Цвета побежалости наблюдаются на отожжённом металле, обратной стороне компакт-дисков, поверхности мыльных пузырей. Этот эффект вызывается интерференцией волн. В данном случае электромагнитного излучения в видимом человеческим глазом спектре. Разберёмся, в чем заключается явление интерференции света, что это такое. Рассмотрим, где используется на практике.
Интерференция: это что за явление
Свет от разных источников, в том числе отражённый, не мешает нам видеть материальные объекты. Частицы среды, находящиеся на пути электромагнитного излучения, начинают колебаться с её периодом. Если частичка взаимодействует с двумя волнами, её движение равняется сумме колебаний двух электромагнитных волн, само движение молекулы, атома или кристалла вещества становится сложнее.
При наложении волн одинаковой частоты наблюдается их взаимное усиление с областями с особо сильными колебаниями – максимумами интерференции и особо сильными – минимумами. Их чередование называется интерференционной картиной. Само явление интерференция света – это в физике процесс перераспределения интенсивности видимого излучения вследствие наложения двух и более световых волн. Если в точке пространства сходятся волны с одинаковой фазой, в ней колебание усиливается, образуется гребень или максимум. При встрече гребня одной волны со впадиной второй они взаимно гасятся – колебание ослабевает, это место называют интерференционным минимумом.
Для образования интерференционной картины (постоянной, не изменяющейся во времени) сдвиг фаз между колебаниями должен быть неизменным. В ином случае места расположения минимумов и максимумов будут смещаться. Образуется она при наложении волн с неизменным сдвигом фаз и одинаковым периодом. Их называют когерентными.
Физикам известно, кто открыл интерференцию света. Её независимо наблюдали Гриммальди, Бойль и Гук в разных условиях. Томас Юнг в начале XIX века дал определение явлению (оно практически не изменилось за два столетия) и ввёл понятие «интерференция волн».
Условия максимума и минимума интерференции
Рассмотрим наложение пары когерентных волн в одинаковой фазе. Условие максимума интерференции видимого света: оптическая разность хода волн является целым числом длин колебания в вакууме. Описывается формулой: Δ= ±mλ0. Здесь:
- m – целочисленное значение, начина с 0;
- λ0 – длина волны в физическом вакууме.
На картине в таком случае наблюдается светлая линия.
Условие минимума интерференции при наложении когерентного излучения – оптическая разность хода волн – нечётное число длины полуволн. Выражается следующей формулой:
\Delta = \pm(2m + 1)\frac{\lambda_0}{2}.
На картине выглядит как чередование чёрных (тёмных) полос.
Процесс интерференции видимого света в тонких плёнках описывается более сложными формулами.
Как вы считаете, материал был полезен?