Интерференция световых волн

Ответы на вопросы о кольцах Ньютона:

1. Как изменится картина интерференции, если пространство между пластинкой и линзой заполнить прозрачной жидкостью?

При заполнении пространства жидкостью с показателем преломления больше, чем у воздуха, оптическая разность хода лучей изменится. Это приведет к уменьшению радиусов интерференционных колец. Формула для радиуса k-го темного кольца в воздухе: rₖ = √ (k x lambda x R), где lambda; - длина волны света, R - радиус кривизны линзы. При использовании жидкости в формуле появится показатель преломления n жидкости: rₖ = √(k x lambda x R/n).

2. Почему кольца расположены неравномерно: расстояние между кольцами уменьшается по мере удаления от центра? Что нужно сделать, чтобы расстояния между кольцами были одинаковыми?

Расстояние между кольцами уменьшается, потому что разность хода лучей, отраженных от соседних колец, меняется неравномерно. С увеличением расстояния от центра линзы увеличивается и толщина воздушного клина, а значит, и разность хода.

Чтобы получить одинаковые расстояния между кольцами, нужно использовать не сферическую линзу, а клиновидную пластинку. В этом случае толщина воздушного клина будет меняться линейно, и кольца будут расположены равномерно.

3. Почему при рассмотрении интерференции не принимаются во внимание лучи, отраженные от верхней грани линзы и нижней грани пластинки?

Лучи, отраженные от верхней грани линзы и нижней грани пластинки, создают интерференционную картину, которая намного менее контрастна, чем картина, создаваемая лучами, отраженными от нижней поверхности линзы и верхней поверхности пластинки.

Это объясняется тем, что разность хода лучей, отраженных от граничных поверхностей линзы и пластинки, намного больше длины волны света, что приводит к размытию интерференционной картины.

4. Почему интерференционные кольца образуются в очень малой области вблизи точки соприкосновения линзы и пластинки?

Интерференция наблюдается только тогда, когда разность хода интерферирующих лучей не превышает длины когерентности света.

В области, удаленной от точки соприкосновения линзы и пластинки, толщина воздушного клина становится больше длины когерентности, и условия для интерференции не выполняются.

5. Почему иногда форма колец отличается от окружности?

Форма колец может отличаться от окружности из-за дефектов линзы или пластинки, а также из-за неравномерного прижатия линзы к пластинке. Например, если линза имеет царапину, то кольца будут деформированы вблизи этой царапины.