Uzupełnienie do ćwiczenia:
"Pierścienie Newtona"
-wyprowadzenie wzoru
Przyjmujemy do dalszych obliczeń, że cienka warstwa
o grubości h ma współczynnik załamania n i że znajduje się w powietrzu (współczynnik załamania =1).
W punkcie A, padający promień zostaje rozdzielony na dwie spójne wiązki.
Następnie promień 1 spotyka się (np. po skupieniu promieni
przez soczewkę przyrządu pomiarowego, lub po prostu oko obserwatora) z promieniem 2 , z którym interferuje.
To, czy promienie spotkają się w określonej fazie (zgodnej lub przeciwnej)
zależy od tego, jaka będzie różnica ich dróg optycznych.
Obliczmy więc tę różnicę:
= ( AB + BC ) n - AD
(Od punktów D i C promienie przebywają już jednakową drogę, aż do chwili spotkania).
Z rysunku powyżej widać, że:
Z prawa załamania mamy:
Na drogę optyczną promienia drugiego otrzymamy wzór:
Drogę optyczną promienia pierwszego obliczymy zaś następująco:
Cała różnica dróg optycznych wyniesie więc:
:
Należy jeszcze uwzględnić charakterystyczne dla ruchu falowego zjawisko zmiany
fazy na przeciwną przy odbiciu promienia
1 od ośrodka optycznie gęstszego (o większym współczynniku załamania).
Jest to równoznaczne z wydłużeniem drogi optycznej o pół długości fali.
Dodatkowo musimy uwzględnić to, że aby fale spotkały się w zgodnej fazie i nastąpiło wzmocnienie,
różnica dróg optycznych tych promieni musi być wielokrotnością długości fali:
Tak więc na jasne prążki w świetle odbitym otrzymamy ostatecznie wzór:
Aby fale spotkały się w przeciwnej fazie i nastąpiło osłabienie,
różnica dróg optycznych tych promieni musi być nieparzystą wielokrotnością
połowy długości fali:
Daje to wzór na prążki ciemne w świetle odbitym:
Nieco inne wzory na wzmocnienie i osłabienie otrzymamy dla prążków 3 i 4
w świetle przechodzącym przez cienką warstwę. Jest tak dlatego, że promień, który odbija się (promień 4),
odbija się wyłącznie od powietrza - ośrodka rzadszego optycznie (punktami odbić są B i C).
Nie ma więc zmiany fazy na na przeciwną i nie ma potrzeby doliczania połówki długości fali
przy obliczaniu różnicy dróg optycznych.