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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

  1. 1Wähle Licht und Linse. Im Messmikroskop siehst du die Ringe um den Berührpunkt.
  2. 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.
  3. 3Tippe „Ring-Nr. und Durchmesser in die Tabelle“. Zähle die dunklen Ringe von innen, den dunklen Fleck in der Mitte nicht mitgezählt.
  4. 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. mDurchmesser Dm in mm
012345670,00,51,01,52,02,53,0m rm in mm2

Aufträge

  1. Warum ist die Mitte dunkel? Begründe mit den Phasensprüngen an Linse und Platte.
  2. Warum rücken die Ringe nach außen immer enger zusammen? Leite rm² = m · λ · R aus dem Pythagoras und der Bedingung für Dunkelheit her.
  3. 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?
  4. Bestimme den Krümmungsradius von Linse X mit Natriumlicht, danach die Wellenlänge von Lampe X mit einer bekannten Linse.
  5. Fülle den Spalt mit Wasser. Rücken die Ringe enger zusammen oder weiter auseinander? Um welchen Faktor ändern sich die Radien?
  6. 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“.

Üben in Minærva Noctua

Fragen und Aufgaben zu den passenden Abschnitten im Skript: