高校物理

高校物理
5分でわかる!ニュートンリング

11
Movie size

5分でわかる!ニュートンリング

11

子どもの勉強から大人の学び直しまで
ハイクオリティーな授業が見放題

カンタン登録1分

この動画の要点まとめ

ポイント

ニュートンリング

波動33 ポイント1 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
lecturer_avatar

今回は、運動方程式を考えたニュートンが発見した現象 ニュートンリング について解説していきます。

平凸レンズとガラス板の間の空気層で干渉が起こる

lecturer_avatar

平面ガラスの上に、一方が平面で、他方が半径Rの球面の平凸レンズを重ね、上から光を当てることを考えます。

波動33 ポイント1 図

lecturer_avatar

すると、図のように、レンズとガラスの板に挟まれた空気の層ができ、 反射光による干渉 が生じます。平面ガラスと平凸レンズの接点を中心に、明るい環と暗い環が交互に現れる縞模様ができあがるのです。この縞模様を ニュートンリング と呼びます。

強め合い・弱め合いの条件式

lecturer_avatar

ニュートンリングにおける強め合い・弱め合いの条件式を求めていきましょう。平面ガラスと平凸レンズの接点から空気層までの距離をrとし、空気の厚みdは半径Rより非常に小さいとします。

波動33 ポイント1 図

lecturer_avatar

2つの反射光のうち、「空気層→ガラス板」へと向かうときの反射のみ、光の位相が逆になるので、m=0,1,2……とすると干渉条件は次のようになりますね。
強め合い 2d=(λ/2)×2m
弱め合い 2d=(λ/2)×(2m+1)

dをrとRで表すと……

lecturer_avatar

さらに、空気の厚みdをrとRで表すことを考えます。

波動33 ポイント1 図

lecturer_avatar

Rを斜辺とする直角三角形において、三平方の定理より、
R2=(R−d)2+r2
⇔2Rd-d2=r2
⇔2Rd(1−d/2R)=r2
このとき、d≪Rなのでd/2R≒0だと近似して、
2Rd=r2
したがって、空気の厚みdは
d=r2/2R
と求められました。

リングなので明線、暗線ではなく、明輪、暗輪

lecturer_avatar

空気の厚みdの2倍が距離差になるので、強め合い・弱め合いの条件式は下のようになります。

波動33 ポイント1 クマさんのまとめ

lecturer_avatar

空気の厚みが同じ部分は同じ明るさになります。空気の厚みはrで決まり、rが同じ部分は上から見ると輪に見えるため、それぞれ 暗輪明輪 と言います。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

ニュートンリング
11
友達にシェアしよう!
Logo black
Register description
  • すべての授業の「要点まとめノート」「問題・解答」をPDF無料ダウンロードできる
  • 学校で使っている教科書にあわせて勉強できる
  • わからないところを質問できる

      会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
      ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
      こちらをご覧ください。

      この授業のポイント・問題を確認しよう

      波動

      Logo black
      Register description

          会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
          ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
          こちらをご覧ください。

          反射を含む干渉

          Logo black
          Register description

              会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
              ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
              こちらをご覧ください。

              高校物理