Interferenssi
Wikipedia
Interferenssi tarkoittaa kahden aallon, joiden välinen vaihe-ero on vakio, yhdistymistä superpositioperiaatteen mukaisesti. Kyse on siis aaltojen yhteenlaskusta. Interferenssi voi olla konstruktiivista eli vahvistavaa tai destruktiivista eli vaimentavaa. Optiikassa interferenssikuvio saadaan interferenssin tuloksena. Interferenssiin liittyy olennaisesti koherenssin käsite, jota voidaan pitää interferoituvuuden mittana.
[muokkaa] Interferenssivärien syntyminen
Valoa voidaan pitää myös aaltoliikkeenä, jolloin aallonpituus määrä valon värin. Silmin näkyvän valon aallonpituus on noin 400-700 nm (nanometriä).
Eri aallonpituuksilla etenevän valon ihmissilmä näkee erivärisenä. Aallonpituus lyhenee, kun spektrissä siirrytään keltaisesta ja oranssista purppuraan ja violettiin.
Sekä saippuakupla että veden pinnalla oleva ruokaöljykerros näyttävät värillisiltä. Vastaava ilmiö havaitaan asfaltin tai veden pintaan ohueksi kalvoksi levinneessä öljyssä. Molemmissa tapauksissa itse aine, öljy tai saippualiuos, on väritöntä. Kyseessä on ohuessa kalvossa tapahtuva interferenssi- ilmiö. Ohuen kalvon ylä- ja alapinnasta heijastuneet aallot kulkevat hieman eripituisen matkan, kohtaavat ja interferoivat. Vahvistus ja heikennys riippuvat aallonpituudesta ja kalvon paksuudesta. Kun tarkastellaan vinosti kalvoon osuvaa valoa, vahvistus ja heikennys riippuvat vielä tulokulmasta. Näin ollen tietyn paksuiselle kalvolla eri aallonpituudet (värit) vahvistavat toisiaan tietyllä tulo- ja heijastuskulmalla. Eri aallonpituuksien vahvistuminen eri kohdissa kalvoa johtuu kalvon paksuuden vaihtelusta. Tästä johtuen nähdään eri kohdissa kalvoa eri värejä, kun käytetään valkoista valoa. Kun valo osuu kalvoon, jota rajoittaa toiselta puolelta ilma ja toiselta puolelta vesi, jokainen yksityinen aalto heijastuu sekä kalvon ylä- että alapinnasta. Yläpinnasta heijastumisessa tapahtuu puolen aallon vaihesiirto, koska heijastuminen tapahtuu optisesti tiheämmästä aineesta. Samoin käy alapinnassa. Heijastumisesta ei siis seuraa mitään vaihe- eroa näiden kahden heijastuneen aallon väille. Heijastuneiden aaltojen välille muodostuu vaihe- eroa vain siitä, että alemmasta pinnasta heijastunut aalto kulkee pitemmän matkan kuin yläpinnasta heijastunut aalto.
Matkaerosta johtuva vaihe- ero riippuu aallonpituudesta, valon tulokulmasta ja kalvon paksuudesta. Kullakin aallonpituudella interferenssi on siten vahvistava tietyillä heijastumiskulmilla, jotka riippuvat aallonpituudesta ja kalvon paksuudesta. Silmään tuleva valo saapuu eri kohdista kalvoa eri heijastumiskulmilla. Kun kalvon paksuus on lisäksi epätasainen ja muuttuu, värit muodostavat epäsäännöllisiä, muuttuvia kuvioita.
Valon interferenssin ja pinnoitepaksuuden välillä on seuraava yhtälö:
missä,
-
- d = pinnoitteen paksuus
- N = 1,2, .. jne kokonaisluku
- λ = valon aallonpituus
- n = kalvon taitekerroin
