Radius heller Newton-Ringe berechnen

Geben Sie eine nicht negative Ringordnung, die Wellenlänge in Nanometern und den Krümmungsradius der plankonvexen Linse in Metern ein. Der Rechner berücksichtigt den Phasensprung am dünnen Film, liefert den Radius in Metern und Millimetern und gibt außerdem den Ringdurchmesser aus. Für den ersten hellen Ring wird die Ordnung null verwendet. Durch diese ausdrücklich genannte Konvention lassen sich Laborrechnungen und Bezeichnungen gemessener Ringe zuverlässig vergleichen.

Wählen Sie die Ordnung des hellen Rings einheitlich

Newton-Ringe entstehen, wenn Licht an den beiden Grenzflächen des dünnen Luftfilms zwischen einer schwach gekrümmten Linse und einer ebenen Glasfläche reflektiert wird. Bei der Beobachtung im reflektierten Licht bewirkt eine der Reflexionen einen Phasensprung um einen halben Zyklus. Deshalb ist die Kontaktstelle im idealen Aufbau dunkel, während helle Ringe zwischen aufeinanderfolgenden dunklen Ringen auftreten. Dieser Rechner bezeichnet den ersten hellen Ring als Ordnung null und verwendet den Faktor m plus ein halb. Geben Sie 0 für die innerste helle Linie, 1 für die nächste und entsprechend höhere Werte für weitere Ringe ein. Diese Konvention ist wichtig, weil manche Laborunterlagen den ersten sichtbaren hellen Ring als Ring 1 bezeichnen, obwohl der algebraische Index ihrer Formel bei null beginnt. Nummeriert Ihre Quelle die hellen Ringe ab eins, ziehen Sie vor der Eingabe eins ab. Prüfen Sie zudem, ob Sie tatsächlich einen hellen reflektierten Ring messen und nicht einen dunklen reflektierten oder einen transmittierten Ring, denn dafür gelten andere Bedingungen. Eine einheitliche Ordnungsdefinition verhindert einen systematischen Fehler von einer halben Ordnung, der sich weder durch einen Einheitenwechsel noch durch Rundung des Endergebnisses beheben lässt.

Geben Sie Wellenlänge und Krümmung in den genannten Einheiten ein

Tragen Sie die Wellenlänge in Nanometern und den Krümmungsradius der Linse in Metern ein. Eine typische monochromatische Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt bei einigen hundert Nanometern, während der Krümmungsradius einer plankonvexen Laborlinse von einem Bruchteil eines Meters bis zu mehreren Metern reichen kann. Vor Anwendung der Formel rechnet das Werkzeug die Wellenlänge in Meter um, sodass der berechnete Radius dimensionsrichtig ist. Verwenden Sie die Vakuumwellenlänge, sofern Ihr Versuch nicht ausdrücklich eine Wellenlänge in einem anderen Medium definiert. Die Standardgleichung setzt einen Luftfilm mit einem Brechungsindex von ungefähr eins, senkrechten oder nahezu senkrechten Einfall, eine sphärische Linsenfläche und eine gegenüber dem Krümmungsradius sehr geringe Filmdicke voraus. Der Linsenradius ist nicht der physische Radius der kreisförmigen Linsenöffnung, sondern der Radius der Kugel, aus der die gekrümmte optische Fläche hervorgeht. Üblicherweise nennt ihn der Hersteller; alternativ wird er unabhängig mit einem Sphärometer bestimmt. Die Eingaben müssen positiv und endlich sein, weil eine Wellenlänge oder ein Krümmungsradius von null oder mit negativem Vorzeichen in diesem Modell keine physikalische Bedeutung hat.

Deuten Sie den berechneten Radius und Durchmesser

Die Berechnung verwendet r_m zum Quadrat gleich Klammer auf m plus ein halb Klammer zu mal Wellenlänge mal R. Dabei ist r_m der Radius des hellen Rings, m die bei null beginnende helle Ordnung und R der Krümmungsradius der Linse. Der ausgegebene Radius bezeichnet den Abstand von der Kontaktmitte bis zur ausgewählten hellen Linie, nicht die Strecke über den gesamten Ring. Zum Vergleich mit Mikroskop- oder Kameramessungen liefert der Rechner zusätzlich den Durchmesser, der dem Doppelten des Radius entspricht. Die Werte werden in Metern und Millimetern ohne vorgeschriebene Anzeigerundung ausgegeben, damit nachfolgende Software die für den Versuch angemessene Genauigkeit wählen kann. Reale Ringe können wegen Staub, unvollständigem Kontakt, nicht sphärischen Flächen, schräger Beleuchtung, breitbandigem Licht oder einer Flüssigkeit im Zwischenraum von der idealen Vorhersage abweichen. Soll ein unbekannter Krümmungsradius oder eine unbekannte Wellenlänge bestimmt werden, ist die Messung mehrerer Ringe mit einer Anpassung des Radiusquadrats gegen die Ordnung meist belastbarer als eine einzelne Interferenzlinie. Dieses Werkzeug führt nur die Vorwärtsrechnung des Idealmodells aus; es passt keine Messdaten an und schätzt keine Unsicherheit.