Tänu eelmistele õppetundidele teame, et valgus on sirgjooneliste kiirte kogum, mis levib ruumis teatud viisil. Mõne nähtuse omaduste selgitamiseks ei saa me aga kasutada geomeetrilise optika mõisteid, st ei saa ignoreerida valguse lainelisi omadusi. Näiteks kui päikesevalgus läbib klaasprismat, ilmub ekraanile pilt vahelduvatest värviribadest (joonis 1), mida nimetatakse spektriks; seebimulli hoolikas uurimine paljastab selle veidra värvi (joonis 2), mis ajas pidevalt muutub. Nende ja teiste sarnaste näidete selgitamiseks kasutame teooriat, mis tugineb valguse laineomadustele ehk laineoptikale.
Riis. 1. Valguse lagunemine spektriks
Riis. 2. Seebimull
Selles õppetükis vaatleme nähtust, mida nimetatakse valguse interferentsiks. Selle nähtuse abil tõestasid teadlased 19. sajandil, et valgusel on laineline, mitte korpuskulaarne olemus.
Häirete nähtus on järgmine: kui kaks või enam lainet asetsevad ruumis üksteise peale, tekib stabiilne amplituudijaotuse muster, samas kui mõnes ruumipunktis on saadud amplituud alglainete amplituudide summa, teistes ruumipunktides muutub saadud amplituud võrdne nulliga. Sel juhul tuleb kehtestada teatud piirangud algselt kokkupandavate lainete sagedustele ja faasidele.
Näide kahe valguslaine lisamisest
Amplituudi suurenemine või vähenemine sõltub faaside erinevusest, millega kaks voltimislainet antud punkti saabuvad.
Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud kahe punktallikast pärit laine liitmise juhtum, mis asuvad punktist ja kaugusel M, milles tehakse amplituudi mõõtmised. Mõlemal lainel on punkt Müldiselt erinevad amplituudid, kuna enne sellesse punkti jõudmist läbivad nad erinevaid teid ja nende faasid erinevad.
Riis. 3. Kahe laine liitmine
Joonisel fig. Joonis 4 näitab, kuidas sõltub võnke amplituud punktis M sõltub faasidest, milles selle kaks siinuslainet saabuvad. Kui harjad langevad kokku, maksimeeritakse saadud amplituud. Kui hari langeb kokku künaga, lähtestatakse saadud amplituud nullile. Vahejuhtudel on saadud amplituudi väärtus nulli ja voltimislainete amplituudide summa vahel (joonis 4).
Riis. 4. Kahe siinuslaine liitmine
Saadud amplituudi maksimumväärtust jälgitakse juhul, kui kahe liitlaine faaside erinevus on null. Sama tuleb järgida, kui faaside erinevus on võrdne , kuna see on siinusfunktsiooni periood (joonis 5).
Riis. 5. Saadud amplituudi maksimaalne väärtus
Võnkumiste amplituud antud punktis maksimaalselt, kui võnkumist ergastavate kahe laine teede erinevus on selles punktis võrdne täisarvuga lainepikkuste või paarisarvuga poollaineid (joonis 6).
Riis. 6. Punkti võnkumiste maksimaalne amplituud M
Võnkumiste amplituud antud punktis on minimaalne, kui selles punktis võnkumist ergastava kahe laine teede erinevus on võrdne paaritu arvu poollainete või pooltäisarvu lainepikkuste arvuga (joonis 7).
Riis. 7. Minimaalne võnkumiste amplituud punktis M
, Kus.
Sekkumine saab jälgida ainult lisamise korral sidus lained (joon. 8).
Riis. 8. Häired
Sidusad lained- need on lained, millel on samad sagedused, faaside erinevus, mis on antud punktis ajas konstantne (joonis 9).
Riis. 9. Koherentsed lained
Kui lained ei ole koherentsed, saabuvad mis tahes vaatluspunkti kaks lainet juhusliku faaside erinevusega. Seega on amplituud pärast kahe laine lisamist samuti juhuslik suurus, mis ajas muutub ja katse näitab interferentsi mustri puudumist.
Ebajärjekindlad lained- need on lained, mille faaside erinevus muutub pidevalt (joonis 10).
Riis. 10. Ebajärjekindlad lained
On palju olukordi, kus võib täheldada valguskiirte interferentsi. Näiteks bensiiniplekk lombis (joonis 11), seebimull (joonis 2).
