Інтерференція
Інтерференція виникає, коли хвилі накладаються і їхні амплітуди додаються з урахуванням фази. Стійкий рисунок максимумів і мінімумів з’являється, коли джерела мають достатню когерентність; енергія при цьому не зникає в темних смугах, а перерозподіляється просторово.
Суперпозиція
У лінійному середовищі повне поле дорівнює сумі полів. Для двох гармонічних хвиль різниця фаз визначає результат: фаза 0 дає конструктивне підсилення, π — деструктивне послаблення, проміжні значення — проміжну інтенсивність.
Різниця ходу
Для однакової довжини хвилі конструктивна інтерференція виникає приблизно при Δ=mλ, а деструктивна — при Δ=(m+1/2)λ. Це геометричний спосіб перевести різницю відстаней у різницю фаз.
Дослід Юнга
Дві вузькі щілини, освітлені одним когерентним джерелом, дають смуги на екрані. Для малих кутів відстань між смугами приблизно λL/d, де L — відстань до екрана, d — відстань між щілинами. Це дозволяє вимірювати λ.
Когерентність
Два незалежні лампові джерела зазвичай не дають стабільних оптичних смуг, бо їхня фаза швидко й випадково змінюється. Когерентність має часовий і просторовий аспекти. Лазери корисні, але не є єдиним способом отримати когерентні пучки.
Тонкі плівки
Відбиття від верхньої та нижньої меж тонкої плівки інтерферують. Треба враховувати не лише різницю ходу 2nt cosθ, а й можливий фазовий стрибок π при відбитті від середовища з більшим показником. Саме тому мильні плівки та покриття мають кольори.
Енергія
У точках руйнівної інтерференції інтенсивність може бути малою, але це не означає знищення енергії. В інших напрямках інтенсивність збільшується. Повний енергетичний баланс зберігається, якщо врахувати весь простір і джерела.
Квантовий аспект
Окремі фотони або електрони, запущені один за одним через дві щілини, поступово формують інтерференційний розподіл імовірності, якщо інформація про шлях не руйнує когерентність. Це один із найяскравіших проявів квантової суперпозиції.
Видимість смуг
Контраст інтерференційних смуг залежить не лише від фази, а й від співвідношення інтенсивностей двох пучків та ступеня когерентності. Якщо один пучок набагато сильніший, мінімум не стане темним. Тому якісний інтерферометр потребує стабільної фази, добре узгоджених хвильових фронтів і контрольованого балансу інтенсивностей.
Вправа
Для двох щілин різниця ходу дорівнює 3λ/2. Чи очікується максимум чи мінімум?
Розв’язання
3λ/2=(1+1/2)λ, тобто півціле число довжин хвиль. Це умова деструктивної інтерференції і дає мінімум в ідеальному симетричному випадку.