牛頓�(huán),又�"牛頓�"。在光學(xué)上,牛頓�(huán)是一�(gè)薄膜干涉�(xiàn)�。光的一種干涉圖樣,是一些明暗相間的同心圓環(huán)。例如用一�(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸,在日光下或用白光照射時(shí),可以看到接觸點(diǎn)為一暗點(diǎn),其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán);而用單色光照射時(shí),則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不�,隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上透射和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋�
一種光的干涉圖�。是牛頓�1675年首先觀察到的。將一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放在一塊玻璃平板上,用單色光照射透鏡與玻璃板,就可以觀察到一些明暗相間的同心圓環(huán)。圓�(huán)分布是中間疏、邊緣密,圓心在接觸�(diǎn)O。從反射光看到的牛頓�(huán)中心是暗�,從透射光看到的牛頓�(huán)中心是明的。若用白光入射.將觀察到彩色圓環(huán)。牛頓環(huán)是典型的等厚薄膜干涉。凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一�(gè)厚度均勻變化的圓尖劈形空氣簿�,當(dāng)平行光垂直射向平凸透鏡�(shí),從尖劈形空氣膜�、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干�。同一半徑的圓�(huán)處空氣膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀。這種由同一厚度薄膜�(chǎn)生同一干涉條紋的干涉稱作等厚干涉�
牛頓在光�(xué)中的一�(xiàng)重要�(fā)�(xiàn)就是'牛頓�(huán)'。這是他在�(jìn)一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩問題時(shí)提出�(lái)��
在加工光�(xué)元件�(shí),廣泛采用牛頓環(huán)的原理來(lái)檢查平面或曲面的面型�(zhǔn)確度。在牛頓�(huán)的示意圖�,B為底下的平面玻璃,A為平凸透鏡�,其與平面玻璃的接觸�(diǎn)為O,在O�(diǎn)的四周則是平面玻璃與凸透鏡所夾的空氣氣隙。當(dāng)平行單色光垂直入射于凸透鏡的平表面�(shí)。在空氣氣隙的上下兩表面所引起的反射光線形成相干光。光線在氣隙上下表面反射(一是在光疏媒質(zhì)面上反射,一是在光密媒質(zhì)面上反射��
牛頓�(huán)�(shí)�(yàn)是這樣的:取來(lái)兩塊玻璃�,一塊是14英尺望遠(yuǎn)�用的平凸�,另一塊是50英尺左右望遠(yuǎn)鏡用的大型雙凸透鏡。在雙凸透鏡上放上平凸鏡,使其平面向下,�(dāng)把玻璃體互相壓緊�(shí),就�(huì)在圍繞著接觸�(diǎn)的周圍出�(xiàn)各種顏色,形成色�(huán)。于是這些顏色又在圓環(huán)中心相繼消失。在壓緊玻璃體時(shí),在別的顏色中心后現(xiàn)出的顏色,初次出�(xiàn)�(shí)看起�(lái)像是一�(gè)從周邊到中心幾乎均勻的色�(huán),再壓緊玻璃體時(shí),這色�(huán)�(huì)逐漸變寬,直到新的顏色在其中心現(xiàn)�。如此繼�(xù)下去�、第四、第五種以及跟著的別種顏色不斷在中心�(xiàn)�,并成為包在�(nèi)層顏色外面的一組色�(huán),后一種顏色是黑點(diǎn)。反之,如果抬起上面的玻璃體,使其離開下面的透鏡,色�(huán)的直徑就�(huì)偏小,其周邊寬度則增大,直到其顏色陸�(xù)到達(dá)中心,后�(lái)它們的寬度變得相當(dāng)大,就比以前更容易認(rèn)出和�(xùn)別它們的顏色��
