[물리실험A+]뉴턴링의 원무늬

소개

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목차

/실험 목적/

/이론/

/실험 과정/

/실험 고찰/

본문내용

실험 목적
이 실험은 레이져에 의한 뉴턴의 원 무늬를 만들고 구면의 곡률반경을 측정하는 실험이다.
이 실험은 박막에 의한 빛의 간섭 무늬의 하나로 뉴턴링 또는 뉴턴 환이라고도 한다.
평면유리 위에 곡률반지름이 큰(몇 m 이상) 평볼록렌즈의 볼록면을 대고, 위쪽에서 거의 수직으로 빛을 조사하여 반사광 또는 투과광을 관측하면, 접촉점을 중심으로 여러 개의 동심원 무늬가 나타난다.
1665년 R. 훅에 의해 처음으로 관측되었으나, 그 후 뉴턴에 의해 원무늬의 반지름이 정밀하게 측정되었기 때문에 뉴턴의 원무늬라고 한다.
유리가 완전한 평면이되면 무늬도 완전한 동심원이 된다.

T. 영에 의한 빛의 파동설의 근거가 된 현상이며, 응용면에서는 이것에 의해 렌즈의 곡률이나 유리의 평탄도를 조사하는 데 이용된다.

이론
평면 유리면 사이에 얇은 공기층이 생긴다.
여기서 수직으로 파장이 λ인 단색광을 입사시키면 렌즈의 구면에서 반사한 빛과 유리판의 표면에서 반사한 빛이 서로 간섭을 일으켜 위에서 보면 둥근 간섭무늬가 나타난다.
그림 에서와 같이 어떤 점에서의 공기층의 두께 d와 원무의의 반경 r사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.

공기층이 얇기 때문에 입사된 빛과 렌즈의 구면이나 평면 유리판의 표면에서 반사한 빛은 나란히 진행할 것이다.
그러나, 평면 유리판의 표면에서 반사하는 빛은 밀도가 작은 매질에서 큰 매질로의 경계면의 반사이므로 위상이 π만큼 바뀌며 광로차는 λ/2 만큼 길어진다.
공기층을 통과하여 평면유리판에서 반사한 빛과 렌즈의 구면에서 반사한 빛 사이의 광로차는 2d + λ/2가 된다. 따라서, m번째의 어두운 원무늬의 반경 rm
과 빛의 파장과의사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다

참고자료

· 없음