什么是牛頓環(huán)?在光學(xué)上,牛頓環(huán)是一個(gè)薄膜干涉現(xiàn)象。光的一種干涉圖樣,是一些明暗相間的同心圓環(huán)。例如用一個(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。這些圓圈的距離不等,隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。
牛頓環(huán)的原理并不復(fù)雜,它一種光的干涉圖樣.是牛頓在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,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).圓環(huán)分布是中間疏、邊緣密,圓心在接觸點(diǎn)o.從反射光看到的牛頓環(huán)中心是暗的,從透射光看到的牛頓環(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個(gè)厚度均勻變化的圓尖劈形空氣簿膜,當(dāng)平行光垂直射向平凸透鏡時(shí),從尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉.同一半徑的圓環(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產(chǎn)生同一干涉條紋的干涉稱作等厚干涉.
牛頓在光學(xué)中的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)就是牛頓環(huán)。這是他在進(jìn)一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩問題時(shí)提出來的。牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了牛頓環(huán),并做了精確的定量測(cè)定,可以說已經(jīng)走到了光的波動(dòng)說的邊緣,但由于過分偏愛他的微粒說,始終無法正確解釋這個(gè)現(xiàn)象。事實(shí)上,這個(gè)實(shí)驗(yàn)倒可以成為光的波動(dòng)說的有力證據(jù)之一。直到19世紀(jì)初,英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊才用光的波動(dòng)說圓滿地解釋了牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)。
牛頓環(huán)在生產(chǎn)制造上有著很普遍的運(yùn)用:判斷透鏡表面凸凹、精確檢驗(yàn)光學(xué)元件表面質(zhì)量、測(cè)量透鏡表面曲率半徑和液體折射率。還可以應(yīng)用于光譜儀、把復(fù)合光分離成單色光的組成。