interferenssikuvioina

Interferenssikuvioina tarkoitetaan aaltojen yhteisvaikutuksesta syntyviä säännöllisiä kuvioita, joissa intensiteetti vaihtelee alueittain. Kuvioita muodostuu, kun kaksi tai useampi aalto kulkee samaan tilaan ja niiden vaihe-ero huomioidaan: konstruktioalueilla aallot vahvistavat toisiaan, destruktioalueilla ne heikentävät toisiaan. Tämä ilmiö ilmenee sekä valossa että muissa aalloissa, kuten äänessä ja materian aaltoliikkeissä.

Perusmallina interferenssille on kumulatiivinen intensiteetti I = I1 + I2 + 2√(I1 I2) cos(Δφ), missä Δφ on aaltojen vaihe-ero. Vaihe-ero liittyy polkueroon Δx ja aallonpituuteen λ, esimerkiksi Δφ ≈ (2π/λ) Δx. Kun I1 = I2, kuvio on voimakkaasti kontrastinen, mutta kohina ja epäsymmetria heikentävät näkyvyyttä. Visualisoidut kuviossa ovat kirkkaat ja tummat fringit.

Yleisimmät esimerkit interferenssistä ovat kaksoisreikä-eksperimenti ja ohutkalvokäsittelyt. Kaksoisreikässä reiät etäisyydellä d ja näytön etäisyys L tuottavat fringen välin β ≈ λL/d. Ohutkalvosekoituksissa kimmellys johtuu kahden pinnan heijastusten polkueroista, ja kuvio riippuu kalvon paksuudesta, indeksistä ja tulokulmasta; värien vaihtelu on tyypillistä tuntemattomille pituuskaistoille.

Interferenssikuvioihin vaikuttavat koherenssi ja visibiliteetti: suurempi koherenssi antaa selkeämpiä kuvioita, kun taas epätaaiset lähteet heikentävät kontrastia. Sovelluksissa interferenssi on keskeinen mm. optinen metrologia, spektroskopia, holografia sekä erilaiset interferometrit (Michelson, Mach–Zehnder) ja tutkimukset myös kvanttisessa tähtäyksessä.