Riis. 11. Bensiiniplekk lompis
Seebimullidega näide viitab õhukeste kilede nn interferentsi juhtumile. Inglise teadlane Thomas Young (joonis 12) tuli esimesena välja ideele võimalusest seletada õhukeste kilede värve lainete lisamisega, millest üks peegeldub kile välispinnalt. kile ja teine seestpoolt.
Riis. 12. Thomas Young (1773-1829)
Häirete tulemus sõltub valguse langemisnurgast kilele, selle paksusest ja valguse lainepikkusest. Võimendamine toimub siis, kui murdunud laine jääb peegeldunud lainest maha täisarvu lainepikkuste võrra. Kui teine laine jääb poole laine või paaritu arvu poollainete võrra maha, siis valgus nõrgeneb (joonis 13).
Riis. 13. Valguslainete peegeldumine kilepindadelt
Filmi välis- ja sisepinnalt peegelduvate lainete koherentsus on seletatav asjaoluga, et mõlemad lained on sama langeva laine osad.
Värvide erinevus vastab asjaolule, et valgus võib koosneda erineva sagedusega (pikkusega) lainetest. Kui valgus koosneb sama sagedusega lainetest, siis seda nimetatakse ühevärviline ja meie silm tajub seda ühe värvina.
Monokromaatiline valgus(vanakreeka keelest μόνος - üks, χρῶμα - värv) - ühe kindla ja rangelt konstantse sagedusega elektromagnetlaine inimsilma poolt vahetult tajutavast sagedusalast. Termini päritolu tuleneb asjaolust, et valguslainete sageduse erinevusi tajuvad inimesed kui värvierinevusi. Kuid oma füüsikalise olemuse poolest ei erine nähtavas piirkonnas olevad elektromagnetlained teiste vahemike (infrapuna-, ultraviolett-, röntgenikiirgus jne) lainetest ning kasutatakse ka terminit “monokromaatiline” (“ühevärviline”). nende suhtes, kuigi neil pole värvitunnet ega laineid. Erineva lainepikkusega lainetest koosnevat valgust nimetatakse polükromaatiline(valgus päikesest).
Seega, kui monokromaatiline valgus langeb õhukesele kilele, sõltub interferentsi muster langemisnurgast (mõne nurga all suurendavad lained üksteist, teiste nurkade korral nad tühistavad). Polükromaatilise valgusega on interferentsi mustri jälgimiseks mugav kasutada muutuva paksusega kilet, milles erineva pikkusega lained erinevates punktides segavad ja saame värvilise pildi (nagu seebimullis).
Seal on spetsiaalsed seadmed - interferomeetrid (joon. 14, 15), millega saab mõõta lainepikkusi, erinevate ainete murdumisnäitajaid ja muid omadusi.
Riis. 14. Jamini interferomeeter
Riis. 15. Fizeau interferomeeter
Näiteks 1887. aastal konstrueerisid kaks Ameerika füüsikut Michelson ja Morley (joonis 16) spetsiaalse interferomeetri (joonis 17), millega nad kavatsesid eetri olemasolu tõestada või ümber lükata. See katse on üks kuulsamaid füüsikakatseid.
Riis. 17. Michelson Stellar interferomeeter
Häireid kasutatakse ka muudes inimtegevuse valdkondades (pinnatöötluse kvaliteedi hindamiseks, optika puhastamiseks, tugevalt peegeldavate katete saamiseks).
Seisund
Kaks poolläbipaistvat peeglit asuvad üksteisega paralleelselt. Neile langeb peeglite tasapinnaga risti sagedusega valguslaine (joon. 18). Kui suur peaks olema peeglite vaheline minimaalne kaugus, et jälgida mööduvate kiirte esimest järku interferentsi?
Riis. 18. Probleemi illustratsioon
Antud:
Otsi:
Lahendus
Üks kiir läbib mõlemat peeglit. Teine läbib esimest peegli, peegeldub teisest ja esimesest ning läbib teist. Nende kiirte teekonna erinevus on kaks korda suurem kui peeglite vaheline kaugus.
Minimaalne arv vastab täisarvu väärtusele.
Lainepikkus on:
kus on valguse kiirus.
Asendame teeerinevuse valemi väärtuse ja lainepikkuse väärtuse:
Vastus: .
Koherentsete valguslainete saamiseks tavapäraste valgusallikate abil kasutatakse lainefrondi jagamise meetodeid. Sel juhul jaguneb mis tahes allika poolt kiiratav valguslaine kaheks või enamaks üksteisega koherentseks osaks.
