Qual è l'interferenza della luce?

25/03/2019

In ogni punto, due onde che si propagano nello spazio danno una somma geometrica delle loro oscillazioni. Questo principio è chiamato sovrapposizione delle onde. Questa legge è osservata con incredibile accuratezza. Tuttavia, in rari casi può essere ignorato. Questo si applica alle situazioni in cui le onde si propagano in media complessi, quando la loro intensità (ampiezza) diventa molto grande. Questo principio significa che un certo numero di onde elettromagnetiche si propagano in un particolare mezzo, il mezzo stesso risponde in un modo molto specifico - reagisce solo a un'onda, come se non ci fossero altre vicine. Matematicamente, questo significa che in qualsiasi punto del mezzo prescelto l'intensità e induzione elettromagnetica i campi saranno uguali alla somma vettoriale delle induzioni magnetiche e ai punti di forza di tutti i campi cumulativi. A causa di principio di sovrapposizione Le onde elettromagnetiche presentano fenomeni come la diffrazione e l'interferenza della luce. Sono interessanti da un punto di vista fisico, inoltre, stanno colpendo nella loro bellezza.

interferenza della luce

Qual è l'interferenza?

Considerare questo fenomeno può essere soggetto solo a condizioni speciali. L'interferenza della luce è la formazione di bande di attenuazione e amplificazione che si alternano tra loro. Una delle condizioni importanti è l'imposizione di onde elettromagnetiche (raggi di luce) l'una sull'altra, e il loro numero dovrebbe essere di due o più. L'onda stazionaria è un caso speciale. Va notato che l'interferenza è un effetto puramente ondulatorio, applicabile non solo alla luce. Nell'onda stazionaria, che si forma a causa della sovrapposizione sull'onda riflessa o incidente, ci sono i massimi (antinodi) e minimi (nodi) di intensità, che si alternano tra loro.

applicazione di interferenze luminose

Condizioni generali

Onde di interferenza dovute alla loro coerenza. Cosa significa questo termine? La coerenza è la consistenza delle onde in fase. Se due onde che provengono da fonti diverse si sovrappongono l'una all'altra, le loro fasi cambieranno a caso. Le onde luminose sono una conseguenza dell'emissione di atomi, quindi ciascuna di esse è il risultato dell'imposizione di un numero enorme di componenti.

Minime e alti

Per la comparsa di amplificazioni e attenuazione "corrette" delle onde totali nello spazio, è necessario che i componenti aggiunti in ciascun punto selezionato si estinguano a vicenda. Cioè, per lungo tempo, le onde elettromagnetiche dovrebbero essere in antifase in modo che la differenza di fase rimanga sempre la stessa. Il massimo appare nel momento in cui le onde costituenti sono in una fase, cioè quando sono amplificate. L'interferenza della luce viene osservata sotto la condizione di una differenza di fase costante in un dato punto. E tali onde sono chiamate coerenti.

Fonti naturali

Quando possiamo osservare un fenomeno come l'interferenza della luce? irradiata onde elettromagnetiche da fonti naturali sono incoerenti perché sono casualmente creati da diversi atomi, di solito completamente incoerenti tra loro. Ogni singola onda rilasciata da un atomo è un segmento di una sinusoide, assolutamente coerente con se stesso. Pertanto, è necessario dividere un flusso di luce da una sorgente in due o più raggi e quindi imporre la luce risultante l'uno sull'altro. In questo caso, saremo in grado di osservare i minimi e i massimi di un tale fenomeno come l'interferenza della luce.

interferenze luminose in film sottili

Supervisione sull'imposizione delle onde

Come accennato in precedenza, l'interferenza della luce è un concetto molto ampio in cui il risultato dell'aggiunta di fasci di luce in intensità non è uguale all'intensità dei singoli fasci. Come risultato di questo fenomeno, c'è una ridistribuzione di energia nello spazio - si formano lo stesso minimo e massimo. Ecco perché il modello di interferenza è solo un'alternanza di strisce scure e chiare. Se usi la luce bianca, le strisce saranno dipinte in una varietà di colori. Ma quando nella vita ordinaria incontriamo l'interferenza della luce? Questo succede abbastanza spesso. Le sue manifestazioni includono macchie di olio sull'asfalto, bolle di sapone con il loro arcobaleno traboccante, giochi di luce sulla superficie di metallo indurito, disegni sulle ali della libellula. Questa è tutta l'interferenza della luce nei film sottili. In realtà, questo effetto non è così facile da osservare come potrebbe sembrare. Se due lampade assolutamente identiche sono accese, le loro intensità si sommano. Ma perché non ci sono effetti di interferenza? La risposta a questa domanda sta nell'assenza di una tale sovrapposizione della condizione più importante - la coerenza dell'onda.

interferenza della luce

Biprismo di Fresnel

Per ottenere un modello di interferenza, prendiamo una sorgente che è una stretta fessura illuminata, installata parallelamente al bordo del biprismo stesso. L'onda che proviene da esso verrà divisa a causa della rifrazione del biprismo nelle metà e raggiungerà lo schermo in due modi diversi, cioè, per avere una differenza di percorso. Alternanza di strisce scure e chiare compaiono sullo schermo, nella parte in cui i fasci di luce si sovrappongono alle due metà del biprismo. La differenza di percorso è limitata per alcune ragioni. In ogni atto di radiazione, un atomo rilascia il cosiddetto treno d'onde (sistema di onde elettromagnetiche), che si propaga nello spazio e nel tempo, mantenendo la sua sinusoidalità. La durata di questo treno è limitata dallo smorzamento delle oscillazioni naturali di una particella (elettrone) in un atomo e dalle collisioni di questo atomo con altre. Se passiamo la luce bianca attraverso il biprismo, allora possiamo vedere l'interferenza dei colori, come nel caso dei film sottili. Se la luce è monocromatica (da scarica ad arco in qualsiasi gas), il modello di interferenza sarà semplicemente strisce chiare e scure. Ciò significa che le lunghezze d'onda di diversi colori sono diverse, ovvero la luce di diversi colori ed è caratterizzata dalla differenza delle lunghezze d'onda.

applicazione di interferenze luminose

Ottenere onde sovrapposte

La sorgente di luce ideale è un laser (generatore quantico), che per sua natura è una fonte coerente di radiazione stimolata. La lunghezza di un laser zug coerente può raggiungere migliaia di chilometri. È grazie ai generatori quantistici che gli scienziati hanno creato un'intera area dell'ottica moderna, che hanno definito coerente. questo sezione di fisica è incredibilmente promettente in termini di progressi tecnici e teorici.

interferenze luminose in film sottili

Aree di effetto

In senso lato, il concetto di "interferenza della luce" è la modulazione nello spazio del flusso di energia e il suo stato di radiazione (polarizzazione) nella regione dell'intersezione di più onde elettromagnetiche (due o più). Ma dove viene usato questo effetto? L'uso di interferenze luminose è possibile in vari settori della tecnologia e dell'industria. Ad esempio, questo fenomeno viene utilizzato per eseguire il controllo di precisione delle superfici dei prodotti lavorati, nonché sollecitazioni meccaniche e termiche nelle parti, per misurare i volumi di vari oggetti. Inoltre, l'interferenza della luce ha trovato applicazione in microscopia, spettroscopia infrarossa e radiazione ottica. Questo fenomeno è alla base della moderna olografia tridimensionale, spettroscopia Raman attiva. La maggior parte delle interferenze, come si può vedere dagli esempi, viene utilizzata per misurazioni di alta precisione e il calcolo degli indici di rifrazione su diversi media.