Interferencja światła

Dyfrakcja (ugięcie) światła to zmiana kierunku rozchodzenia się fali świetlnej na przeszkodzie (porównaj z ugięciem się fali mechanicznej). Przeszkodą mogą być: cienki drucik, włos, ostra krawędź np. żyletki, wąska szczelina. Jeśli zostaną one oświetlone światłem lasera, które jest spójne, to na ekranie powstają obrazy jak niżej.

Światło lasera jest spójne - znaczy to, że jeśli przetniemy jego wiązkę płaszczyzną prostopadłą do kierunku ruchu to:
- wszystkie jej punkty mają tę samą fazę,
- amplituda drgań w tych punktach jest taka sama,
- częstotliwość drgań fali świetlnej w każdym punkcie jest taka sama,
- długość fali w każdym punkcie jest taka sama.

Obrazy składają się z na przemian leżących prążków jasnych i ciemnych. Możemy to wyjaśnić tylko w jeden sposób: podczas ugięcia fali świetlnej na przeszkodach powstają co najmniej dwa ciągi fal spójnych, które nakładają się na siebie powodując w pewnych miejscach wzmocnienie ruchu falowego, a w innych jego wygaszenie. Jak to się dzieje?
Podczas ugięcia fali świetlnej, np. na włosie, szeroka wiązka spójnego światła laserowego dzieli się na dwie opływające włos z obu stron. Gdy światło lasera dotrze do skrajnych punktów drucika A i B (patrz rysunek z lewej strony), wtedy stają się one źródłem kulistych fal cząstkowych (na rysunku są to okręgi na prawo od punktów A i B - przypomnij sobie zasadę Huyghensa), które biegnąc dalej w prawo interferują ze sobą. Drucik wyodrębnił z szerokiej wiązki światła lasera dwie wiązki wychodzące z punktów A i B i biegnące w różnych kierunkach, co umożliwia ich nakładanie się. Ponieważ wiązki te są spójne więc możliwe jest całkowite wygaszenie ruchu falowego tam gdzie spotkają się grzbiet z doliną (ciemność) i jego wzmocnienie, gdy spotkają się dwie doliny lub dwa grzbiety. Taki charakterystyczny sposób nakładania się dwóch ciągów fal, powodujący całkowite wzmacnianie i wygaszanie ruchów falowych, nazywamy interferencją Jak więc widzimy, interferencję otrzymamy nakładając na siebie co najmniej dwie wiązki światła spójnego. Takie dwie wiązki możemy otrzymać stawiając na drodze światła dwie szczeliny (patrz rysunek z prawej strony). Obie szczeliny stają się źródłami fal cząstkowych (kulistych), a te nakładając się dają wzmocnienia i wygaszenia ruchów falowych. Na ekranie pojawiają się naprzemian prążki jasne J i ciemne C. Jeśli na rysunku linie ciągłe to grzbiety fal, a przerywane to doliny, wówczas w miejscach spotkania się ze sobą linii ciągłych pojawi się wzmocnienie. Wzmocnienie pojawi się również tam gdzie spotkają się linie przerywane. Spotkanie się ze sobą linii ciągłych i przerywanych (grzbietu z doliną) daje wygaszenie ruchów falowych. Interferencja światła zachodzi dla szczelin leżących blisko siebie. Pamiętamy, że zjawisko dla fal mechanicznych jest wyraźne wtedy, gdy odległość szczelin jest porównywalna z długością fal. Tak samo dla światła. Efekt będzie wyraźniejszy, gdy szczelin będzie więcej. Wówczas wzmocnienie będzie wynikiem nałożenia się wielu fal. W tym celu wykonuje się siatki dyfrakcyjne, które są zespołami szczelin rysowanych np. diamentem na szkle lub wykonywanymi metodą fotografii tradycyjnej. W fotografii tradycyjnej fotografuje się zespół narysowanych kresek na kartonie z różnych odległości otrzymując różną ilość linii na milimetrze. Wywołuje się negatyw i oprawia go jako slajd w ramce. Siatki dyfrakcyjne posiadają od kilkudziesięciu do nawet tysiąca szczelin na milimetrze.