1. Koherentsete lainete saamine Youngi meetodil
Valgusallikaks on eredalt valgustatud pilu, millest valguslaine langeb kahele kitsale pilule paralleelselt algse piluga S(joonis 19). Seega toimivad pilud sidusate allikatena. Ekraanil piirkonnas B.C. täheldatakse häiremustrit vahelduvate heledate ja tumedate triipude kujul.
Riis. 19. Koherentsete lainete saamine Youngi meetodil
2. Koherentsete lainete saamine Fresneli biprisma abil
See biprisma koosneb kahest identsest ristkülikukujulisest prismast, millel on väga väike murdumisnurk ja mis on nende alustest volditud. Allikast pärinev valgus murdub mõlemas prismas, mille tulemusena levivad kiired prisma taga, otsekui väljamõeldud allikatest ja (joon. 20). Need allikad on sidusad. Seega piirkonna ekraanil B.C. täheldatakse interferentsi mustrit.
Riis. 20. Koherentsete lainete saamine Fresneli biprisma abil
3. Koherentsete lainete saamine optilise tee pikkuse eraldamise abil
Ühe allika poolt tekitatakse kaks koherentset, kuid erineva pikkusega geomeetrilist lainet ja need lähevad ekraanile (joonis 21). Sel juhul liigub iga kiir läbi keskkonna, millel on oma absoluutne murdumisnäitaja. Ekraanil teatud punkti saabuvate lainete faaside erinevus on võrdne järgmise väärtusega:
Kus ja on lainepikkused keskkonnas, mille murdumisnäitajad on võrdsed ja vastavalt.
Riis. 21. Koherentsete lainete saamine optilise tee pikkuse eraldamise abil
Nimetatakse geomeetrilise tee pikkuse ja keskkonna absoluutse murdumisnäitaja korrutist optilise tee pikkus.
,
– optiline erinevus segavate lainete teekonnas.
Häirete abil saate hinnata toote pinnatöötluse kvaliteeti lainepikkuse täpsusega. Selleks peate proovi pinna ja väga sileda võrdlusplaadi vahele tekitama õhukese kiilukujulise õhukihi. Siis põhjustavad kuni cm pinna ebatasasused katsetatavatelt pindadelt ja alumiselt servalt valguse peegeldumisel tekkivate interferentsribade märgatava kõveruse (joonis 22).
Riis. 22. Pinnatöötluse kvaliteedi kontrollimine
Paljud kaasaegsed fotoseadmed kasutavad suurel hulgal optilisi klaase (läätsed, prismad jne). Selliseid süsteeme läbides peegeldub valgusvoog mitu korda, mis mõjutab pildikvaliteeti halvasti, kuna osa energiast kaob peegelduse käigus. Selle efekti vältimiseks on vaja kasutada spetsiaalseid meetodeid, millest üks on optika tühjendamise meetod.
Optiline puhastus põhineb häirete fenomenil. Optilise klaasi, näiteks läätse, pinnale kantakse õhuke kile, mille murdumisnäitaja on väiksem kui klaasi murdumisnäitaja.
Joonisel fig. Joonisel 23 on kujutatud liidesele langeva kiire teekonda väikese nurga all. Lihtsustamise huvides teostame kõik arvutused nurga jaoks, mis on võrdne nulliga.
Riis. 23. Optika katmine
Kile ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegelduvate valguslainete 1 ja 2 teekonna erinevus on võrdne kile kahekordse paksusega:
Kile lainepikkus on väiksem kui lainepikkus vaakumis nüks kord ( n- filmi murdumisnäitaja):
Selleks, et lained 1 ja 2 üksteist nõrgestaksid, peab tee vahe olema võrdne poole lainepikkusega, see tähendab:
Kui mõlema peegeldunud laine amplituudid on samad või üksteisele väga lähedal, on valguse väljasuremine täielik. Selle saavutamiseks valitakse vastavalt filmi murdumisnäitaja, kuna peegeldunud valguse intensiivsus määratakse kahe keskkonna murdumisnäitajate suhtega.
