Что означает интерференция. Явление интерференции

Разглядывая сияющее голографическое изображение, большинство из нас вряд ли вспоминает физические термины «дифракция» и «интерференция световых волн» .

Но именно благодаря изучению этих понятий появилась возможность создавать голограммы.

Что такое дифракция света?

Слово «дифракция» образовано от латинского «diffractus» , что означает в дословном переводе «огибание волнами препятствия» . Как известно, имеет волновую природу, и его лучи подчиняются волновым законам. Дифракцией в физике называют оптические явления, возникающие, когда световые волны распространяются в оптически неоднородной среде с непрозрачными включениями.

Волновая природа света определяет его поведение при огибании препятствий. Если препятствие во много раз больше длины световой волны, свет не огибает его, образуя зону тени. Но в случаях, когда размеры препятствий соразмерны с длиной волны, возникает явление дифракции. В принципе, любое отклонение от геометрических оптических законов можно отнести к дифракции.

Интерференция волн

Если мы установим перед источником света непрозрачный экран и проделаем в нём точечное отверстие, то проникающие через эту точку лучи света на следующем экране, расположенном параллельно первому, отобразятся в виде концентрических колец с чередованием светлых и тёмных окружностей. Это явление в физике называют дифракцией Френеля, по имени учёного, который впервые обнаружил его и описал.

Изменив форму отверстия и сделав его щелеобразным, мы получим на втором экране другую картину. Световые лучи расположатся в виде ряда светлых и тёмных полосок, как на магазинном штрих-коде. Дифракцию света на щелеобразном отверстии впервые описал немецкий физик Фраунгофер, именем которого она называется до сих пор.

Объяснить разложение световой волны на светлые и тёмные участки учёные смогли при помощи понятия интерференции. Несколько источников волновых колебаний, если частоты их колебаний когерентны (одинаковы либо кратны друг другу), могут усиливать излучение друг друга, но могут и ослаблять, в зависимости от совпадения фаз колебаний. При огибании препятствий и возникновении вторичных волн вступает в действие их интерференция. На участках, где фазы волн совпадают, наблюдается повышенная освещённость (яркие светлые полоски либо окружности), а там, где не совпадают – освещённость снижена (тёмные участки).

Дифракционная решётка

Если взять прозрачную пластинку и нанести на неё ряд параллельных непрозрачных чёрточек на одинаковом расстоянии друг от друга, то мы получим дифракционную решётку. При пропускании через неё плоского светового фронта образуется дифракция на непрозрачных штрихах. Вторичные волны, взаимно ослабляясь и усиливаясь, образуют дифракционные минимумы и максимумы, что легко обнаружить на экране, поставленном за решёткой.

При этом происходит не только отклонение световых лучей, но и разложение белого света на цветовые спектральные составляющие. В природе нужная для маскировки окраска крыльев бабочек, оперения птиц, змеиной чешуи часто образуется благодаря использованию дифракционных и интерференционных оптических явлений, а не из-за пигментов.

Голограммы

Принцип голограммы был изобретён в 1947 году физиком Д. Габором, который впоследствии получил за его изобретение Нобелевскую премию. Трёхмерное, т.е. объёмное изображение объекта можно снять и записать, а затем воспроизвести, если использовать лазерные лучи. Одна из световых волн называется опорной и испускается источником, а вторая – объектной и отражается от записываемого объекта.

На фотопластинке либо другом материале, предназначенном для записи, фиксируется сочетание светлых и тёмных полос и пятен, которые отображают интерференцию электромагнитных волн в этой зоне пространства. Если на фотопластинку направляют свет с длиной волны, соответствующей характеристикам опорной волны, то происходит его преобразование в световую волну, по характеристикам близкую к объектной. Таким образом, в световом потоке получается объёмное изображение зафиксированного объекта.

Сегодня неподвижные голограммы можно записывать и воспроизводить даже в домашних условиях. Для этого нужен лазерный луч, фотопластина и каркас, который надёжно удерживает в неподвижности эти приспособления, а также объект записи. Для домашней голограммы отлично подойдёт луч лазерной указки со снятой фокусирующей линзой.

