23. Жарық интерференциясы

Екі немесе бірнеше толқындардың қабаттасуы кезінде кеңістіктің әр түрлі нүктелеріндегі қорытқы тербелістер амплитудаларының таралуы (максимумдары мен минимумдары кезекпен орналасқан) уақыт өтуімен өзгермей тұрақты қалатын құбылысты интерференция деп атайды.

Кеңістікте интерференциялық сурет алу үшін қабаттасатын толқындардың жиеліктері мен тербеліс фазалары бірдей болуы тиіс. Мұндай толқындар когорентті толқындар деп аталады. Когорентті толқындар бірдей жиілікпен тербелетін, ығысу фазалары тұрақты қалатын когорентті толқындардан алынады.

Фазалар ығысуы тұрақты және жиіліктері бірдей толкындардың қосылуы жарық толқындарының өзара әрекеттесуіндегі көңіл аударатын жағдай. Мұнда кеңістіктің кейбір нүктелерінде толқындардың қабаттасуынан бір-бірін күшейтетін, ал басқа бір нүктелерінде керісінше бір-бірін әлсірететін интерференция құбылысы байқалады. Экранда күңгірт және ашық жолақтар кезектесіп орналасады. Бұл интерференция құбылысы. Жарықтың интерференциясы механикалық толқындардың интерференциясы сияқты өтеді. Жарықтың минимум (әлсіреу) және максимум (күшею) шарттары (4.10) және (4.11) формулаларымен анықталады. Сонымен қатар жарық толқындары интерференциясының кейбір ерекшеліктері бар. Егер екі жарық көзінен бірдей жиілікті синусоидалық жарық толқындары шығарылса, онда олар кездескен жерде интерференция көрінісі пайда болады. Бірақ осы көріністі бір-біріне қатысы жоқ бірдей жарық шығаратын екі жарық көзінен шық қан толқындар арқылы алу мүмкін емес. Жарық толқындарының интерференция құбылысы жоқ деген қорытындыға келгендей боламыз.

Интерференция құбылысын 1675 жылы Томас Юнг Ньютон, одан кейін Юнг және Френель байқаған. Мұны қалай түсіндіруге болады? Шын мәнінде, мәселе толқынның цугінде екен. Дененің әр түрлі атомдары бір-біріне байланыссыз жарық шығарады. Сондықтан олардың жиіліктерінің бірдей болуына қарамастан, әр цугтің фазасы әр түрлі. Ал бұл жарықтың фазасы ретсіз өзгеретін электромагниттік толқын екенін көрсетеді. Сонда екі толқынды бір-біріне қосқанда пайда болған қорытқы толқынның берілген нүктедегі амплитудасы да кездейсоқ түрде бір секундта миллион есе (максимум немесе минимум болып) өзгеріп отырады.

Жарық түскен бет біздің көзімізге біркелкі жарық түскен беттей болып көрінеді. Сондықтан жарық толқынының интерференциясы тек когерентті толқындар қабаттасқанда ғана пайда болады.

Жарықтың интерференциясы физикалық құбылыс болғандықтан ол ғылыми көзқарас тұрғысынан да, практикада қолдану мақсатында да қызығушылық тудырады. Интерференция құбылысы оптикалық құралдардың жарықтылығынм реттеу жарқындату үшін қолданылады, яғни интерференцияның көмегімен шағылған сәулелердің шамасы не көбейтуге, не азайтуға болады.

Жарық техникасы — оптикалық сәулелерді (жарықты) зерттеумен және оларды өндіру, кеңістіктік таралуы мен сипаттамаларын өлшеу әдістерімен, сондай-ақ, жарық энергиясын басқа энергия түріне түрлендіру мәселелерімен айналысатын ғылым мен техника саласы. Жарық техникасының дербес сала ретінде пайда болуы физикалық және геометриялық оптиканың, физиология ғылымының, электр тогы мен магнетизм ілімінің дамуымен байланысты болды. 18 ғ-дың басында фотометрияның негіздерін тұжырымдаған (“Жарық градациясы жөніндегі оптикалық трактат” деген кітабында) француз ғалымы П.Бугер (1698 — 1758) Жарық техникасына маңызды үлес қосты. Жарық техникасының дамуының маңызды кезеңі электрлік жарықтандыру көздеріне көшуден басталды. 1872 жылы орыс электртехнигі А.Н. Лодыгин (1847 — 1923) қыздыру шамын жасады, ал 1876 жылы П.Н. Яблочков (1847 — 1894) “Яблочков шамы” деп аталатын доғалы көмір шамын ойлап тапты. Жарық техникасының бұдан кейінгі дамуы люминесценттік шамдардың, жоғары қысымды газ зарядсыздандырғыш шамдардың, сондай-ақ, галогендік шамдардың шығуымен байланысты. Жарық техникасының негізгі бөлімдеріне жарықтандыру техникасы, жарық сигналы техникасы, жарықтық проекциялық техникасы, сәулелендіру техникасы және өлшеуіш техникасы жатады. Жарықтандыру техникасы жарық энергиясын жарықтандыруға қолданумен айналысады. Бұған жарық көздері техникасы, жарықтандыру приборлары, жарықтандыру құрылғыларының құрал-жабдықтары, т.б. жатады. Жарық сигналы техникасы оптикалық сигнализацияға арналған құрылғыларды жасаумен шұғылданады. Бұған қашықтан жарықпен белгі беру үшін қолданылатын приборлар, т.б. жатады. Проекциялық техника проекциялық аппаратураларды, киноэкрандарды, жарықпен көшіруге (сканер, ксерокс, т.б.) арналған аппараттарды құрастырумен шұғылданады. Сәулелендіру техникасы жарық энергиясын емдеу және биологиялық мақсаттарға пайдаланумен айналысады. Ол әр түрлі нысандарды көрінетін не көрінбейтін (немесе екеуі қатар) сәулемен сәулелендіретін приборларға сүйенеді. Өсімдіктердің өсуін жылдамдату, көбінесе, қыздыру шамдары көмегімен, жарқырауық заттар ультракүлгін сәулемен сәулелендіріледі. Өлшеуіш техника сәулеленудің (жарықтың) сипаттамаларын өлшеумен шұғылданады