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物理実験のニュートン環(ニュートンリング)についての質問です

simply_white_2さん

物理実験のニュートン環(ニュートンリング)についての質問です

ニュートン環を単色光で観察したが、この時、ニュートン環は単純な明暗の環が半径の増加につれて間隔を狭めながらどこまでも続いていた。実験室の蛍光灯(白色光)でニュートン環を作り観察せよ

Q.ニュートンリングが単色光の場合のように半径が大きなところまで、ずっと見えているか。
⇒白色光の場合、単色光のように半径が大きなところまでずっとは見る事は出来なかった


この場合に、単色光と白色光のニュートン環が見える半径に違いがある理由は何故なのでしょうか?
(ニュートン環の色が関係しているようなのですが。。。白色光の色?)

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ベストアンサーに選ばれた回答

xyzqwertyuiop1さん

白色光は様々な波長の光が重なったものであるため波長の違いによってニュートンリングがいろいろな色に分かれて見える。
つまり赤色緑色青色の単色光を同時に入射させたと考える
単色と違い明線や暗線の幅自体が広くなるので半径が広くなるほど不明確になる

質問した人からのコメント

  • なるほど。ありがとうございました。
  • コメント日時:2007/12/26 13:14:35

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svkrtさん

前の方の回答だとちょっと誤解を招きそうなので捕捉させてください。

ニュートンリングの明暗の模様は、
http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~masako/exp/newton/daikyou/riron.html
のサイトが詳しいですが、光路差が波長の整数倍のとき暗くてそこからλ/2だけずれると強くなるんですよね
(この辺は教科書の話ですし、上記サイトにあるので私は詳しく書きません)

白色光ではいろいろな波長の光が混ざってます。つまり、色々な値のλが混ざってきます。たとえば波長の短い青い光と、波長の長い赤い光では、波長λの値が1.5倍程度違います。

青い光(波長λ1)のときは r^2=(m+1/2)・λ1R のとき
赤い光(波長λ2)のときは r^2=(m+1/2)・λ2R のとき

強いリングが現れることになりますが、波長が違うので明るいリングの半径が異なるのが一目瞭然です。
とりあえず面倒なので λ2=1.5λ1 としてグラフを描くとこんな感じでしょうか
http://wadatsumi.cocolog-nifty.com/RB.GIF
縦軸が1に近いところが明るい部分、0に近いのが暗い部分です。
(横軸はちょっと変ですので無視してください…直す時間がなかった)

白色光では波長λが連続的に分布しているので、この足し合わせを可視光の波長分全部について行うことになりますが、そうするといろいろな光どうしで打ち消しあってしまい、明暗のメリハリが消えてしまいます。
http://wadatsumi.cocolog-nifty.com/G.GIF
最終的に0.5位の高さに落ち着きますが、これはリングにならずに全体的にぼうっ明るい状態を示してるんでしょう。

このようにいろいろな波長の光を足してしまうと強めあう条件が異なるのでリングが消えてしまいます。

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  • 編集日時:2007/12/21 18:22:46
  • 回答日時:2007/12/21 18:19:25

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