Physik-LK · Skript 4 · Wellenoptik
Newtonsche Ringe
Eine schwach gewölbte Linse (Krümmungsradius R) liegt auf einer ebenen Glasplatte. Der Luftspalt ist im Berührpunkt null und wird nach außen immer schneller dicker: Im Abstand r gilt nach Pythagoras d ≈ r²2R. Mit einem Phasensprung (an der Platte) ist Δs = 2d + λ2; dunkel wird es bei 2d = m · λ. Daraus folgen die Radien der dunklen Ringe rm² = m · λ · R. Die Mitte ist dunkel.
So gehst du vor
- 1Wähle Licht und Linse. Im Messmikroskop siehst du die Ringe um den Berührpunkt.
- 2Ziehe Zeiger L auf den linken und Zeiger R auf den rechten Rand desselben dunklen Rings (genau auf die dunkelste Stelle). Feinschritte mit den Knöpfen.
- 3Tippe „Ring-Nr. und Durchmesser in die Tabelle“. Zähle die dunklen Ringe von innen, den dunklen Fleck in der Mitte nicht mitgezählt.
- 4Miss mindestens fünf Ringe. Das Diagramm zeigt r² über m; die Steigung liefert λ · R.
Zeiger L
−1,00 mm
Zeiger R
1,00 mm
Durchmesser D
2,00 mm
Die Mitte der Ringe liegt nicht genau auf der Skalenmitte. Deshalb misst man den Durchmesser und nicht den Radius.
Licht
Linse
Spalt gefüllt mit
Sichtfeld
Zeiger R fein verschieben
Auswertung: r² über der Ringnummer m
Das Diagramm rechnet rm² = (Dm2)² aus. Ringnummer bei Bedarf in der Tabelle korrigieren. Linse, Licht und Spalt während der Messreihe nicht ändern.
| Nr. | dunkler Ring Nr. m | Durchmesser Dm in mm |
|---|
Aufträge
- Warum ist die Mitte dunkel? Begründe mit den Phasensprüngen an Linse und Platte.
- Warum rücken die Ringe nach außen immer enger zusammen? Leite rm² = m · λ · R aus dem Pythagoras und der Bedingung für Dunkelheit her.
- Natriumlicht, R = 1,00 m: Miss die ersten sechs dunklen Ringe und bestimme R aus der Steigung. Wie dick ist der Luftspalt am fünften dunklen Ring?
- Bestimme den Krümmungsradius von Linse X mit Natriumlicht, danach die Wellenlänge von Lampe X mit einer bekannten Linse.
- Fülle den Spalt mit Wasser. Rücken die Ringe enger zusammen oder weiter auseinander? Um welchen Faktor ändern sich die Radien?
- Weißes Licht: Warum sieht man nur wenige farbige Ringe? Welche Farbe hat der innere Rand des ersten hellen Rings, welche der äußere?
Theorie: Wellenoptik-Skript, Kapitel „Interferenz an dünnen Schichten“, Abschnitt „Newtonsche Ringe“ (Zusatz), dazu die Skriptaufgaben „Newtonsche Ringe“ und „Luftkeil zur Ebenheitsprüfung“.