через сборку “Кольца Ньютона”. Однако контрастность этих колец Ньютона существенно ниже. Действительно, интерференционные эффекты приводят к тому, что коэффициент отражения от сборки “Кольца Ньютона” изменяется от нуля до некоторого максимального значения (при угле падения 45 градусов это примерно 20% для оптимальной ориентации плоскости поляризации излучения лазера относительно плоскости падения на поверхность сборки “Кольца Ньютона”). Поэтому коэффициент пропускания изменяется соответственно в пределах 80...100%, как следствие, контрастность картинки в проходящем свете оказывается существенно ниже.

В завершение опыта обратите внимание учащихся на порядок чередования темных и светлых полос в отраженном и проходящем свете.