Vaadeldava interferentsi mustri olemus sõltub allikate suhtelisest asukohast ja vaatlustasandist P (joonis 1.1). Häireääred võivad olla näiteks kontsentriliste rõngaste või hüperboolide perekonna kujul. Lihtsaim vorm on interferentsmuster, mis saadakse kahe tasapinnalise monokromaatilise laine peale asetamisel, kui allikad S1 ja S2 asuvad ekraanist piisaval kaugusel. Sel juhul on interferentsimustril vahelduvad tumedad ja heledad sirgjoonelised triibud (häirimise maksimumid ja miinimumid), mis asuvad üksteisest samal kaugusel. Just see juhtum realiseerub paljudes optiliste häirete skeemides. Iga interferentsi maksimum (hele triip) vastab tee erinevusele, kus m on täisarv, mida nimetatakse interferentsi järjestuseks. Eelkõige ilmub nulljärku häirete maksimum. Kahe tasapinnalise laine interferentsi korral ääre laius l on ühendatud lihtsa seosega segavate kiirte koondumisnurgaga ekraanil (joon. 1.2).
Kui ekraan on talade 1 ja 2 suhtes sümmeetriliselt paigutatud, väljendatakse interferentsi servade laiust suhtega: . Lähendus, mis kehtib väikeste nurkade korral, on rakendatav paljude optiliste häirete skeemide puhul.
(Fresneli peegel
Kaks tasapinnalist puutepeeglit OM ja ON (joonis 2) on paigutatud nii, et nende peegelpinnad moodustavad nurga, mis erineb 180 0-st ühe kraadi võrra. Paralleelselt peeglite lõikejoonega (joon. 2 punkt 0) on sellest teatud kaugusel r asetatud kitsas pilu S, mille kaudu langeb valgus peeglitele. Läbipaistmatu ekraan E1 blokeerib valguse tee allikast S ekraanile E. Peeglid paiskavad ekraanile E kaks koherentset silindrilist lainet, mis levivad justkui kujuteldavatest allikatest S1 ja S2.
S1S 2 kaugus on väiksem, mis tähendab, et häiremuster on suurem, mida väiksem on peeglite vaheline nurk? . Maksimaalne ruuminurk, mille piires võivad segavad talad veel kattuda, määratakse nurgaga 2?=< KS1T =< RS 2 L . При этом экран располагается достаточно далеко. На основании законов отражения угол 2?= 2? . Таким образом,
Mitte kaua aega tagasi arutasime üksikasjalikult valguslainete omadusi ja nende interferentsi, st kahe erinevatest allikatest pärit laine superpositsiooni mõju. Kuid eeldati, et allikate sagedused on samad. Selles peatükis peatume mõningatel nähtustel, mis tekivad kahe erineva sagedusega allika segamisel.
Pole raske arvata, mis juhtub. Eelnevalt toimides oletame, et on kaks identset sama sagedusega võnkeallikat ja nende faasid on valitud nii, et ühel hetkel saabuvad signaalid sama faasiga. Kui see on kerge, siis sellel hetkel on see väga hele, kui see on heli, siis on see väga vali ja kui see on elektronid, siis on neid palju. Teisest küljest, kui sissetulevad lained erinevad faasis 180°, siis punktis signaale ei tule, sest koguamplituudil on siin minimaalne. Oletame nüüd, et keegi keerab ühe allika faaside reguleerimise nuppu ja muudab faasierinevust mingis punktis siin-seal, oletame, et kõigepealt nullib, siis võrdub 180° jne. Sel juhul muidugi , muutub see ja sissetuleva signaali tugevus. Nüüd on selge, et kui ühe allika faas muutub teisega võrreldes aeglaselt, pidevalt ja ühtlaselt, alustades nullist ja tõuseb seejärel järk-järgult 10, 20, 30, 40°-ni jne, siis punktis me muutume. hakkab nägema rida nõrku ja tugevaid “pulsatsioone”, sest kui faasierinevus läbib 360°, ilmub amplituudis taas maksimum. Kuid väide, et üks allikas muudab oma faasi teise suhtes konstantsel kiirusel, on samaväärne väitega, et nende kahe allika võnkumiste arv sekundis on mõnevõrra erinev.
Niisiis, nüüd teame vastust: kui võtta kaks allikat, mille sagedused on veidi erinevad, siis liitmisel tekivad aeglaselt pulseeriva intensiivsusega võnked. Teisisõnu, kõik siin öeldud on tegelikult asjakohane!
Seda tulemust on matemaatiliselt lihtne saada. Oletame näiteks, et meil on kaks lainet ja unustame hetkeks kõik ruumilised suhted ja lihtsalt vaatame, mis asja juurde tuleb. Tulgu laine ühest allikast ja laine teisest ning mõlemad sagedused ei ole üksteisega täpselt võrdsed. Loomulikult võivad ka nende amplituudid olla erinevad, kuid oletame esmalt, et amplituudid on võrdsed. Üldist probleemi käsitleme hiljem. Punkti koguamplituud on kahe koosinuse summa. Kui joonistame amplituudi ja aja, nagu on näidatud joonisel fig. 48.1, selgub, et kui kahe laine harjad langevad kokku, saadakse suur kõrvalekalle, kui hari ja sügavus langevad kokku - praktiliselt null ja kui harjad jälle kokku langevad, saadakse jälle suur laine.
