Інтерференція світла. Когерентність

Якщо в просторі поширюються дві хвилі, то в кожній точці результуюче коливання являє собою геометричну суму коливань, відповідних кожної з складаються хвиль. Це твердження називається принципом суперпозиції хвиль. Принцип суперпозиції хвиль дотримується зазвичай з великою точністю і порушується тільки при поширенні хвиль в якому-небудь середовищі, якщо амплітуда (інтенсивність) хвиль дуже велика.

Фізично зміст принципу суперпозиції для електромагнітних хвиль означає, що якщо в середовищі поширюється кілька електромагнітних хвиль, то середовище реагує на кожну хвилю так, як ніби інших хвиль немає. Математично це означає, що напруженість електричного поля і індукція магнітного поля в будь-якій точці простору і в будь-який момент часу дорівнюють відповідно векторній сумі напруженостей і магнітних індукцій всіх полів в даній точці. До найбільш цікавим і красивим явищам, які виникають внаслідок суперпозиції хвиль, відносяться явища інтерференції і дифракції світла, що є найбільш яскравими проявами хвильової природи світла.

Під інтерференцією світла розуміють широке коло явищ, в яких при накладенні світлових пучків результуюча інтенсивність в будь-якій точці не дорівнює сумі інтенсивностей окремих пучків. В результаті інтерференції відбувається перерозподіл енергії в просторі: в одних місцях інтенсивність світла більше суми інтенсивностей двох або декількох хвиль, в інших – менше. Тому інтерференційна картина представляє чергування світлих і темних смуг. При використанні білого світла інтерференційні смуги виявляються забарвленими в різні кольори спектру.
З інтерференційними явищами ми стикаємося досить часто: кольори масляних плям на мокрому асфальті, кольори мінливості на поверхні загартованих металів (рис. 2.1), райдужна забарвлення мильних бульбашок (рис. 2.2), химерні кольорові малюнки на крилах бабки (рис. 2.3) – все це прояви інтерференції світла.

Явище інтерференції можна спостерігати на хвилях будь-якої природи: пружних (наприклад, звукових хвилях або вільних на поверхні води) електромагнітних (наприклад, радіохвиль або світлових хвиль). Однак повсякденний досвід вчить, що інтерференцію світла в дійсності спостерігати не просто. Якщо в кімнаті горять дві однакові лампочки, то в будь-якій точці складаються інтенсивності світла і ніякої інтерференції не спостерігається. Для спостереження інтерференції будь-яких хвиль потрібне виконання певної умови: хвилі повинні бути когерентними.

Посилання на основну публікацію