interferencia

Két vagy több hasonló frekvencián mozgó hullám egy ponton való egyidejű áthaladásakor kialakuló fizikai jelenség.
Mechanikai hullámok esetén közismert, hogy ha két hullám a hullámtér egy pontjában találkozik, az abban a pontban mérhető kitérés a két hullám adott pillanatban tapasztalható kitérésének eredője lesz.

Az alábbi animációk hulláminterferenciák különböző eseteit mutatják.

Két pontszerű hullámforrásról érkező köralakú hullámok interferenciája.

Köralakú hullámok interferenciája a falról visszaverődő hullámokkal, azonos fázisban.

Köralakú hullámok interferenciája a falról visszaverődő hullámokkal, ellentétes fázisban.

Ha például csendes esőben egy vízfelületet figyelünk , azon apró, szabálytalanul változó fodrozódást látunk, amelyet a becsapódási helyekről kiinduló elemi hullámok "összege" ad. Ha két különböző pillanatban fényképet készítünk a vízről, a két kép egészen biztos, hogy különböző lesz.
A vízfelületen azonban létrehozhatunk olyan hullámtalálkozást is, amelynek képe állandó marad. (baloldali képen) Ha például két, egymástól állandó távolságban lévő pontban állandó frekvenciával, folytonosan ütögetjük a vízfelszínt, azon szabályos vonalak (hiperbolák) mentén minta rajzolódik ki.

Az interferenciaképet az alkotó hullámok fázisviszonyai határozzák meg.
A lebegés és a hullámelnyelés is interferenciajelenség.
Az interferencia általános hullámtulajdonság, interferál tehát a fény is bár két közönséges villanykörte fénysugarai nem hoznak létre interferenciaképet, mert az ilyen típusú fény nagyon sok színből áll, és a nyalábok inkoherensek (pl. ha egy hullámhegy éppen találkozik egy másik hullámheggyel, akkor az egybeesés szinte nyomban meg is szűnik). Az interferencia ilyenformán pillanatról pillanatra változik, nem alakul ki tartós interferenciakép.

A leggyakrabban megfigyelhető interferenciajelenség okozza a vékony hártyák színét.
A szitakötők szárnya, a vizes felületen szétfutó olajfoltok (a képen), a fémek felületén kialakuló színjátszó oxidrétegek, a buborékok mind a színkép színeiben pompáznak.
Kellemetlenséget is okozhat a jelenség, ha például ablakpucolásnál az üveg olajos marad, és ezért színesen csillog, vagy ha az üveges dia vetítésekor furcsa, színes foltok jelennek meg a vásznon.

A fény interferencia magyarázata vékony hártyán.
Tekintsünk egy d vastagságú hártyát, amelyre az egyszerűség kedvéért először essen egyszínű fény, a beesési szögben. A nyalábból válasszunk ki két fénysugarat!
Az A pontba eső fénysugár  egy része behatol az új közegbe, másik része visszaverődik. A hártya belsejében haladó sugár a hártya alsó határfelületét elérve részben megint visszaverődik, illetve továbbhalad a harmadik közegben. A másik sugárral ugyanez játszódik le, de annak most csak az első felületről visszaverődő részével foglalkozunk.
Az ábrán jól látható, hogy pl. a C pontban két fénysugár találkozik, de más-más utat tesznek meg, vagyis köztük úthosszkülönbség van. Ha ez az úthosszkülönbség a hullámhossz felének egész számszorosa, akkor a C pontban kioltás vagy maximális erősítés jön létre. Figyelembe kell vennünk azt is, hogy a sűrűbb közeg határáról történő visszaverődéskor fázisugrás is fellép, ezért a (2) sugár fázisa a C pontban ellentétére változik.
Az úthosszkülönbség tehát akkor jelent erősítést, ha a hullámhossz felének páratlan számú többszöröse, és akkor kioltást, ha a páros számú többszöröse.
Ahol a fényhullámok kioltják egymást, sötét csíkot, ahol erősítik egymást, világos csíkot látunk.
Mi történik, ha a fény nem egyszínű, hanem fehér, összetett fény?
A jelenség nemcsak a réteg vastagságától, hanem a fény hullámhosszától és a beesés irányától is függ. Tegyük fel például, hogy bizonyos irányból tekintve valamelyik hullámhosszú, például a sárga színű fény kioltódik. Ekkor abban a pontban a fehér fényből a sárga szín eltűnik, a többi komponens pedig összegződik. Így ott a sárga szín kiegészítő színe, vagyis kék jelenik meg.
Tehát az olajfolt ott látszik kéknek, ahol a sárga színre kioltás történt.

A fény interferenciajelenségének megfigyeléséhez egyszínű, egyetlen forrásból származó fénysugár kell, amelyet két nyalábra bontunk, majd egy ernyőn a nyalábokat ismét egyesítjük.
(A képen Young kísérletének elve látható.)
Ezt a módszert alkalmazta Thomas Young brit fizikus, amikor a fénysugarat két párhuzamos résen átvezetve kettéválasztotta, s az így megfigyelt interferenciából arra következtetett, hogy a fény is hullám (1804).

A lézer ideális fényforrás interferenciakeltésre.

Az interferenciákat interferométerekben használják fel, egyebek közt távcsövekben, a lézerlemezjátszókban, mozgásérzékelő radarokban és hologramok készítésére.

Felhasznált irodalom