Интерференция на светлината

За описание на явлението интерференция на светлината е достатъчна представата за вълновия характер на разпространението на светлината (принцип на Хюйгенс Френел), без да вземаме предвид електромагнитния характер на светлината.

Напомняне: Необходимо условие за явлението интерференция на вълни е тяхната кохерентност (виж темата Интерференция).

Никои два реални източника на светлина, обаче, не са кохерентни. Причината за тази некохерентност е в самия механизъм на излъчване на светлината от атомите на източника. Атомите излъчват светлинни вълни независимо един от друг. Процесът на излъчване е краткотраен ( 10 ⁸ сек.), след което атомът се връща в нормално (невъзбудено) състояние и излъчването на светлина от него се прекратява. След известно време той може отново да се възбуди и да излъчи светлинна вълна, но вече с друга фаза. Освен това във всеки момент от време излъчването на светлина се осъществява не от един, а от много голям брой атоми на светещото тяло. Атомите излъчват светлина независимо един от друг, следователно разликата във фазите на вълните, излъчвани от различните атоми се мени хаотично във времето.

Съществуват обаче много начини за получаване на интерференчна картина. Например, чрез разделяне на всяка вълна, излъчвана от всеки елементарен източник, на две вълни, които след това интерферират помежду си.

Опит на Юнг:

Нека малък отвор С в непрозрачен екран (1) се осветява от интензивен източник на светлина. Съгласно принципа на Хюйгенс отворът С става източник на полусферични вълни.

Вълните, излъчвани от източника С падат на следващите два, симетрично разположени спрямо С, малки отвора В₁ и В₂ в непрозрачен екран (2), намиращи се на неголямо разстояние един от друг. Бялата светлина се състои от монохроматични вълни с различни дължини на вълните. Една монохроматична сферична вълна се описва с

(виж темата Сферични вълни; за простота, с начална фаза равна на нула). Всяка такава вълна, излъчвана от източника С пада върху отворите В₁ и В₂, които стават източници на нови вълни според принципа на Френел и тъй като трептенията в тях се предизвикват от една и съща падаща вълна, те са кохерентни.

В една произволна точка D, разположена достатъчно далеч от втория екран (виж чертежа по-горе), намираща се на разстояние r₁ от източника В₁ и на разстояние r₂ от източника В₂, стойностите на функциите, описващи двете монохроматични вълни, излъчвани от източниците В₁ и В₂, в произволен момент от време t са съответно