«Физика - 11 класс»

Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции света. Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещенности) с помощью двух независимых источников света, например двух электрических лампочек, невозможно. Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности.

Выясним, в чем причина этого и при каких условиях можно наблюдать интерференцию света.

Условие когерентности световых волн

Причина отсутствия интерференционной картины в опыте с двумя лампочками в том, что световые волны, излучаемые независимыми источниками, не согласованы друг с другом. Для получения же устойчивой интерференционной картины нужны согласованные волны. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную во времени разность фаз в любой точке пространства. Напомним, что такие согласованные волны с одинаковыми длинами волн и постоянной разностью фаз называются когерентными.

Почти точного равенства длин волн от двух источников добиться нетрудно. Для этого достаточно использовать хорошие светофильтры, пропускающие свет в очень узком интервале длин волн. Но невозможно осуществить постоянство разности фаз от двух независимых источников. Атомы источников излучают свет независимо друг от друга отдельными «обрывками» (цугами) синусоидальных волн, имеющими обычно длину около метра. И такие цуги волн от обоих источников налагаются друг на друга. В результате амплитуда колебаний в любой точке пространства хаотично меняется со временем в зависимости от того, как в данный момент времени цуги волн от различных источников сдвинуты относительно друг друга по фазе. Волны от различных источников света некогерентны из-за того, что разность фаз волн не остается постоянной (исключение составляют квантовые источники света - лазеры, созданные в 1960 г.) Никакой устойчивой картины с определенным распределением максимумов и минимумов освещенности в пространстве не наблюдается.

Интерференция в тонких пленках

Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Хотя ее и наблюдали очень давно, но только не придавали этому значения.

Вы тоже много раз видели интерференционную картину, когда в детстве развлекались пусканием мыльных пузырей или наблюдали за радужным переливом цветов тонкой пленки керосина либо нефти на поверхности воды. «Мыльный пузырь, витая в воздухе... зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» (Марк Твен). Именно интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения.

Английский ученый Томас Юнг первым пришел к гениальной мысли о возможности объяснения цветов тонких пленок сложением волн 1 и 2 (рис. 8.48), одна из которых (1) отражается от наружной поверхности пленки, а другая (2) - от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн - сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны света. Усиление света произойдет в том случае, если преломленная волна 2 отстанет от отраженной волны 1 на целое число длин волн. Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света.

Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, возникает из-за того, что они являются частями одного и того же светового пучка. Цуг волн от каждого излучающего атома разделяется пленкой на два цуга, а затем эти части сводятся вместе и интерферируют.

Юнг понял также, что различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте) световых волн. Световым пучкам различного цвета соответствуют волны с разной длиной волны X. Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной волны (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина пленки. Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета.

Кольца Ньютона

Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Возьмите плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее выпуклостью вниз на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус. Расстояния между соседними кольцами уменьшаются с увеличением их радиусов.

Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Проследим за ходом его рассуждений. В их основе лежит предположение о том, что свет - это волны. Рассмотрим случай, когда волна определенной длины волны падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу. Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе сред стекло - воздух, а волна 2 - в результате отражения от пластины на границе сред воздух - стекло. Эти волны когерентны: они имеют одинаковую длину волны и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга

Напротив, если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах, и волны погасят друг друга.

Если известен радиус кривизны R выпуклой поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины волны λ, гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Ведь линии постоянной толщины воздушной прослойки представляют собой окружности. Измерив радиусы колец, можно вычислить длины волн.

Длина световой волны

В результате измерений было установлено, что для красного света λ кр = 8 10 -7 м, а для фиолетового - λ ф = 4 10 -7 м. Длины волн, соответствующие другим цветам спектра, принимают промежуточные значения. Для любого цвета длина световой волны очень мала. Поясним это на простом примере. Представьте себе среднюю морскую волну длиной волны в несколько метров, которая увеличилась настолько, что заняла весь Атлантический океан от берегов Америки до Европы. Длина световой волны, увеличенной в той же пропорции лишь ненамного превысила бы ширину этой страницы.

Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны. Подобно тому как высота звука определяется его частотой, цвет света определяется частотой колебаний или длиной волны.

В природе нет никаких красок, есть лишь волны разных длин волн. Глаз - сложный физический прибор, способный обнаруживать различие в цвете, которому соответствует весьма незначительная (около 10 -6 см) разница в длинах световых волн. Интересно, что большинство животных не способны различать цвета. Они всегда видят черно-белую картину. Не различают цвета также дальтоники - люди, страдающие цветовой слепотой.

При переходе света из одной среды в другую длина волны изменяется. Это можно увидеть. Заполним водой или другой прозрачной жидкостью с показателем преломления п воздушную прослойку между линзой и пластиной. Радиусы интерференционных колец уменьшатся.

Почему это происходит? Мы знаем, что при переходе света из вакуума в какую-нибудь среду скорость света уменьшается в n раз. Так как υ = λν, то при этом должна уменьшиться в n раз либо частота ν, либо длина волны λ. Но радиусы колец зависят от длины волны. Следовательно, когда свет входит в среду, изменяется в n раз именно длина волны, а не частота.

Интерференция электромагнитных волн

В опытах с генератором СВЧ можно наблюдать интерференцию электромагнитных волн (радиоволн).

Генератор и приемник располагают друг против друга. Затем подносят снизу металлическую пластину в горизонтальном положении. Постепенно поднимая пластину, обнаруживают поочередное ослабление и усиление звука.

Явление объясняется следующим образом. Часть волны из рупора генератора попадает непосредственно в приемный рупор. Другая же ее часть отражается от металлической пластины. Меняя расположение пластины, мы изменяем разность хода прямой и отраженной волн. Вследствие этого волны либо усиливают, либо ослабляют друг друга в зависимости от того, равна разность хода целому числу длин волн или нечетному числу полуволн.

Наблюдение интерференции света доказывает, что свет при распространении проявляет волновые свойства. Интерференционные опыты позволяют измерить длину световой волны: она очень мала - от 4 10 -7 до 8 10 -7 м.

В этой статье рассматривается такое явление физики, как интерференция: что такое, когда возникает и как применяется. Также подробно рассказывается о смежном понятии волновой физики - дифракции.

Виды волн

Когда в книге или в разговоре возникает слово «волна», то, как правило, сразу представляется море: синий простор, безмерная даль, одна за другой на берег набегают соленые валы. Житель степей представит себе другой вид: безбрежный простор травы, она колышется под ласковым ветерком. Кто-то еще вспомнит волны, рассматривая складки тяжелой портьеры или трепетание флага в солнечный день. Математик подумает о синусоиде, любитель радио - об электромагнитных колебаниях. Все они имеют различную природу и относятся к разным видам. Но неоспоримо одно: волна - это состояние отклонения от равновесия, превращения какого-то «гладкого» закона в колебательный. Именно для них применимо такое явление, как интерференция. Что такое и как она возникает, рассмотрим чуть позже. Сначала разберёмся, какими бывают волны. Перечислим следующие виды:

механические;
химические;
электромагнитные;
гравитационные;
спиновые;
вероятностные.

С точки зрения физики, волны переносят энергию. Но случается, что перемещается и масса. Отвечая на вопрос о том, что такое интерференция в физике, следует отметить, что она характерна для волн абсолютно любой природы.

Признаки различия волн

Как ни странно, но единого определения волны не существует. Их виды настолько разнообразны, что только типов классификации более десятка. По каким же признакам различают волны?

По способу распространения в среде (бегущие или стоячие).
По характеру самой волны (колебательные и солитоны отличны именно по этому признаку).
По типу распределения в среде (продольные, поперечные).
По степени линейности (линейные или нелинейные).
По свойствам среды, в которой они распространяются (дискретные, непрерывные).
По форме (плоские, сферические, спиральные).
По особенностям физической среды распространения (механические, электромагнитные, гравитационные).
По направлению колебания частиц среды (волны сжатия или сдвига).
По времени, которое требуется на возбуждение среды (одиночные, монохроматические, волновой пакет).

