뉴턴 링

뉴턴 링

1.실험목적

단색광에 의하여 뉴턴의 원 무늬를 만들고 구면의 곡률반경을 측정한다. 또한 이렇게 알려진 곡률반경의 값과 회절무늬로부터 미지의 파장을 측정한다.

 

2.관련이론

평면 유리판 위에 곡률반경(R)이 큰 볼록렌즈를 올려놓으면 렌즈의 곡면과 유리면사이에 얇은 공기층이 생긴다. 여기에 수직으로 파장이 인 단색광을 입사시키면 렌즈의 구면에서 반사한 빛과 유리판의 표면에서 반사한 빛이 서로 간섭을 일으켜 위에서 보면 둥근 간섭무늬가 나타난다. n차의 어두운 링의 반경r과 공기층의 두께 d 및 평면-볼록 렌즈의 곡률반경 R사이에는 다음의 관계가 있다.

이 때 d의 값은 무시할 수 있을 만큼 작으므로 로 표현할 수 있다.

평면유리판의 표면에서 반사되는 빛은 밀도가 작은 공기에서 밀도가 큰 유리로의 경계면의 반사이므로 위상이 만큼 바뀌며 광로차는 만큼 길어진다. 그러므로 공기층을 통과해 평면 유리판에서 반사된 빛과 렌즈의 구면에서 반사된 빛 사이의 광로차는가 된다. 반사될 때마다 위상이 만큼 변하므로 광로차가 반정수배일 때마다 소멸간섭을 하게 된다. 

이러한 사실들을 종합하면 (m =0, 1, 2, 3...)이 됨을 알 수 있다.( =어두운 무늬의 반경)

 

3. 일상생활에서 곡률측정법이 유용하게 쓰일 수 있는 분야는 콘택트렌즈와 안경이 있을 수 있다. 특히 콘택트렌즈의 곡률반경은 렌즈의 구부러진 정도로 기준치보다 크거나 작으면 안구의 각막곡률에 맞지 않아 안구에 통증, 충혈, 이물감을 일으킬 수 있으며, 두께는 기준치보다 두꺼우면 안구의 눈물순환을 방해해 산소공급이 떨어져 건조감과 각막부종 등을 일으킬 수 있고 기준치보다 얇으면 시력교정 능력이 줄어들거나 렌즈가 쉽게 찢어질 수 있으므로 제작 시 주의하여야한다.