Интерференция (от лат. Inter - взаимно, ferio - ударяю) - взаимное усиление или ослабление двух (или большего числа) волн при их наложении друг на друга при одновременном распространении в пространстве.
Интерференция - это одно из основных свойств волн любой природы: упругих (15), электромагнитных (16), в том числе и световых (16.5).
Интерференция от двух монохроматических источников одинаковой частотыИзобразим два точечных источника S1 и S2, излучающих монохроматические световые волны одинаковой частоты ω. Проанализируем, от чего зависит интенсивность света в точке пространства, удаленной от первого источника на расстояние r1, а от второго - на r2.
Пусть векторы E1 и E2 обеих световых волн колеблются в одной плоскости, тогда:
Т.к. r1= const, r2= const, то в точке наблюдения каждая световая волна см. (16.1.2.2) возбуждает свое гармоническое колебание:
Амплитуда результирующего колебания при сложении колебаний одинаковой частоты и одинакового направления была найдена в (14.3.2):
.
Интенсивность найдем, усреднив это выражение по времени:
,
здесь
- разность фаз колебаний, возбуждаемых в точке наблюдения источником S1 и S2.
18.1.1. Некогерентные волныЕсли <Cosδ> = 0, то I = I1 + I2- интенсивности складываются.
Такая ситуация наблюдается, если S1 и S2 - независимые источники, для них α1 и α2 у разных цугов (16.5.5) разные, длительность цуга ~ 10-8 с. При усреднении по промежутку времени ~ 10-1 с (время, характеризующее инерционность человеческого глаза) <Cosδ> = 0. Такие волны называют некогерентными.
18.1.2. Когерентные волны
Когерентные световые волны получают, разделив волну от одного источника на две. Эти две части одной волны уже будут когерентны ( α1 = α2, в пределах каждого цуга).
Тогда <Cosδ> = Cosδ = const, при фиксированных r1 и r2, следовательно:
.
18.1.2.1. Условия максимума и минимума на разность фаз δ
18.1.2.2. Оптическая разность ходаПусть для простоты, начальные фазы α1 и α2 интерферирующих волн равны нулю, тогда:
здесь λ0 = cT - длина световой волны в вакууме.
Оптической разностью хода называют величину:
.
Тогда:
.
18.1.2.3. Условия максимума и минимума на оптическую разность хода
После сокращения получим условия на Δ:
18.1.2.4. Положение максимумов и минимумов при интерференции от двух источниковS1 и S2 - когерентные источники света, имеющие одну и ту же начальную фазу колебаний.
Пусть показатели преломления n1 = n2 = 1, тогда оптическая разность хода Δ = r1 - r2. Из рисунка следует, что
Обычно L/d ~ 103, с учетом этого r1 + r2≈ 2L, тогда:
,
откуда
.
Положения максимумов получим, наложив на Δ условие максимума, см. (18.1.2.3).
Аналогично - для минимумов:
Расстояния между минимумами и максимумами одинаковы:
.
