光の干渉

2光源から点Pに来た波長lの光が干渉する場合、mを整数として、
(i) 2光源から同位相の光が出る場合
明線条件:
暗線条件:
(ii) 2光源から逆位相の光が出る場合
明線条件:
暗線条件:
(i)(ii)において、光が異なる媒質中を通過する場合には、Dを光路差として考える。

光は電磁波の一種で波なので、複数の光が一カ所に集まると、干渉して、強め合ったり、弱め合ったりします。
ある点
Pにおいて、2光源から来る波長lの光が、強め合う条件、弱め合う条件を考える場合には、光源からの距離の差 (経路差)を考えます。
その際に注意しなければならない点があります。
それは、光源において、同一時刻にどういう単振動をしているかということです。振幅
A,角振動数w,初期位相dの単振動があるときに、単振動がどういう状態にあるか、ということは、位相がどのような値にあるか、ということで考えることができます。従って、光源での位相がどうなっているか、ということによって、強め合う条件、弱め合う条件も変わってしまうことになります。ここでは、2光源において、光波の位相が完全にそろっている場合(同位相)と、光波の位相が波半分ずれている場合(逆位相)を考えることにします。

(i) 2光源から同位相の光が出る場合
経路差Dが波長の整数倍であれば強め合い(明線条件と言います)、波長の整数倍から半波長ずれると弱め合い(暗線条件と言います)ます。つまり、mを整数として、
明線条件:
暗線条件:
となります。

(ii) 2光源から逆位相の光が出る場合
(i)の条件とは逆になり、mを整数として、
明線条件:
暗線条件:
となります。

(i)(ii)のように、2光源において同位相か逆位相かによって、明線条件と暗線条件が逆になることに注意してください。

上記では、光が空気中を通過する場合のように、一つの媒質中を通過する場合で考えていますが、干渉し合う光が異なる媒質中を通過する場合があります。この場合には、単純に光の通過経路の長さの差をとって、明線条件、暗線条件を考えることはできません。このときには、通過経路の長さに屈折率をかけた距離
(光学距離、光の屈折を参照)の差を考えます。光学距離の差を経路差と区別して光路差と言います。(i)(ii)の条件の「経路差」を「光路差」に入れ替えて考えます。

光の干渉実験の例として、高校教科書に、
二重スリット(ヤングの干渉実験)回折格子、薄膜、ニュートン・リング、単スリットが挙げられています。


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