interferens

Ved interferens mellom to bølger med nesten samme frekvens vil bølgene vekselvis interferere destruktivt og konstruktivt. Derved oppstår det fenomenet som kalles svevninger, hvor den resulterende bølgeamplituden varierer med en frekvens lik halve differansen mellom de to bølgefrekvensene.

Svevning høres for eksempel ved samklang mellom to instrumenter som ikke er stemt nøyaktig likt.

Bevegelige striper på fjernsynsskjermen skyldes interferens mellom signaler fra to sendere som sender med nesten samme frekvens og er altså et svevningsfenomen.

Det første kjente eksperimentet hvor interferens av lys ble påvist, ble utført av Thomas Young i 1801. Han lot lys fra en liten kilde gå gjennom to parallelle spalter og derfra mot en hvit skjerm på baksiden. Det viste seg at det oppstod en rekke mørke og lyse striper på skjermen.

Dette forklares ved at lys fra samme atom passerer begge spaltene og sprer seg ut som bølger fra disse. Når de to bølgene treffer skjermen i punktet P, har den ene tilbakelagt veilengden S₁P og den andre S₂P. Gangforskjellen er S₂P–S₁P, og ettersom denne er et like eller ulike antall halve bølgelengder, oppstår konstruktiv eller destruktiv interferens, kjennetegnet ved henholdsvis lyse og mørke striper på skjermen. I punktet 0, som ligger like langt fra begge spaltene, får man alltid lys.

Mørke og lyse striper fremkommer bare når man bruker monokromatisk (ensfarget) lys. Med hvitt lys (eller lys sammensatt av flere farger) oppstår destruktiv interferens for de forskjellige fargene på forskjellige steder, og man får da, istedenfor en mørk stripe, en stripe som er en blandingsfarge av de resterende fargene.

Augustin Jean Fresnel benyttet istedenfor to spalter to speil, som var stilt ved siden av hverandre og litt på skrå i forhold til hverandre. Han oppnådde på den måten samme effekt, men lysintensiteten ble større og eksperimentene mer overbevisende enn Youngs.

Disse to forsøkene regnes som avgjørende bevis for at lys har bølgenatur. Felles for dem og en del lignende oppstillinger er at bølgefronten fra lyskilden deles geometrisk i to, og at de to delbølgene så bringes til å interferere.

En annen teknikk består i at man ved refleksjon mot tynne hinner dels får refleksjon mot forsiden, dels mot baksiden av hinnen. Derved oppstår to reflekterte bølger som er koherente og interfererer. Belyst med hvitt lys gir slike hinner ofte opphav til vakre fargespill, kjent for eksempel fra oljeflekker, sommerfuglvinger, skjell, perlemor med mer.

På tilsvarende måte kan man få interferens når lys reflekteres fra to flater som er skilt med et tynt luftlag. Et slikt fenomen, først beskrevet av Isaac Newton, oppstår når lys faller gjennom en linse som er anbrakt på en optisk plan plate. Lys som reflekteres fra undersiden av linsen interfererer med det som slipper igjennom og reflekteres av platen under. Benyttes hvitt lys, oppstår det fargede interferensringer, kjent som newtonringer.

Metoden kan benyttes for å undersøke konturen av speilende overflater. Flaten som skal undersøkes, legges under en optisk plan glassplate. Hvis disse ikke slutter helt sammen, vil begge flatene reflektere lys, og dette interfererer. Nyttes monokromatisk lys med kjent bølgelengde, kan man av interferensbildet regne seg tilbake til konturen av flaten.

Lys som reflekteres fra forsiden og baksiden av en vanlig glassplate (vindusglass, speil) interfererer vanligvis ikke, fordi den veilengden de to bølgene tilbakelegger er så forskjellig at bølgene etter refleksjonen ikke blir koherente.

I 1960 lyktes det å fremstille lysstråler med meget høy grad av koherens, lasere. Interferensbilder dannet ved lasere, hologrammer, vil, fordi strålen hele tiden er koherent, gi langt flere opplysninger om faseforskjellen mellom de strålene som interfererer. Dette kan man benytte for å rekonstruere den lysveien som er tilbakelagt og derved skaffe seg et tredimensjonalt bilde av en gjenstand.