Što je interferencija svjetla?

U svakoj točki dva vala koja se šire u prostoru daju geometrijsku sumu njihovih oscilacija. To se načelo naziva superpozicija vala. Ovaj zakon se poštuje s nevjerojatnom točnošću. Međutim, u rijetkim slučajevima može se zanemariti. To se odnosi na situacije u kojima se valovi šire u složenim medijima, kada njihov intenzitet (amplituda) postane vrlo velik. To načelo znači da se određeni broj elektromagnetskih valova koji se šire u određenom mediju, sam medij reagira na vrlo specifičan način - reagira samo na jedan val, kao da u blizini nema drugih. Matematički, to znači da u bilo kojoj točki odabranog medija intenzitet i elektromagnetska indukcija polja će biti jednaka vektorskoj sumi magnetskih indukcija i jakosti svih kumulativnih polja. Zbog princip superpozicije Elektromagnetski valovi nastaju pojave kao što su difrakcija i interferencija svjetlosti. Oni su zanimljivi s fizičke točke gledišta, osim toga, upečatljivi su u svojoj ljepoti.

Što je smetnja?

Razmotriti ovaj fenomen može biti samo podložno posebnim uvjetima. Interferencija svjetla je stvaranje traka za prigušenje i pojačanje koje se međusobno izmjenjuju. Jedan od važnih uvjeta je nametanje jednih na druge elektromagnetskih valova (svjetlosnih zraka), a njihov broj bi trebao biti iz dva ili više. Stalni val je poseban slučaj. Valja napomenuti da je interferencija samo valni efekt, primjenjiv ne samo na svjetlo. U stojećem valu, koji nastaje zbog superpozicije na reflektiranom ili upadnom valu, postoje maksimumi (antinodi) i minimumi (čvorovi) intenziteta koji se izmjenjuju jedan s drugim.

Opći uvjeti

Valovi smetnji zbog njihove koherentnosti. Što znači ovaj pojam? Koherencija je konzistentnost valova u fazi. Ako se dva vala koja dolaze iz različitih izvora međusobno preklapaju, tada se njihove faze mijenjaju slučajno. Svjetlosni valovi posljedica su emisije atoma, pa je svaki od njih rezultat nametanja velikog broja komponenti.

Lows and Highs

Za pojavu "ispravnih" amplifikacija i slabljenja ukupnih valova u prostoru potrebno je da dodane komponente na svakoj odabranoj točki ugase jedna drugu. To jest, dugo vremena bi elektromagnetski valovi morali biti u antifazi, tako da bi fazna razlika uvijek ostala ista. Maksimum se pojavljuje u trenutku kada su sastavni valovi u jednoj fazi, tj. Kada se pojačavaju. Interferencija svjetla se promatra pod uvjetom konstantne fazne razlike u danoj točki. Takvi se valovi nazivaju koherentni.

Prirodni izvori

Kada možemo promatrati takav fenomen kao što je interferencija svjetla? zrači elektromagnetski valovi iz prirodnih izvora su nekoherentni, jer su nasumce stvoreni od strane različitih atoma, obično potpuno nespojivi jedan s drugim. Svaki pojedinačni val koji oslobađa atom je segment sinusoida, apsolutno koherentan sa samim sobom. Stoga je potrebno podijeliti jedan tok svjetlosti iz izvora na dva ili više greda, a zatim nametnuti svjetlo koje nastaje međusobno. U ovom slučaju moći ćemo promatrati minime i maksimume takve pojave kao što je interferencija svjetla.

Nadzor nad nametanjem valova

Kao što je već spomenuto, interferencija svjetla je vrlo širok pojam u kojem rezultat dodavanja svjetlosnih zraka u intenzitetu nije jednak intenzitetu pojedinih greda. Kao rezultat ove pojave dolazi do preraspodjele energije u prostoru - stvaraju se isti minimum i maksimum. Zato je uzorak interferencije samo izmjena tamnih i svijetlih pruga. Ako koristite bijelo svjetlo, pruge će biti obojene u različitim bojama. Ali kada u običnom životu susrećemo uplitanje svjetla? To se često događa. Njegove manifestacije uključuju uljna mjesta na asfaltu, mjehuriće sapuna s njihovim preljevima duge, igru ​​svjetla na površini očvrslog metala, crteže na krilima vretenaca. To je sve interferencija svjetlosti u tankim filmovima. Zapravo, ovaj učinak nije tako lako promatrati kao što se može činiti. Ako su upaljene dvije apsolutno jednake žarulje, zbroji se njihov intenzitet. Ali zašto nema učinka smetnji? Odgovor na ovo pitanje leži u odsutnosti takve superpozicije najvažnijeg uvjeta - koherencije valova.

Fresnelov biprizam

Da bismo dobili interferencijski uzorak, uzimamo izvor koji je uski osvijetljeni prorez, postavljen paralelno s rubom samog biprizma. Val koji dolazi iz njega bit će podijeljen zbog loma biprizma u polovici i doći do zaslona na dva različita načina, to jest, imati razliku u putu. Na zaslonu se pojavljuju naizmjenične tamne i svjetle pruge, u dijelu gdje se svjetlosni snopovi preklapaju s polovicama biprizma. Razlika u tečaju je ograničena iz nekih razloga. U svakom činu zračenja atom otpušta tzv. Valni vlak (sustav elektromagnetskih valova), koji se širi u prostoru i vremenu, održavajući njegovu sinusoidalnost. Trajanje ovog vlaka ograničeno je prigušenjem prirodnih oscilacija čestice (elektrona) u atomu i sudara tog atoma s drugima. Ako prođemo bijelo svjetlo kroz biprizam, onda možemo vidjeti interferenciju boja, kao što je bio slučaj s tankim filmovima. Ako je svjetlo jednobojno (od lučnog pražnjenja u bilo kojem plinu), uzorak interferencije će biti jednostavno svjetlo i tamne pruge. To znači da su valne duljine različitih boja različite, to jest, svjetla različitih boja i karakterizirana je razlikom valnih duljina.

Dobivanje valova

Idealan izvor svjetla je laser (kvantni generator), koji je po svojoj prirodi koherentan izvor stimuliranog zračenja. Duljina koherentnog laserskog zug-a može doseći tisuće kilometara. Znanstvenici su zahvaljujući kvantnim generatorima stvorili čitavo područje moderne optike, koju su nazvali koherentnim. ovo odjeljak fizike je nevjerojatno obećavajuće u smislu tehničkih i teorijskih dostignuća.

Područja djelovanja

U širem smislu, pojam "interferencije svjetlosti" je modulacija protoka energije i njezina stanja zračenja (polarizacije) u prostoru presjeka nekoliko elektromagnetskih valova (dva ili više). Ali gdje se taj učinak koristi? Uporaba svjetlosnih smetnji moguća je u raznim područjima tehnologije i industrije. Primjerice, ovaj fenomen služi za precizno upravljanje površinama obrađenih proizvoda, kao i mehanička i toplinska naprezanja u dijelovima, za mjerenje volumena različitih predmeta. Također, interferencija svjetlosti našla je primjenu u mikroskopiji, infracrvenoj spektroskopiji i optičkom zračenju. Ovaj fenomen podupire suvremenu trodimenzionalnu holografiju, aktivnu Ramanovu spektroskopiju. Uglavnom se interferencija, kao što se može vidjeti iz primjera, koristi za visoko precizna mjerenja i izračunavanje indeksa loma u različitim medijima.