ТО ПІДСИЛЮЄ, ТО ПОСЛАБЛЮЄ

Вам доводилося бачити, як на поверхні води поширюються хвилі, що йдуть з двох різних точок? Ці хвилі зустрічаються, накладаються та продовжують поширення так, ніби їхньому рухові ніщо не заважало. Описану властивість хвиль називають суперпозицією (мал. 6.16).

Мал. 6.16. Суперпозиція хвиль

Якщо два джерела хвиль коливатимуться з однаковою частотою та зберігатимуть сталою різницю фаз (такі джерела називають когерентними), то утворені від таких джерел хвилі накладатимуться по-особливому. Під час накладання когерентних хвиль утворюється стійка картина коливань точок середовища, на якій видно, що в одних точках відбувається взаємне посилення хвиль і послаблення в інших, залежно від співвідношення між фазами цих хвиль. Описане явище називають інтерференцією (мал. 6.17).

Мал. 6.17. Утворення інтеренференційної картини: а — від двох когерентних джерел; б — від двох щілин (після проходження щілин також утворюються когерентні хвилі)

Для отримання когерентних джерел світла вдаються до штучного прийому: пучок світла від одного джерела розділяють на два чи кілька пучків, які йдуть різними шляхами, і подалі зводяться та накладаються один на одного. Якщо ці пучки пройдуть різну відстань, то між ними виникне різниця фаз, зумовлена різницею їхнього ходу. Унаслідок накладання таких пучків виникає стійка інтерференційна картина — чергування кольорових і темних смуг (мал. 6.18).

Мал. 6.18. Чергування кольорових і темних смуг унаслідок інтерференції світлових хвиль

Вигляд інтерференційної картини залежить від довжини хвилі. Наприклад, для червоного світла відстані між смугами виявляться більшими, ніж за освітлення зеленим чи синім світлом (мал. 6.19).

Мал. 6.19. Вигляд інтерференційної картини залежить від довжини хвиль

У природних умовах інтерференцію світла можна спостерігати на тонких мильних бульбашках, на плівках бензину, розлитому на мокрому асфальті (мал. 6.20). Світлова хвиля частково відбивається від зовнішньої поверхні плівки, частково проходить крізь плівку і, відбившись від її внутрішньої поверхні, повертається в повітря. Оскільки друга хвиля проходить більшу відстань, ніж перша, то між ними є різниця ходу. Обидві хвилі когерентні, оскільки створені одним джерелом, тому в результаті накладання їх спостерігають стійку інтерференційну картину (мал. 6.20, в).

Мал. 6.20. Інтерференція: а — магія кольорів мильної бульбашки; б — «...красувалася, на жаль, не оспівана жодним класиком калюжа, вся в райдужних переливах від мазуту, автомобільного мастила, бензину та інших горючо-змащувальних речовин...» Павло Загребельний. Неймовірні оповідання; в — пояснення явища інтерференції

Сучасні наука і техніка використовують інтерференцію світла для точних вимірювань, для визначення якості обробки поверхонь, для поліпшення якості зображення, отриманого оптичними приладами тощо. Інтерференційний метод вимірювання довжини хвилі світлового випромінювання дає змогу визначати її з точністю до 7—8 значущих цифр. Таким способом у 1960 р. було виміряно довжину еталона метра, у результаті чого дано нове його означення: метром назвали довжину, на якій довжина хвилі оранжевих променів у вакуумі, що їх випромінюють атоми Криптону, укладається 1 650 763,73 раза. (У 1983 р. було прийнято новий еталон метра, виражений через швидкість світла.)

У 1935 р. уродженець України Олександр Теодорович Смакула (1900—1983, УРСР, Німеччина, США) зробив відкриття — спосіб поліпшення оптичних приладів, що дістав назву «просвітлення оптики». Суть відкриття полягає в тому, що поліровану поверхню скляної лінзи покривають тонким шаром певного матеріалу.

Завдяки явищу інтерференції в цій тонкій плівці відбите від полірованої поверхні світло гаситься, і більше світла проходить уперед. Таких поверхонь на шляху світла, що проходить крізь складний прилад, досить багато, тому втрата навіть кількох відсотків світла на відбиття на кожній з них призвело б до того, що на виході ми б уже нічого не побачили. Лінзи є основним елементом різних оптичних приладів: фотоапаратів, мікроскопів, телескопів, перископів, стереотруб, біноклів, оптичних пристроїв до стрілецької зброї тощо. Так це відкриття стало великим здобутком, який усе людство використовує дотепер як на Землі, так і в космосі для фотографування Землі та інших планет.

Зміст