Условие
13.1.11. Если между точечным источником и экраном поместить трубу с гладкой внутренней поверхностью, то на экране возникнет система концентрических колец. Объясните причину их возникновения.
Решение
Появление системы концентрических колец на экране при помещении трубы с гладкой внутренней поверхностью между точечным источником света и экраном объясняется интерференцией световых волн, отражающихся от внутренних стенок трубы.
Лучи от точечного источника падают на внутреннюю поверхность трубы и отражаются под разными углами. Эти отражённые лучи интерферируют с прямыми лучами, идущими от источника к экрану.
Прямые лучи и лучи, отражённые от стенок трубы, имеют разную оптическую длину пути. В зависимости от разности хода (Δ) возникает усиление (максимум) или ослабление (минимум) света в определённых точках экрана.
Поскольку труба имеет цилиндрическую симметрию, интерференционные максимумы и минимумы формируют концентрические кольца (аналогично кольцам Ньютона, но в другой геометрии).
Яркие кольца соответствуют условию усиления (Δ = mλ), тёмные — ослаблению (Δ = (m + ½)λ).
Если источник белый, кольца могут быть цветными из-за дисперсии (разные длины волн интерферируют под разными углами).
Ответ
Концентрические кольца возникают из-за интерференции между прямым светом и светом, отражённым от внутренней поверхности трубы. Это явление аналогично интерференционным картинам в тонких плёнках или кольцам Ньютона, но в цилиндрической геометрии.