Question

20．把一個凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓某種單色光從上方射入（圖甲），這里可以看到明暗相間的同心圓（如圖乙所示）．這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這個同心圓叫做牛頓環(huán)．試探究牛頓環(huán)出現(xiàn)的原因．為了使牛頓環(huán)的直徑大些，應(yīng)該選用表面彎曲得厲害些的凸透鏡，還是選用表面不太彎的凸透鏡？試敘述你選擇的理由．

Answer 1

分析 從空氣層的上下表面反射的兩列光為相干光，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當(dāng)光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋．路程差等于空氣膜厚度的兩倍．使牛頓環(huán)的曲率半徑越小，出現(xiàn)亮條紋的這一厚度向中心偏移．從而得出圓環(huán)的半徑的變化．

解答 解：如圖（圖中凸透鏡的彎曲程度作了夸張）所示．凸透鏡的彎曲表面向上反射的光和下面的玻璃平面向上反射的光相互疊加，由于來自這兩個面的反射光的路程差不同，在有些位置相互加強，有些位置相互削弱，因此出現(xiàn)了同心圓狀的明暗相間的條紋．
為了使牛頓環(huán)的直徑大些，其實就是使相鄰的亮條紋（或暗條紋）的間距變大些，圖中光線1和2反射回來的光線干涉后形成亮條紋．它們對應(yīng)的空氣厚度差應(yīng)為0.5λ，若選用彎曲程度較大的凸透鏡，空氣厚度差為0.5λ的點的間距將變密，即亮條紋間距將變密，牛頓環(huán)的直徑變小，故應(yīng)選用彎曲程度較小的凸透鏡．
答：應(yīng)選用彎曲程度較小的凸透鏡．

點評 解了牛頓環(huán)的產(chǎn)生機理：光的薄膜干涉，根據(jù)產(chǎn)生亮紋的條件就可順利解決此類題目，故對物理現(xiàn)象要知其然更要知其所以然．