3. Интерференция света.

И н т е р ф е р е н ц и е й света называется явление наложения двух (или нескольких) световых волн одинакового периода, в одной точке, в результате чего наблюдается увеличение или уменьшение амплитуды слагаемых волн.

Наш глаз увидит эффект при сложении световых волн, если этот эффект будет продолжаться достаточно долго. Это возможно в том случае, если слагаемые волны монохроматичны, т.е. имеют одинаковую частоту, и если разность фаз слагаемых колебаний остается постоянной. Колебания, имеющие постоянную разность фаз в течение большего промежутка времени, называются к о г е р е н т н ы м и. Лучи, распространяющиеся от двух независимых источников света, не будут когерентными, и при сложении их явление интерференции не наблюдается. Когерентные лучи можно получить только от одного источника. Для этого нужно каким-нибудь образом разделить один луч на два луча, а после прохождения различных путей, снова соединить их. Тогда разность фаз будет определяться разностью хода лучей и при постоянной разности хода тоже будут постоянной.

При сложении двух колебаний одинакового периода, амплитуда результирующего колебания определяется формулой:

А² = А+ А+2А_IА₂Cos 

где

А_I и А₂ - амплитуды слагаемых колебаний;

- разность фаз слагаемых колебаний  = 2 ;

 - длина волны;

- разность хода волн от точки, где фазы их одинаковы, до точки, где они накладываются друг на друга.

При сложении когерентных колебаний, совершающихся по одной прямой возможна усиление или ослабление амплитуды слагаемых колебаний.

1). Условие максимума:

Если разность хода лучей равна четному числу полуволн, т. е. целому числу волн, l₁ - l₂ = 2 к , то Cos = 1, А = А_I + А₂, и такие лучи при сложении усилят друг друга.

2). Условие минимума:

Если разность хода равна нечетному числу полуволн =(2к+1), то Cos = -1 и А = А₁ - А₂.

Следовательно, такие лучи ослабят друг друга, а при равенстве полностью погасят друг друга.

Энергия колебательного движения пропорциональна квадрату амплитуды.

Из этого следует, что в местах усиления волн энергия результирующего колебания больше энергии слагаемых колебаний, а в местах ослабления волн энергия результирующего колебания меньше энергии слагаемых колебаний. При интерференции происходит п е р е р а с п р е д е л е н и е энергии волн в пространстве.

Как видим, в явлениях интерференции играет роль не геометрическое расстояние между двумя точками, а число световых волн, укладывающееся между этими точками. Именно это число, точнее дробная часть числа, определяет фазу суммарного колебания в рассматриваемой точке.

Так как при переходе из одной среды в другую скорость распространения света изменяется, а частота остается неизменной , то, вследствие соотношения  = , изменяется и длина волны. Если скорость света в вакууме с и длина волны , скорость света в среде , и длина волны ₁, то из условия равенства частот получим:

или  = ₁

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде называют абсолютным показателем п р е л о м л е н и я среды.

= n и  = ₁ n

Следовательно, длина волны в среде с показателем преломления n будет в n раз меньше чем в вакууме (или в воздухе). Число волн, укладывающихся на длине l в данной среде будет равно:

Произведение l n называется о п т и ч е с к о й д л и н о й пути: