interferenssiin

Interferenssi on ilmiö, jossa useampi aalto vaikuttaa toisiinsa superpositionin kautta. Esimerkkeinä ovat valo- ja ääniaallot sekä kvanttitasolla fotonien käyttäytyminen. Kun aallot ovat samassa taajuudessa tai hyvin lähellä sitä ja niiden vaihe-erot ovat tietynlaisia, niiden amplitudit voivat vahvistaa toisiaan (konstruktivinen interferenssi) tai kumota toisiaan (destruktiivinen interferenssi), mikä muuttaa lopullista intensiteettiä.

Matemaattisesti interferenssi voidaan esittää superpositionin avulla. Kahden lähteen intensiteetit I1 ja I2 sekä niiden vaihe-ero Δφ antavat kokonaisintensiteetin I = I1 + I2 + 2 sqrt(I1 I2) cos(Δφ). Vaihe-ero Δφ riippuu polkuyhteydestä ΔL ja aallonpituudesta λ: Δφ = (2π/λ) ΔL + φ0. Kun Δφ ≈ 0, konstruktivinen interferenssi maksimoidaan; kun Δφ ≈ π, destruktiivinen interferenssi minimoi.

Koherenssi on interferenssin edellytys. Hyvä koherenssi tarkoittaa, että lähteillä on pysyvä vaihe-ero ajan yli, jolloin interferenssikuvio on selvä. Epäkoherentit lähteet aiheuttavat, että vaihe-erot vaihtelevat nopeasti ja kuvio haihtuu.

Interferometrit ovat laitteita, jotka hyödyntävät interferenssiä. Tunnettuja malleja ovat Michelson-, Mach-Zehnder- ja Fabry–Pérot -interferometrit sekä Youngin kaksoisreikä. Niiden avulla voidaan mitata pieniä etäisyyksiä, valon ominaisuuksia ja aallonpituuksia sekä tutkitaan koherenssia.

Sovelluksia on laajasti optiikassa, metrologiassa ja kuvantamisessa: tarkka etäisyydentunnistus, spektrianalyysejä, optinen koherenssi tomografia (OCT), LIDAR sekä kvanttisen interferenssin tutkimus.