Joonis fig. 48.1. Kahe koosinuslaine superpositsioon sagedussuhtega 8:10. Täpne võnkumiste kordamine iga löögi piires ei ole üldjuhtumi puhul tüüpiline.
Matemaatiliselt peame võtma kahe koosinuse summa ja seda kuidagi ümber korraldama. See nõuab kasulikke seoseid koosinuste vahel. Võtame need. Seda sa muidugi tead
ja et eksponendi reaalosa on võrdne ja imaginaarosa on võrdne . Kui võtame tegeliku osa 
, siis saame , ja toote jaoks
saame pluss mõne mõttelise lisa. Praegu vajame aga ainult tegelikku osa. Seega
Kui nüüd muuta suuruse märki, siis kuna koosinus ei muuda märki, kuid siinus muudab märgi vastupidiseks, saame erinevuse koosinuse jaoks sarnase avaldise
Pärast nende kahe võrrandi lisamist siinuste korrutis tühistatakse ja leiame, et kahe koosinuse korrutis võrdub poole summa koosinusega pluss poole erinevuse koosinusest
Nüüd saate selle avaldise ümber mähkida ja saada valemi, kui panete lihtsalt , a, st a:
Aga tuleme tagasi oma probleemi juurde. Summa ja on võrdne
Olgu nüüd sagedused ligikaudu samad, nii et see on võrdne mõne keskmise sagedusega, mis on enam-vähem sama mis igaüks neist. Kuid erinevus on palju väiksem kui ja , kuna eeldasime, et ja on üksteisega ligikaudu võrdsed. See tähendab, et liitmise tulemust võib tõlgendada nii, nagu oleks koosinuslaine sagedusega enam-vähem võrdne originaaliga, kuid selle "pühkimine" muutub aeglaselt: see pulseerib sagedusega, mis on võrdne . Kuid kas see on sagedus, millega me lööke kuuleme? Võrrand (48.0) ütleb, et amplituud käitub nagu 
, ja seda tuleb mõista nii, et kõrgsageduslikud võnked sisalduvad kahe vastandmärgiga koosinuslaine vahel (katkendjoon joonisel 48.1). Kuigi amplituud muutub sagedusega, siis kui me räägime lainete intensiivsusest, siis peame ette kujutama, et sagedus on kaks korda kõrgem. Teisisõnu, amplituudmodulatsioon selle intensiivsuse mõttes toimub sagedusega, kuigi me korrutame poole sageduse koosinusega.
ehk siis jälle selgub, et kõrgsageduslainet moduleerib madal sagedus.
1. Ühesuunaliste lainete lisamine. Laske teljel Oh on kaks allikat S 1 ja S 2 koordinaatidega punktides X 1 ja X 2 (joonis 81). Ajahetkel t = 0 allikad hakkasid kiirgama kahte sama sagedusega monokromaatilist wÜhes tasapinnas lineaarselt polariseeritud valguslained.
, (10.1)
, (10.2)
Siin v- laine levimise kiirus.
Elektri- ja magnetväljad järgivad superpositsiooni põhimõtet. Seega, kui lained on suvalises punktis üksteise peal A nende pinged lisanduvad. . (10.3)
Siin j = w(x 2 - X 1 )/v- faasinihe lainete vahel. Lisaks laineparameetritele w Ja v seda mõjutab allikate vaheline kaugus D = X 2 - X 1 .
Faasinihe määrab amplituudi E ja kogulaine .(10.4)
Kui faaside erinevus antud ruumipunktis on konstantne, siis on tekkiva võnke amplituud selles punktis konstantne. Sõltuvalt faaside erinevusest j punktis täheldatakse kas valguse intensiivsuse suurenemist ( j = 0, E A = E a1 + E a2) või nõrgenemine ( j = p, E A = E a1 – E a2). Kui amplituudid on võrdsed E a1 = E a2 ja kell j = p, E A = E a1 – E a2 = 0. Tuli on täielikult kustunud.
2. 
