Fenomena Cincin Newton

Fenomena cincin Newton merupakan pola interferensi yang disebabkan oleh pemantulan cahaya di antara dua permukaan, yaitu permukaan lengkung (lensa cembung) dan permukaan datar yang berdekatan, Gambar 1 (a). Selaput tipis udara di antara permukaan-permukaan kaca yang berubah ketebalannya, dari nol di titik kontak hingga suatu nilai t di titik P. Jika jari-jari kelengkungan lensanya R, lebih besar daripadajarak r, dan jika sistemnya dilhat dari atas, maka sebuah pola cahaya dan cincin gelap serta cincin terang akan teramati, sepert yang ditunjukkan pada Gambar 1 (b).

Jika diamati dengan cahaya putih (polikromatis), terbentuk pola cincin dengan warna-warni pelangi karena cahaya dengan berbagai panjang gelombang berinterferensi pada ketebalan lapisan yang berbeda. Cincin terang terjadi akibat interferensi destruktif.

Gambar 1 (a) Gabungan sinar-sinar yang dipantulkan dari keping yang datar dan lensa yang melengkung menghasilkan pola interferensi yang dikenal sebagai cincin Newton (b) Foto cincin Newton

Efek interferensinya disebabkan oleh gabungan dari sinar 1 dipantulkan dari keping datar, dengan sinar 2 yang dipantulkan dari permukaan lengkung lensa. sinar 1 mengalami perubahan fase sebesar 180ᵒ akibat pemantulan (karena dipantulkan dari medium dengan indeks bias lebih tinggi), sedangkan sinar 2 tidak mengalami perubahan fase (karena dipantulkan dari medium dengan indeks bias lebih rendah). Dengan demikian, syarat-syarat terjadinya interferensi konstruktif dan destruktif masing-masing dapat diketahui dari Persamaan (3) dan (4), dengan n=1 karena selaput tipisnya adalah udara. Titik di O adalah gelap, seperti terlihat pada Gambar 1 (b), karena tidak terdapat beda lintasan dan perubahan fase totalnya disebabkan hanya oleh perubahan fase 180ᵒ akibat pemantulan.

Jika rongga (selaput film) berisi udara, maka r = mλ adalah  syarat untuk interferensi minimum, sehingga dari sini ternyata bahwa puncak lensa (titik pertemuan antara lensa dan keping gelas) adalah titik gelap.  Pola interferensi yang terjadi pada lapisan selaput tipis udara yang ada dibawah lensa, diatas kaca secara matematika dirumuskan sebagai berikut :

Perlu diingat bahwa panjang gelombang λ pada persamaan di atas adalah panjang gelombang cahaya dalam kaca (lensa) yang dapat dinyatakan dengan: λ = λ₀/r, di mana λ₀ adalah panjang gelombang cahaya di udara dan n adalah indeks bias kaca (lensa)

Gambar 2.  Pola interferensi yang tidak simetris ini menunjukkan berbagai kecacatan pada lensa dari sebuah perangkat cincin Newton.

Salah satu kegunaan penting dari cincin Newton adalah dalam menguji lensa optik dan kerataan suatu permukaan. Sebuah pola melingkar seperti yang digambarkan pada Gambar diperoleh  hanya pada saat lensanya diasah sedemikian rupa hingga ia simetris sempurna. Variasi-variasi dari kondisi simetris tersebut akan dapat menghasilkan suatu pola yang dinunjukkan pada Gambar 2. Variasi-variasi ini juga menunjukkan bagaimana lensanya harus diasah ulang dan dipoles ulang untuk mengurangi kecacatannya.