Інтерференцією світла називають стійкий розподіл максимумів та мінімумів освітленості у просторі, який утворюється при накладанні двох або декількох світлових хвиль

Δd = (2k + 1)λ/2 (65),

де k = 0, 1, 2, 3…(номер максимуму).

Рис. 4

Усталену у часі інтерференційну картину можуть створювати тільки когерентні хвилі. Когерентними називають хвилі з однаковою частотою коливань та сталою у часі різницею фаз. Звичайні два джерела світла (наприклад, лампи розжарювання) не можуть випромінювати когерентні хвилі, оскільки їх атоми випромінюють світло не узгоджено, окремими порціями. При накладанні таких хвиль картина розподілу освітлення весь час хаотично змінюється.

Для отримання двох когерентних хвиль можна використати природне джерело світла. Якщо хвилю, яка випромінюється джерелом, розділити на дві складові, а потім звести разом, то можна спостерігати стійку інтерференційну картину. Вперше це вдалося здійснити англійському вченому Томасу Юнгу. Сонячне світло спадало на екран з вузькою щілиною. Світлова хвиля, що пройшла крізь цю щілину, падала на екран з двома щілинами такої самої ширини, які знаходилися на відстані d приблизно декілька мікрон.

Інтерференція світла широко застосовується у науці та техніці. Так, на явищі інтерференції засновані чисельні види інтерферометрів – приладів, в яких відбувається розділення світлового пучка на декілька когерентних пучків, які після набуття ними певної різниці ходу зводяться разом, тобто створюються умови для спостереження інтерференційної картини. За допомогою інтерферометрів вдається розв’язувати певні задачі:

1. Проводити точні вимірювання відстані, якщо відома довжина хвилі.
2. Визначати довжину хвилі, якщо відома різниця ходу.
3. Визначати неоднорідності показника заломлення та якість обробки поверхонь досліджуваних зразків (оцінювання якості оптичних деталей).
4. Вимірювати показники заломлення в рідині та газі і визначати концентрацію домішок в них.

Інтерференція використовується для просвітлення оптики – об’єктивів різних оптичних приладів. Під просвітленням розуміють збільшення інтенсивності світла, що пройшло через оптичну деталь. На поверхню оптичної деталі наносять плівку такої товщини, щоб різниця ходу між двома променями, відбитими від її нижньої та верхньої поверхні, становила непарне число півхвиль (гасіння відбитого світла). Таким чином, крізь оптичну деталь проходить максимум енергії світла.

Дифракція світла. Знову скористаємося механічною моделлю поширення хвиль. Встановимо на шляху хвиль, що поширюються у хвильовій ванні, перешкоду, лінійний розмір якої співпадає з порядком довжини хвилі (d ≈ λ). Перешкода ніби розсікає хвилі на два пучки (рис.5), але на деякій відстані за перешкодою ці розсічені хвилі знову з’єднуються і поширюються так, ніби її і не було.

Хвилі огинають перешкоду.

Рис.5 Змінимо умови досліду. На шляху ходу хвиль поставимо дві перешкоди так, щоб між ними утворилася щілина, ширина якої набагато більша за довжину хвилі. Ми побачимо, що за щілиною (рис. 6) попередньо вузький пучок хвиль поступово розширюється та заходить за межі перешкоди, огинаючи їх, причому плоска хвиля перетворюється на сферичну (згідно принципу Гюйгенса – кожна точка середовища, до якої дійшла хвиля, сама стає джерелом вторинних

хвиль). Окрім того, з боків цього пучка проглядаються ще два бічних пучка. Явище, яке ми спостерігали – дифракція хвиль. Чи відбувається дифракція світла?

На механічній моделі ми бачили, що для спостереження дифракції хвиль треба було обирати перешкоди, розміри яких не набагато відрізняються від довжини хвилі.