干涉圖案。 條款的最大值和最小值的

干涉圖案 - 它是由其中的是同相或異相彼此的光線引起的亮或暗的條紋。 當施加光波等被加入，如果它們的相位（以增加或減少的方向）一致，或它們彼此抵消，如果他們在反相。 這些現象被稱為建設性和破壞性的干擾，分別。 如果單色光束，都具有相同長度的波，通過兩個狹窄的縫隙，兩個得到的光束的可定向（該實驗由托馬斯·楊，英國科學家，誰，感謝他得出的結論是光的波動性在1801年首次進行的）其中代替兩個重疊斑點形成的干涉條紋在平面屏幕上 - 均勻地交替的亮區和暗區的圖案。 這種現象被用於，例如，在所有的光干涉儀。

疊加

波的疊加，描述重疊波的行為的定義特徵。 它的原理就在於，當在重疊在一起的兩個波的空間，產生的干擾等於個別干擾的代數和。 有時，在大擾動違反這條規則。 這個簡單的行為導致了一些被稱為干涉現象的影響。

干擾現象的特徵是兩個極端。 兩個波建設性最大值一致，並且它們在彼此同相。 疊加的結果是干擾的加強。 所得到的混合波的振幅等於個別振幅的總和。 相反，在最大單波破壞性干擾最小的第二一致 - 他們是在反對。 合成波的振幅等於它的組成部分的振幅之間的差。 在它們相等的情況下，它是完整的相消干涉，和總培養基的擾動是零。

楊氏實驗

兩個源的干涉圖案清楚地表明的重疊波的存在。 托馬斯·楊 認為，光-這服從疊加原理的波浪。 他的著名的成就是建設性和破壞性的實驗演示 光的干涉 在1801年年輕的實驗性質的現代版不同之處僅在於它使用相干光源。 激光照射均勻地在不透明表面的兩個平行狹縫。 光穿過它們，有一個遠程屏幕。 當狹縫之間的寬度比所述波長顯著越大，幾何光學規則觀察 - 看到在屏幕兩個發光區域。 但是，狹縫的方法衍射光並在屏幕上的波被疊加在彼此之上。 衍射是自身的光的波動性的結果，並且這種效應的另一個例子。

干涉圖樣

疊加原理確定照亮屏幕上所產生的強度分佈。 當從狹縫到屏的路徑差等於波長（0，λ，2λ，...）的整數發生干涉圖案。 這種差異可確保高點都在同一時間。 發生相消干涉時的路徑差等於波長一半的偏移的整數倍（λ/ 2，3λ/ 2，...）。 榮格使用幾何參數以顯示疊加導致一系列對應於相長干涉的區域，通過完全破壞性暗區分開相等間隔的條帶或高強度區域。

孔間距

一個重要的參數幾何形狀的兩個狹縫是光波長λ和比率D孔之間的距離。 如果λ/ d為遠小於1，帶之間的距離將是小的和重疊的效果沒有觀察到。 使用密縫，榮格能夠在明暗區域劃分。 因此，他確定的可見光顏色的波長。 他們的極小值，解釋了為什麼這些效果只能在一定條件下觀察到。 分建設性和破壞性干涉的區域，光波源之間的距離必須非常小。

波長

干涉效應的觀察是具有挑戰性的其他兩個原因。 大多數光源發出連續波長光譜，導致形成的彼此重疊，每個所述條帶之間的間隔的多個干涉圖案。 這消除了最顯著的效果，如完全黑暗的區域。

相干性

這種干擾會在一段長時間觀察，有必要使用相干光源。 這意味著，輻射源必須保持恆定的相位關係。 例如，相同頻率的兩個高次諧波始終具有在空間中的固定相位關係的各點 - 無論是同相或反相，或者在一些中間狀態。 然而，大多數的光源發出的真實諧波。 相反，它們發射光，其中，隨機相位變化發生每秒百萬次。 這樣的輻射被稱為非相干。

