Interferenssikuvioja

Interferenssikuvioja ovat aaltojen superpositionin seurauksena muodostuvia kuvioita, joissa intensiteetti vaihtelee säännöllisesti. Ne esiintyvät sekä valo- että ääni- sekä aineaaltojen tapauksessa. Interferenssiksi kutsutaan ilmiötä, jossa useamman lähteen amplitudit summautuvat, ja koherentti lähde sekä polkuero ovat olennaisia kuviokuvioon.

Perusperiaate voidaan kuvata kaavalla I = I1 + I2 + 2 sqrt(I1 I2) cos δ, jossa δ on vaihe-ero. δ ≈ (2π/λ) ΔL, ΔL on polkuero. Kun I1 ja I2 ovat likimain yhtä suuret, syntyy selkeitä kirkkaiden ja tumien fringe-alueita. Välineinä käytettyjä esimerkkejä ovat kaksoisreikä-tyyppiset asetelmat sekä ohuita kalvosia tai kalvoväliköitä hyödyntävät järjestelmät, joissa kuviot syntyvät kalvon paksuuden tai ilmakerroksen vaihtelun vuoksi.

Tunnetuimpia interferenssikuvioita ovat Youngin kaksoisläpäisykoe, jossa valo kulkee kahden reiän kautta ja muodostaa kirkkaiden ja tumien fringen-kuvion; Newtonin renkaat, joissa ohueen kalvoon muodostuva ilmakerroksen vaihtelu tuottaa toistuvia renkaita; sekä aineaaltointerferenssi, joka osoittaa de Broglie-wavelengthin olemassaolon elektronien ja muiden hiukkasten tapauksessa.

Interferometrejä, kuten Michelson- ja Mach-Zehnder-, käytetään polkuerojen tarkkaan mittaukseen. Niillä on sovelluksia metrologiassa, spektroskopiassa, optisessa kuvantamisessa ja gravitaatioaaltojen havaitsemisessa (esimerkiksi LIGO). Interferenssikuvioiden muodostuminen edellyttää koherenssia ja kontrolloitua polkueroa sekä ympäristön vakaata tilaa, jotta häiriöt ja lämpötilan tai tärinän vaihtelut eivät häiritse kuviota.