Häire muster. Reaalsetel juhtudel koonduvad volditud lained tavaliselt üksteise suhtes teatud nurga all (joonis 82). Selle tulemusena erinevates ruumipunktides A 1 , A 2 , A 3...faaside vahe j osutub teistsuguseks. Valguse intensiivsuse ruumiline jaotus ilmneb vahelduvate heledate ja tumedate triipude kujul. See on nn interferentsi muster.
Vaatluseks piisava sama sagedusega ja konstantse faasierinevusajaga lainete liitmise nähtust, mille korral toimub ruumis intensiivsuse ümberjaotumine, nimetatakse sekkumine . Häiremuster on kõige kontrastsem, kui lisatud lainete amplituudid on samad.
3. Sidusus(ladina keelest cohaerens – seoses) – mitmete võnke- või laineprotsesside ajaline järjepidevus, mis ilmneb nende liitmisel. Looduslikud valgusallikad koosnevad tohutul hulgal kaootiliselt põlevatest ja tuhmuvatest kiirgajatest – aatomitest ja molekulidest. Läbi allikat ümbritseva optiliselt läbipaistva keskkonna iga punkti liiguvad üksteise järel erinevate aatomite kiirgavad ja erineva amplituudiga, faaside ja sagedustega lainejadad. Seetõttu on põhimõtteliselt võimatu kahte mitte-laservalgusallikat koherentseks muuta.
Looduslikest allikatest koherentsete kiirte saamine on võimalik, kui jagada ühest allikast pärit kiir ja luua nende vahel pidev faasinihe. Sel juhul kordavad kiired end kõigis detailides ja võivad seetõttu üksteist segada.
Kuid faasierinevuse loomisel peame meeles pidama, et üksiku aatomi poolt kiiratav lainejada on piki kiirt piiratud. Emissiooni kestusega 10 -11 ¸ 10 -8 s ei ületa see ulatus 1 ¸ 3 m Seetõttu võime öelda, et iga 10 -8 s laine muutub isegi ühe aatomi poolt.
Kuid isegi üks rong ei ole sinusoidi segment. Vektori võnkefaas E muutub pidevalt kogu selle kestuse jooksul. Seetõttu ei ole rongi “pea” selle “sabaga” kooskõlas.
Aeg t, mille käigus muutub valguslaine võnkumiste faas ruumi konstantses punktis mõõdetuna lk, kutsus sidususe aeg. Kaugus сt, Kus Koos– nimetatakse valguse kiirust, mida mõõdetakse piki laine levimise suunda sidususe pikkus. Erinevatest allikatest pärit valguse koherentsuse pikkus on mitmest mikromeetrist mitme kilomeetrini:
- päikesevalgus, сt» 1 ¸ 2 µm,
– haruldaste gaaside spektrid, сt» 0,1 m,
- laserkiirgus, сt» 1 ¸ 2 km.
Laine koherentsete omaduste kirjeldamiseks tasapinnal, mis on risti selle levimissuunaga, kasutatakse terminit ruumiline sidusus. Selle määrab läbimõõduga ringi pindala l, mille kõigis punktides faaside erinevus ei ületa väärtust lk.
Loodusliku valguse punktallika koherentsusruum läheneb mitme mikroni pikkuse ja mitme mm aluse läbimõõduga tüvikoonuse mahule (joonis 83). See suureneb koos kaugusega allikast.
4. 
Interferentsimustri konstrueerimine Youngi meetodil. Esimese kahekiirelise interferentsi skeemi pakkus välja 1802. aastal Thomas Young. Ta oli esimene, kes kehtestas selgelt amplituudide liitmise põhimõtted ja selgitas häireid valguse lainemudelis. Jungi skeemi olemus taandub järgmisele.
Kitsa piluga ekraan E 1 paigaldatakse normaalselt loomulikust valgusallikast lähtuvatele kiirtele S. See pilu toimib punktvalgusallikana S. Levib alates S silindriline laine ergastab piludes S 1 ja S 2 ekraani E 2 koherentset võnkumist. Seetõttu piludest levivad lained S 1 ja S 2, tekitavad interaktsioonil ekraanil E 3 interferentsmustri piludega paralleelsete triipude süsteemina (joonis 84).
Kuigi praktikas Youngi meetodit E 3 ekraani vähese valgustatuse tõttu ei kasutata, on see mugav kahekiireliste häirete teoreetiliseks uurimiseks, et saada kvantitatiivseid hinnanguid. Selleks esitame Youngi skeemi joonisel 85 näidatud kujul.
