Условия образования интерференционной картины

Интенсивность света I в любой точке пропорциональна квадрату амплитуды световой волны, т.е. пропорциональна квадрату напряженности  электрического поля. Для произвольной точки Р пространства, где перекрываются две световые волны, согласно принципу суперпозиции:

,                                          (4)

где  – напряженности электрических полей световых волн в точке Р.

Результирующая интенсивность равна:

,                   (5)

где Dj = j₂ – j₁ – разность фаз налагающихся световых волн.

Если источники световых волн независимы, то среднее по времени значение косинуса разности фаз  и

I_P = I₁ + I₂.                                              (6)

Если разность фаз световых волн не изменяется в течение некоторого времени, большего чем время, необходимое для регистрации картины (), то равенство (6) не выполняется. Суммарная интенсивность результирующей волны (а значит, и освещенность, например, экрана, на котором наблюдается результат сложения волн) не равна сумме интенсивностей, создаваемых каждым источником световых волн (возникает интерференция). Иными словами, для возникновения интерференции необходимо, чтобы разность фаз Dj сохраняла свое значение за время усреднения. Это возможно также только при одинаковой частоте складываемых колебаний. Волны, для которых разность фаз за время наблюдения остается неизменной, называют когерентными.

Таким образом, явление интерференции заключается в перераспределении энергии колебаний в пространстве. В результате интенсивность света в определенных точках пространства увеличивается, а в других уменьшается по сравнению с (1.6). Интерференция, возникающая при наложении двух когерентных волн, называется двухлучевой, при наложении многих волн – многолучевой.

           Для получения когерентных световых волн и наблюдения их интерференции с помощью обычных (не лазерных) источников излучения применяют метод разделения волны, излучаемой одним источником света, на две или большее число волн, которые после прохождения различных путей накладываются друг на друга. Результат интерференции таких волн зависит от разности фаз, приобретаемой когерентными волнами при прохождении различных расстояний (или различных сред) от источника до экрана (точки наблюдения). Однако для получения интерференционной картины достаточно хорошей четкости необходимо выполнение некоторых условий, связанных с определенными свойствами световых волн. Эти условия определим на примере двухлучевой интерференции.