ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ СВІТЛА

Як відомо, світло має електромагнітну природу і виявляє як хвильові, так і корпускулярні властивості. В одних оптичних явищах в більшій ступені виявляються хвильові властивості, а в інших – корпускулярні.

Розглянемо гармонічну електромагнітну хвилю. В кожній точці простору, в якому поширюється така хвиля, відбувається періодична зміна напруженості електричного і індукції магнітного полів, тобто в деякій точці А, що розташована на відстані х від джерела хвилі, напруженість електричного поля Е змінюється з часом за законом

Е = Е ₀ sinw = Е ₀ sin 2 p , (8.1)

де – довжина хвилі, с – швидкість поширення світла.

Хвиля, що має строго визначену l або n, є певною абстракцією, такою самою як “точкова маса” або “точковий заряд”. Ця абстракція значно полегшує опис та вивчення світлових явищ. Що стосується реального випромінювання, то воно, як правило, вміщує набір частот, що зветься спектральним складом даного випромінювання. Формула (8.1) стосується ідеально монохроматичного випромінюван­ня, що вміщує лише одну частоту коливань.

Нехай в точку А надходить монохроматичне випромі­ню­вання від двох джерел S ₁ і S ₂ (мал. 8.1). Якщо вектори напруженості Е ₁ та Е ₂ електричного поля цих хвиль мають в точці А однаковий напрям, то результуюча напруженість Е в точці А дорівнюватиме Е_А = Е ₁ + Е ₂. Одиниця об’єму в оточенні точки А (будемо вважати, що цей об’єм заповнений повітрям або вакуумом з відносною діелект­ричною сталою e = 1) отримає від хвилі, що поширюється від джерела S ₁, енергію електричного поля , а від джерела S ₂ – . Енергія в одиниці об’єму (об’ємна густина енергії) навколо точки А, що розрахована по результуючій напруженості Е_А, дорівнює

Мал. 8.1. Інтерференція монохроматичних світлових хвиль від двох джерел S₁ та S₂.

тобто перебільшує суму енергій, що надсилаються в цей об’єм джерелами S ₁ і S ₂. Нібито порушується закон збереження енергії? Але ми не врахували ту обставину, що в сусідніх точках середовища (наприклад, в точці В), куди світлові хвилі надходять, маючи протилежно спрямовані вектори Е ₁ та Е ₂, енергія в одиниці об’єму, розрахована по результуючій напруженості Е_В = Е ₁ – Е ₂, виявляється мен­шою за суму енергій, що надсилаються в цей об’єм джере­лами S ₁ і S ₂:

Якщо | | = | |, то в точці В дві хвилі, додаючись, дадуть темряву.

Таким чином, внаслідок накладання світлових хвиль відбувається перерозподіл енергії цих хвиль в просторі. Додавання декількох світлових хвиль, внаслідок якого утворюється чергування світлих та темних дільниць, тобто відбувається перерозподіл енергії цих хвиль в просторі, зветься інтерференцією світла.