Kui S 1 ja S 2 – koherentsed valgusallikad, mis kiirgavad samas faasis, seejärel suvalisse punkti A ekraani E 3 lained saabuvad teevahega D = l 2 –l 1 . Pilti uskudes A<
Maksimaalne valgustus on ekraani nendes punktides, kus D on täisarv laineid, ja minimaalne valgustus on seal, kus D on paaritu arv poollaineid.
|
|
Joonis 85, k= 0, 1, 2, 3, (max), (10,5)
, k= 1, 2, 3, (min), (10,6)
Siin k- bändi number. Väikeste nurkade all j triibud asetsevad ühtlaselt. Vahemaa külgnevate tumedate või külgnevate heledate triipude vahel on
. (10.7)
Mida väiksem on vahemaa, seda suurem see on. A allikate vahel ja seda suurem on vahemaa L allikatest ekraanile.
Kell a = 1 mm, L= 1 m, D y = 0,5×10 –6×1 ç 10 –3 = 0,5 mm roheliste kiirte jaoks.
5. Häiremustri kontrastsus sõltub valgusallika S ulatusest ja valguse monokromaatilisuse astmest.
A. Mitte-monokromaatilise valguse mõju. Juhul, kui mittemonokromaatilised lained segavad, ei lange erinevate lainepikkuste maksimumid ekraanil kokku. Selle tulemusena on häirete muster hägune. See on täielikult määritud, kui k pikkusega laine maksimum l+D l vaja teha k + 1. laine maksimum koos pikkusega l.
Kogu minimaalne ruum laine jaoks l hõivavad maksimumid pikkusega alates l enne l+D l.
Monokromaatsuse kriteerium piirab vaadeldavate ribade arvu. Näiteks päikesevalguse jaoks koos l 0,4 kuni 0,8 µm võib kogu spektrivahemiku esitada järgmiselt: l = l 0±D l = 0,6±0,2 µm. Maksimaalne vaadeldavate häirete järjekord k max = l 0 /
D l = 0,6/
0,2 =
3. See tähendab, et võib täheldada 6 vastavat tumedat riba k =–3, –2, –1, +1, +2, +3.
Spektrivahemikku valgusfiltrite abil kokku surudes saate suurendada vaadeldavate ribade arvu ja kontrasti.
b. Allika pikkuse mõju. Laske pilu laius S võrdne b(joonis 86). Pragudeni S 1 ja S 2 samas faasis, on vajalik, et igasse pilusse saabuvad kiired allika erinevatest punktidest S, millel oli väike teevahe D, mitte rohkem kui veerand lainepikkusest. 
. (10.9)
Nurk w tavaliselt mitte üle 1°. Seetõttu võib pilu laiuse piirangu kirjutada järgmiselt: . Aga w = аç2d, Kus A- pilude vaheline kaugus S 1 ja S 2 , d- kaugus pesast S enne S 1 ja S 2. Siis b
Kell a = 1 mm, d = 1 m, l = 0,6 × 10–6 m, b< 0,6×10 –6×1 ç 2×10 –3 = 0,3×10 –3 m = 0,3 mm. Hea kontrasti saavutamiseks tuleks seda väärtust veel 3-4 korda vähendada.
6. 
Praktilised meetodid häirete jälgimiseks.
A. Fresneli helmed, 1816 (joonis 87). Valguskindlasse kesta suletud allika valgus siseneb selles oleva ava kaudu lahkneva kiirena kahele tasapinnalisele peeglile. Nurk peeglite vahel a» 179°.
|
|
Joonis 88Meetodi eeliseks on hea valgustatus, miinuseks peeglite reguleerimise raskus optilisel pingil.
b. Fresneli biprisma, 1819 (joon. 88). Eelised - hea valgustus ja reguleerimise lihtsus, puuduseks - on vaja spetsiaalset biprismat, optikatööstuse toode.
Siin S 1 ja S 2 – valgusallika virtuaalsed kujutised S.
V. Bilinza Biye, 1845 (joonis 89). Lähenev või lahknev lääts lõigatakse (lõigatakse) piki läbimõõtu ja mõlemad pooled nihutatakse veidi eemale.
Mida kaugemale poolläätsesid üksteisest eemale nihutada, seda kokkusurutum on interferentsmuster, seda kitsamad on triibud. Siin S 1 ja S 2 – valgusallika tegelikud kujutised S.
G. Lloydi peegel, 1837 (joon. 90). Otse kiir allikast S segab peeglist peegelduvat kiirt.
Siin S- valgustatud pilu, S 1 – selle virtuaalne pilt.
