Інтерференція світла

Явище інтерференції притаманне всім видам хвиль: звуковим, електромагнітним та іншим. Стало бути, якщо світло має хвильовими властивостями, то накладання двох пучків світла може призвести не тільки до посилення, а й до ослаблення світла, або ж, іншими словами, виникає інтерференція світла. А значить, спільна дія двох світлових пучків може призвести до виникнення темряви, або, висловлюючись фігурально, світло плюс світло може дати темряву. Досвід підтверджує цей висновок.

Отримати систему когерентних світлових хвиль можна, якщо пучок світла, що виходить від джерела, яким-небудь способом розчленувати на два пучки і потім обидва ці пучка звести разом, при цьому світлові пучки проходять різні шляхи-цим створюється різниця ходу, і при накладенні пучки интерферируют.

Існують різні способи, що дозволяють здійснити зазначені умови.

В одному з дослідів французького фізика Френеля пучок світла точкового джерела розділяється на два пучки за допомогою двох дзеркал, поставлених один до одного під кутом, близьким 180 °.

Світлові промені від джерела S йдуть до екрану АА. Прямі промені не потрапляють на екран, так як їх затримує перегородка КК.

До екрану від джерела S приходять світлові хвилі, які йдуть по двох шляхах різної довжини і тому запізнюються відносно один одного. Хвилі, які йдуть від S і відображаються дзеркалами I і II, являють собою дві системи когерентних хвиль SB? OC? C? і SB? OC? C ?, як би виходять від джерела S? і S ?, які є помилковими зображеннями S в дзеркалах I і II.

У просторі ОС? С ?, чергуються темні і світлі смуги.

Описаний досвід Френеля зі спостереження за таким явищем як інтерференція світла принципово простий, проте технічно здійснити його важко.

Розщеплення світлового пучка на два пучки з наступним накладенням один на одного має місце і при освітленні променями світла тонких плівок. Дуже легко спостерігається інтерференція світла в тонких плівках мильних бульбашок. Отримавши на дротяної рамці мильну плівку і освятив її червоним світлом від джерела, за допомогою збирає лінзи спроеціруем нашу плівку на екран. На екрані зображення плівки спочатку здається рівномірно освітленим. Але в міру стоншення плівки внаслідок стікання води (спочатку у верхніх, а потім в інших частинах її) з`являються чергуються горизонтальні темні і червоні смуги. При подальшому стоншенні плівки спостережувана картина змінюється: на місці темних смуг з`являються червоні і навпаки. Аналогічні картини спостерігалися б і при освітленні мильної плівки будь-яким однорідним світлом. Такі ж картини спостерігалися б при освітленні плівок інших речовин, наприклад нафтових плівок на поверхні води.

Які ж явища відбуваються на мильній плівці при висвітленні її однорідним світлом? Паралельні промені світла падають на плівку. Відбившись від верхньої і нижньої її кордонів і придбавши при цьому різниця ходу, відбувається інтерференція світла променів при накладенні один на одного. Якщо їх зібрати лінзою, то на екрані отримаємо ряд світлих смуг, який розділений темними проміжками. При висвітленні плівки білим світлом інтерференційна картина виходить різнобарвною. Це є наслідок складності білого світла, до складу якого входять хвилі різної довжини, що утворюють при інтерференції максимуми і мінімуми світла в різних місцях.

Наявність чергуються світлих і темних смуг монохроматичного світла, а також суцільних спектрів у разі освітлення білим світлом вказує на його хвильові властивості.

Саме широке застосування інтерференції світла знайшло в просвітління оптики. Що ж це таке?

Світло, яке падає на лінзу, частково відбивається назад-частка відбитого світла зазвичай становить кілька відсотків. Об`єктиви сучасної оптичної техніки являють собою системи лінз. В результаті відображень на поверхні кожної лінзи відбувається значне ослаблення світла. Для того щоб зменшити такий ефект, на поверхню кожної лінзи наносять інтерференційне покриття у вигляді тонкої плівки.

Товщина покриття підбирається так, щоб відбиті хвилі були зрушені на полволни і, інтерферіруя, погасили один одного. Тоді не буде втрат на відбиття, і вся світлова енергія пройде через лінзу. Зображення вийде більш яскравим - оптика «прояснюється».