Physics
มัธยมปลาย
中心が接していないニュートンリングについて
中心が接しているニュートンリングはとけるのですが、初めて中心が接していないものに出会いました。オからわからないのですが、中心が接しているかいないかの違いはなんでしょうか、
平凸レンズ
単色光
レンズ球面の中心
D
d
w
C 1
な固体
L
水平な台
図2
R
-円筒空洞
-容器
~(中華
辰王反射が起きる。
(2) 図2のように, 屈折率n (n>1)のガラスでできた直方体の上面を円柱状にくりぬいて円筒空洞をもつ容器を
作り,その容器を真空中で水平な台の上に置いた。 この容器の上に, 屈折率の平凸レンズを,凸面が下になるよう
に置いた。平凸レンズは,一方の面が平面で台と平行であり,もう一方の凸面が半径R の球面の一部になっている。
円筒空洞の底面の中心を点Cとし,レンズの凸面の中心を点Dとする。 点Cと点Dは距離 w (w > 0) だけ離れて
いる。波長を自由に変更できる単色光をレンズの真上から一様に当て、真上から反射光を観察すると,同心円状の
明暗のしま模様 (ニュートンリング) が観察された。 平凸レンズの平面,および容器と台が接する面での光の反射の
効果は無視できる。
=
単色光の真空での波長が入のとき、ニュートンリングの中心部分は最も暗くなった。点Cで反射した光と点で
反射した光が弱め合って暗くなるwの条件は、 と任意の正の整数を使ってw (エ)となる。また,図2に
示すように,円筒の中心軸から距離Lの場所でのレンズ凸面と円筒空洞底面との間の距離をd とする。 d-wはR
L²
に比べて十分に小さいので, d = w + と近似できる。この近似式,および2つの反射光が強め合う光路差の
条件より, 中心部分から数えて4番目の明環の半径は, R, 1 を使って (オ) となる。 ただし (オ)は円筒空洞の
半径よりも小さい。 単色光の真空での波長を入から徐々に大きくすると, ニュートンリングの中心が一度明るくなり,
真空での波長が入」 のときに再び最も暗くなった。この結果から, w は, 1, 11 を使って(カ)となる。
2R
次に,円筒空洞を屈折率n (n>n) の透明な液体で満たした。 真空での波長が入である単色光を真上から一様に
当て、真上から反射光を観察すると,ニュートンリングの中心部分が最も暗くなった。 中心部分から数えて4番目の
明環の半径をL」 とおくと,Lは(オ)の(キ)倍となる。円筒空洞を液体で満たした状態で, 真空での波長を入
から徐々に小さくすると,ニュートンリングの中心が徐々に明るくなり,真空での波長が入2 に達したとき最も明る
くなった。この過程において, 真空での波長が入のとき半径L」であった明環は,波長の変化とともに徐々に小さく
なり,真空での波長が入2に達したとき,その半径は n1, A2, R を使って(ク)となった。
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