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Figure 2: Deux lames de microscope sont empilées pour former un « coin d’air », qui produit des franges sombres et claires (en haut). Une lentille convexe est placée au-dessus d’une lentille plate, qui produit des anneaux de franges claires et sombres (en bas).

Dans la version traditionnelle des anneaux de Newton, une lentille légèrement convexe est placée au-dessus d’une plaque de verre plate ou plate optique.

Figure 3: Une lentille légèrement convexe est placée au-dessus d’un plan optique.

Une lumière monochromatique est utilisée pour éclairer les lentilles. Cela peut être produit par n’importe quel laser. Du plastique givré est placé devant le laser pour diffuser la lumière.

La lumière traverse la lentille convexe. Il y a une petite poche d’air entre la lentille convexe et la lentille plate. Une partie de la lumière se reflétera à cette barrière. Le reste de la lumière se réfractera conformément à la loi de Snell.

Variable Nom
n indice de réfraction
θ angle entre la lumière et la normale

La lumière réfractée se reflète sur la lentille plate. Ces deux faisceaux de lumière seront à des points différents. Parce que la lumière traverse la lentille à plusieurs endroits, la lumière réfléchie interférera à la fois de manière constructive et déconstructive. C’est ce qui cause les franges sombres et lumineuses.

Pour plus d’informations sur la loi de Snell, voir les informations ici et l’interférence ici.

Figure 4: La lumière est courbée par la lentille convexe et réfléchie par la lentille plate. La lumière interfère et crée des franges sombres et lumineuses.

Le rayon des anneaux peut être trouvé avec l’équation suivante:

Variable Signification
rn rayon de l’anneau depuis le centre
R rayon de courbure de la lentille
N nombre d’anneaux observé
λ longueur d’onde de la lumière

Alternativement, le rayon de courbure pourrait être trouvé:

Les lames de microscope sont une variante de ce concept. Au lieu d’une lentille convexe sur une lentille plate, il y a deux lentilles inclinées l’une par rapport à l’autre. Ceci peut être réalisé en plaçant un morceau de cheveux ou un morceau de papier au bord des deux lames. Cela créera un coin d’air entre les deux lentilles.

Figure 5: Deux lentilles plates sont placées selon un angle qui forme des franges claires et sombres.

Comme avec la lentille convexe, la lumière se reflétera sous différents angles. Cependant, ils apparaîtront comme des anneaux partiels puisque la tache comprimée se trouve sur un bord au lieu du centre.

Variable Signification
n frange sombre regardée
x distance à la frange
l distance totale
t hauteur au n
h hauteur totale
d distance entre les franges sombres
λ longueur d’onde de la lumière
θ Angle

Il existe trois équations principales pour ce qui précède diagramme:

De là, une équation plus facilement résoluble peut être dérivée.

Cela permet de trouver l’angle, en utilisant la longueur d’onde de la lumière, et la distance entre les franges.

Les lames de microscope n’ont pas nécessairement besoin de cheveux ou de papier pour former un coin. En effet, les diapositives sont aléatoires, et elles ne reposeront pas complètement à plat les unes contre les autres, ce qui créera des poches d’air. Cependant, cela conduit à des motifs moins prévisibles, mais les équations ci-dessus peuvent être utilisées pour approximer les angles créés par les imperfections des diapositives.

Matériaux

  • Lames de microscope
  • papier
  • plastique givré
  • ruban
  • règle avec millimètres (en option pour la mesure)

Procédure

  1. Placez deux lames de microscope l’une sur l’autre avec un morceau de papier sur le bord.
  2. Collez du plastique sur le laser afin que le faisceau de lumière soit diffusé. Ce plastique doit être givré. Par exemple, pliez un sac (comme un sac ziplock) plusieurs fois.
  3. Faites briller la lumière sur les diapositives. Vous devrez peut-être ajuster l’angle, en fonction de l’endroit où vous vous tenez. C’est parfois difficile à voir en grands groupes.

Notes

  • Essayez de ne pas trop toucher les diapositives. Ils auront besoin de temps pour s’installer et former des modèles. Essayez également d’éviter les empreintes digitales et les rayures.
  • Les motifs de diffraction peuvent être formés sans utiliser un morceau de papier pour un coin d’air.
  • Plusieurs diapositives peuvent être utilisées pour créer des motifs plus compliqués.
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