interferenssejä

Interferenssi eli interferenssi on ilmiö, jossa useamman aallon superpositio muuttaa havaittavaa voimakkuutta tai rakennetta. Kun aallot ovat koherentteja ja niiden taajuus on sama, niiden vaihe-erosta riippuen ne voivat vahvistaa toisiaan (konstruktivinen interferenssi) tai kumota toisiaan (destruktiivinen interferenssi). Näin syntyy havaittavia kuvioita, kuten kirkkaus- ja himmeästi variaatioita, jotka riippuvat aallonpolkujen erosta ja koherenssistä.

Tarvittavat ehdot interferenssille ovat koherenssi ja sama taajuus. Koherenssi tarkoittaa, että aallot ylläpitävät suhteellisen vakaan vaiheen yli ajallisesti ja paikallisesti. Sijainnin tai kuljetun polun eron myötä syntyy vaihe-ero δ, joka määrittelee intensiteetin riippuvuuden. Kun kahden identtisen lähteen intensiteetit ovat I0, kokonaisintensiteetti on I = 2I0(1 + cos δ) eli esimerkiksi konstruktivisessa tapauksessa δ = 2πn antaa I = 4I0.

Käytännössä interferenssi ilmenee esim. kaksoisreikäkokeessa, jossa kahden valolähteen tai reikiin osuvan valon kulkupolut muodostavat suoranaisia ja vuorotellen vahvistavia tai kumoavia interferenssikuviopisteitä. Ilmiö esiintyy sekä optiikassa että ääniaalloissa ja muissa aaltoaineissa, ja sitä voi tarkastella sekä lyhyillä että pitkällä aallonpituuksilla.

Sovelluksia on runsaasti: optinen interferometria (esim. Michelsonin interferometri) tarkkoihin pituusmittauksiin, refraktiotason mittanteisiin, huippunopeaan gravitaatioaaltojen havaitsemiseen LIGO-tyyppisillä laitteilla, sekä lääketieteellisessä optisessa koherensiaali- tomography. Myös aaltoliikkeet ja aine-aaltojen interferenssi ovat keskeisiä kvantti-, materiaalitieteen ja geofysikaalisen tutkimuksen työkaluja.

Historiaan kuuluvat Youngin kaksoisreikäkoe ja Michelsonin interferometrit, joiden avulla todistettiin valon aaltoluonte ja interferenssien käytännön mittauksien mahdollisuus. Interferenssi on keskeinen ilmiö ymmärtäessä valon käyttäytymistä ja aineen aaltoominaisuuksia.