В основе формирования колец Ньютона лежат физические принципы интерференции света. 12

Интерференционная картина в виде колец возникает при отражении света от двух поверхностей, одна из которых плоская, а другая имеет относительно большой радиус кривизны и соприкасается с первой (например, стеклянная пластинка и плосковыпуклая линза). 2 Если на такую систему в направлении, перпендикулярном плоской поверхности, падает пучок монохроматического света, то световые волны, отражённые от каждой из упомянутых поверхностей, интерферируют между собой. 2

Светлые кольца возникают в местах, где разность фаз между прямым и дважды отражённым лучами (в проходящем свете) или между лучами, отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (в отражённом свете), равна 2πn (то есть разность хода лучей равна чётному числу полуволн). 1 Тёмные кольца образуются там, где разность фаз равна (2n+1)π. 1 Разность фаз лучей определяется толщиной зазора с учётом изменения фазы световой волны при отражении. 1

Например, при отражении от границы воздух — стекло фаза меняется на π, а при отражении от границы стекло — воздух фаза остаётся неизменной. 1