牛頓�(cè)量了六�(gè)�(huán)的半徑(在其亮的部分�(cè)量),發(fā)�(xiàn)這樣一�(gè)�(guī)律:亮環(huán)半徑的平方值是一�(gè)由奇�(shù)所�(gòu)成的算術(shù)�(jí)�(shù),即1�3�5�7�9�11,而暗�(huán)半徑的平方值是由偶�(shù)�(gòu)成的算術(shù)�(jí)�(shù),即2�4�6�8�10�12。例凸透鏡與平板玻璃在接觸�(diǎn)附近的橫斷面,水平軸畫出了用整數(shù)平方根標(biāo)的距離:�1=1�2=1.41,�3=1.73,�4=2,�5=2.24等等。在這些距離處,牛頓觀察到交替出現(xiàn)的光的極大值和極小�。從圖中看到,兩玻璃之間的垂直距離是按簡(jiǎn)單的算術(shù)�(jí)�(shù)�1�2�3�4�5�6……增大的。這樣,知道了凸透鏡的半徑后,就很容易算出暗�(huán)和亮�(huán)處的空氣層厚度,牛頓�(dāng)�(shí)�(cè)量的情況是這樣的:用垂直入射的光線得到的�(gè)暗環(huán)的暗部分的空氣層厚度�1/189000英寸,將這�(gè)厚度的一半乘以級(jí)�(shù)1�3�5�7�9�11,就可以給出所有亮�(huán)的亮部分的空氣層厚度,即�1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它們的算術(shù)平均�2/178000,4/178000,6/178000……等則是暗環(huán)暗部分的空氣層厚度�
牛頓�(huán)裝置�(chǎn)生的干涉暗環(huán)半徑為√(kRλ) ,其中k=0,1,2…�
牛頓還用水代替空�,從而觀察到色環(huán)的半徑將減小。他不僅觀察了白光的干涉條�,而且還觀察了單色光所呈現(xiàn)的明間相間的干涉條紋�
牛頓�(huán)裝置常用�(lái)檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的準(zhǔn)確度.如果改變凸透鏡和平板玻璃間的壓�,能使其間空氣薄膜的厚度�(fā)生微小變�,條紋就�(huì)移動(dòng)。用此原理可以精密地�(cè)定壓力或�(zhǎng)度的微小變化�
按理�(shuō),牛頓環(huán)乃是光的波動(dòng)性的好證明,可牛頓卻不從�(shí)際出�(fā),而是從他所信奉的微粒說(shuō)出發(fā)�(lái)解釋牛頓�(huán)的形成。他�(rèn)為光是一束通過窨高速運(yùn)�(dòng)的粒子流,因此為了解釋牛頓環(huán)的出�(xiàn),他提出了一�(gè)“一陣容易反�,一陣容易透射”的�(fù)雜理�。根�(jù)這一理論,他�(rèn)�;“每條光線在通過任何折射面時(shí)都要�(jìn)入某種短暫的狀�(tài),這種狀�(tài)在光線得�(jìn)過程中每隔一定時(shí)間又�(fù)�,并在每次復(fù)原時(shí)傾向于使光線容易透過下一�(gè)折射�,在兩次�(fù)原之間,則容易被下一�(gè)折射面的反射。”他還把每次返回和下一次返回之間所�(jīng)過的距離稱為“陣�(fā)的間隔�。實(shí)際上,牛頓在這里所�(shuō)的“陣�(fā)的間隔”就是波�(dòng)中所�(shuō)的“波�(zhǎng)�。為什么會(huì)這樣呢?牛頓卻含糊地�(shuō):“至于這是什么作用或傾向,它就是光線的圓圈運(yùn)�(dòng)或振�(dòng),還是介�(zhì)或別的什么東西的圓圈�(yùn)�(dòng)或振�(dòng),我這里就不去探討了?�?/p>
牛頓�(huán)儀是由曲率半徑為R的待�(cè)平凸透鏡L和玻璃平板P疊裝在金屬框架F中構(gòu)�,如下右圖所�。框架邊上有三�(gè)螺釘H,用�(lái)�(diào)節(jié)L和P之間的接�,以改變干涉條紋的形狀和位�。調(diào)節(jié)H�(shí),螺釘不可旋得過�,以免接觸壓力過大引起玻璃透鏡迸裂、破�。右圖為牛頓�(huán)�(shí)物圖�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�168629�(gè)