Mik a Newton gyűrűi?

A fizika legérdekesebb szakasza az optika. Nem csak informatív, hanem látványos is. Például Newton körei, amelyek hirtelen megjelennek a rendes fény áthaladása után egy egyszerű optikai rendszeren.

Isaac Newton furcsa jelenséget észlelt: ha egy egyenetlen oldalú közönséges sík-konvex lencsét helyez a tükör sima vízszintes felületére, akkor felülről láthatja az érintkezési ponttól eltérő gyűrűket. Mi ez és miért történik ez, a nagy tudós nem tudta megmagyarázni. Sokkal később megértettem Newton gyűrűinek megjelenésének okát ugyanaz a ragyogó fizikus, Jung. Az optika új felfedezéseire támaszkodva magyarázta ezt a jelenséget a fény hullámelméletével.

Hogy történik mindez?

Minden hullámnak megvan a maga rezgési frekvenciája, valamint az oszcilláció felső és alsó fázisa. Ha két monokróm fényfolyam (azonos frekvenciájú és amplitúdójú) egybeesik fázisokban, akkor a látható fény kétszer olyan erős, erősebb lesz. Ha nem egybeesnek a fél hullámban, akkor törölje egymást, és akkor semmi nem látható. A gyűrűk a fényhullámok erősítési és abszorpciós körének váltakozása.

Hogyan alakulnak ki? A fényhullámok áramlása (viszonylag párhuzamos) merőlegesen esik a lencse sík felületére, áthaladva rajta. A hullámok egy része az alsó domború felületről visszatükröződik, rész tovább halad, és a tükör vízszintes síkjából visszatükröződik. Érdemes megjegyezni, hogy a lencséből visszavert sugarak már nem térnek vissza a régi út mentén (a beesési szög megegyezik a visszaverődés szögével).

Az új módon visszatükröződve és visszatérve összeolvadnak azokkal a fényáramokkal, amelyek elérték a tükört és visszatértek ugyanolyan merőlegesen. Vagyis abban a pillanatban, amikor a "lemaradó" hullámok találkoznak a lencséből visszatükröző hullámokkal, előfordulhat, hogy amplifikáció (fázis-egybeesés) és törlés (amplitúdók abszorpciója). A gyűrűk közötti átmenet fokozatos és növekszik a középtől való távolság mellett, mivel az "extra" távolság fokozatosan növekszik az érintkezési ponttól a lencse széléig.