理想光源 - 激光

兩種非相干源的空間疊加的波干擾時仍觀察到，但干涉圖案具有隨機相移隨機變化，在一起。 光傳感器， 包括眼睛，不能註冊一個快速變化的圖像，並且只的時間平均強度。 激光束幾乎是單色的（米。E.單一波長的下設）和highly-。 它是觀測的干擾影響的理想光源。

頻率的測定

榮格1802後可見光的波長測量可以與可在計算其近似頻率時的光不夠精確的速度相關聯。 例如，綠光是等於約6×10 ¹⁴赫茲。 這比頻率更大的訂單很多機械振動。 為了比較，一個人可以聽到的聲音頻率高達2×4月^10日赫茲。 以什麼速度正好變化仍保持在未來60年是一個謎。

干涉薄膜

所觀察到的效果不限於由托馬斯楊使用的雙縫幾何形狀。 當有來自通過用波長相當的距離分開的兩個表面上的光線的反射和折射，發生在薄膜干涉。 所述膜的表面之間的作用可以發揮真空，空氣，液體或任何透明實心體。 在可見光干擾效應是由幾微米大小的限制。 所有的膜的已知的實例是泡沫。 反射的光從它，是兩個波的疊加 - 一個從所述前表面反射，而第二 - 在後面。 它們在空間上重疊，相互疊加。 取決於皂膜的厚度，兩個波可以建設性地或破壞性相互作用。 干涉圖案的完整的計算表明，對於光與λ長干涉被用於λ/ 4的膜厚度中觀察到的波長，3λ/ 4，5λ/ 4等，和破壞性 - ..λ/ 2，λ，3λ/ 2，...

公式計算

干擾現象很多用途，可以這麼理解與之相關的基本方程是非常重要的。 下面的公式允許與干擾有關，其最常見的兩種情況下的各種值的計算。

在位置燈條 年輕的實驗， ..即站點，建設性的干擾，可以用下式計算：y _為光。 =（λL/ D）M，其中λ - 波長; M = 1，2，3，...; d - 不狹縫之間的距離; L - 距離的目標。

..位置暗帶，即破壞性的相互作用領域為：y _{是黑暗的。} =（λL/ D）（M + 1/2）。

對於其他種類的干擾 - 在薄膜 - 長或相消疊加的存在決定了反射波的相移，這取決於膜的厚度和它的折射率。 第一方程描述不存在這種移位的情況下，第二 - 半波長的偏移：

2NT =Mλ;

2NT =（M + 1/2）λ。

在這裡，λ - 波長; M = 1，2，3，...; 噸 - 路徑在薄膜走過; N - 折射率。

觀察大自然

當太陽照在泡沫中，可以看到明亮的彩色條紋的，因為不同的波長經受相消干涉並且從反射移除。 剩餘的反射光表現為互補色的去除。 例如，如果破壞性干涉的結果為不存在紅色成分，反射將是藍色。 的油在水面上的薄膜產生類似的效果。 在自然界中，一些鳥類，其中包括孔雀和蜂鳥，和一些甲蟲殼的羽毛顯得更亮，而改變顏色，當你改變視角。 這裡光學物理是從薄的層狀結構或數組反射棒反射的光波的干涉。 類似地珍珠和殼是虹膜，由於從珍珠的多個層反射的疊加。 寶石如蛋白石，由從通過顯微鏡的球形顆粒形成規則的結構的光散射表現出美麗的干涉圖案。

應用

有在日常生活中的光的干涉現象，許多技術應用。 它們都是基於物理相機光學。 正常透鏡抗反射塗層是薄膜。 其厚度和光線的折射是如此選擇，以產生反射的可見光的相消干涉。 由薄膜用於傳遞一個窄波長範圍內僅輻射，因此多層的更專門的塗層被用作過濾器。 多層塗層也可用來增加天文望遠鏡的反射鏡的反射率，以及光學激光諧振器。 干涉 - 用於登記在相對距離的微小變化精確測量方法 - 基於光的變化和由反射光所產生暗帶的觀察。 例如，干涉圖案如何變化的測量，允許設置的光學部件的表面的曲率的光波長瓣。