Valguse laineomadused ilmnevad kõige selgemalt sekkumine Ja difraktsioon. Need nähtused on iseloomulikud mis tahes laadi lainetele ja neid on suhteliselt lihtne katseliselt jälgida veepinna lainete või helilainete puhul. Valguslainete interferentsi ja difraktsiooni jälgimine on võimalik ainult teatud tingimustel. Tavapäraste (mitte laser) allikate kiiratav valgus ei ole rangelt ühevärviline. Seetõttu tuleb interferentsi jälgimiseks jagada ühest allikast tulev valgus kaheks kiireks ja seejärel asetada need üksteise peale.
Häiremikroskoop.
Olemasolevad eksperimentaalsed meetodid ühest valgusvihust koherentsete kiirte saamiseks võib jagada järgmisteks osadeks kaks klassi.
IN lainefrondi jagamise meetod kiir lastakse läbi näiteks läbipaistmatu ekraani kahe tihedalt asetseva augu kaudu (Jungi eksperiment). See meetod sobib ainult piisavalt väikeste allikate jaoks.
Teise meetodi kohaselt jagatakse kiir ühele või mitmele osaliselt peegeldavale, osaliselt läbilaskvale pinnale. See meetod amplituudi jaotused saab kasutada ka laiendatud allikatega. See tagab suurema intensiivsuse ja on erinevate interferomeetrite töö aluseks. Sõltuvalt segavate kiirte arvust eristatakse kahe- ja mitmekiirelisi interferomeetreid. Neil on olulised praktilised rakendused inseneriteaduses, metroloogias ja spektroskoopias.
Laske kaks teineteise peale asetatud sama sagedusega lainet ergutada mingis ruumipunktis samasuunalisi võnkumisi:
; 
,
kus all x mõista elektrilist pinget E ja magnetiline H laineväljad, mis järgivad superpositsiooni põhimõtet (vt lõik 6).
Tekkiva võnke amplituud piki ühte sirget suunatud võnkumiste liitmisel leitakse valemi (2.2.2) abil:
Kui võnkumiste faaside erinevus,mida erutavad mingis ruumipunktis lained,jääb ajas konstantseks, siis selliseid laineid nimetatakse sidus.
Millal ebaühtlane lainete korral muutub faasierinevus pidevalt, võttes võrdse tõenäosusega mis tahes väärtusi, mille tulemusena on aja keskmine väärtus null (muutub -1 kuni +1). Sellepärast .
Valguse intensiivsus on võrdeline amplituudi ruuduga: . Sellest võime järeldada, et ebajärjekindlate allikate puhul on saadud laine intensiivsus kõikjal ühesugune ja võrdub iga laine poolt eraldi tekitatud intensiivsuste summaga:
 .
| (8.1.1) |
Millal sidus lained 
(iga ruumipunkti kohta), nii
| . | (8.1.2) |
Selle väljendi viimane termin 
helistas interferentsi termin
.
Ruumi punktides, kus 
, (maksimaalselt), kus 
, intensiivsus (minimaalne). Järelikult, kui kaks (või mitu) koherentset valguslainet asetatakse üksteise peale, toimub valgusvoo ruumiline ümberjaotumine, mille tulemuseks on mõnes kohas intensiivsuse maksimumid ja teistes intensiivsuse miinimumid. Seda nähtust nimetatakse valguse interferents
.
Stabiilne interferentsmuster saadakse ainult koherentsete lainete lisamisel. Looduslike valgusallikate ebaühtlus tuleneb asjaolust, et keha kiirgus koosneb paljude aatomite poolt kiiratavatest lainetest . Iga faasid lainerong ei ole omavahel kuidagi seotud . Aatomid kiirgavad kaootiliselt.
Laineharjade ja lohkude perioodiline jada,tekkis ühe aatomi kiirguse käigus,helistas lainerong või lainerong.
Ühe aatomi kiirgusprotsess kestab ligikaudu s. Sel juhul on rongi pikkus .
Ligikaudu lainepikkused mahuvad ühte rongi.
Maksimaalse ja minimaalse häire tingimused
Olgu punktis eraldumine kaheks koherentseks laineks KOHTA(joonis 8.1).
Täiendavalt R esimene laine liigub kauguse indeksiga keskkonnas ja teine kauguse murdumisnäitaja keskkonnas. Kui punktis KOHTA võnkefaas (), siis esimene laine ergastab punktis R kõhklust
, ja teine 
,