И к любому типу этих возмущений среды применима интерференция. Что такое особенное содержится в этом понятии и почему именно это явление делает наш мир таким, какой он есть, расскажем после приведения характеристик волны.

Характеристики волны

Вне зависимости от типа и вида волн, у них всех есть общие характеристики. Вот список:

Гребень - это своего рода максимум. Для волн сжатия это место наибольшей плотности среды. Представляет собой наибольшее положительное отклонение колебания от состояния равновесия.
Ложбина (в некоторых случаях долина) - это обратное гребню понятие. Минимум, наибольшее отрицательное отклонение от состояния равновесия.
Временная периодичность, или частота - это время, за которое волна пройдет от одного максимума к другому.
Пространственная периодичность, или длина волны - это расстояние между соседними пиками.
Амплитуда - это высота пиков. Именно данное определение понадобится, чтобы разобраться, что такое интерференция волн.

Мы очень подробно рассмотрели волну, ее характеристики и различные классификации, ибо понятие «интерференция» невозможно объяснить без четкого понимания такого явления, как возмущение среды. Напоминаем, что интерференция имеет смысл только для волн.

Взаимодействие волн

Теперь мы вплотную подошли к понятию «интерференция»: что такое, когда возникает и как ее определить. Все перечисленные выше виды, типы и характеристики волн относились к идеальному случаю. Это были описания «сферического коня в вакууме», то есть неких теоретических конструкций, невозможных в реальном мире. Но на практике все пространство вокруг пронизано различными волнами. Свет, звук, тепло, радио, химические процессы - это среды. И все эти волны взаимодействуют. Надо отметить одну особенность: чтобы они могли повлиять друг на друга, у них должны быть схожие характеристики.

Волны звука никоим образом не смогут интерферировать со светом, а радиоволны никак не взаимодействуют с ветром. Конечно, влияние все равно есть, но оно настолько мало, что его действие просто не учитывается. Другими словами, при объяснении, что такое интерференция света, предполагается, что один фотон влияет на другой при встрече. Итак, подробнее.

Интерференция

Для многих видов волн действует принцип суперпозиции: встречаясь в одной точке пространства, они взаимодействуют. Обмен энергией отображается на изменении амплитуды. Закон взаимодействия следующий: если встречаются в одной точке два максимума, то в конечной волне интенсивность максимума увеличивается вдвое; если встречаются максимум и минимум, то итоговая амплитуда обращается в ноль. Это и есть наглядный ответ на вопрос о том, что такое интерференция света и звука. По сути, это явление наложения.

Интерференция волн с разными характеристиками

Описанное выше событие представляет встречу двух одинаковых волн в линейном пространстве. Однако две встречные волны могут иметь разные частоты, амплитуды, длины. Как представить итоговую картину в таком случае? Ответ кроется в том, что результат будет не совсем похож на волну. То есть строгий порядок чередования максимумов и минимумов будет нарушен: в какой-то момент амплитуда будет максимальной, в следующий - уже меньше, потом встретятся максимум и минимум и результат обратится в ноль. Однако, какими бы сильными ни были различия двух волн, амплитуда все равно рано или поздно повторится. В математике принято говорить о бесконечности, но в реальности силы трения и инерция могут остановить само существование результирующей волны до того, как картина пиков, долин и равнин повторится.

Интерференция волн, встречающихся под углом

Но, помимо собственных характеристик, у реальных волн может различаться положение в пространстве. Например, при рассмотрении вопроса о том, что такое интерференция звука, это необходимо учитывать. Представьте: идет мальчик и дует в свистульку. Он посылает звуковую волну впереди себя. А мимо него проезжает другой мальчик на велосипеде и звенит в звонок, чтобы пешеход посторонился. В месте встречи этих двух звуковых волн они пересекаются под некоторым углом. Как рассчитать амплитуду и форму конечного колебания воздуха, который долетит, например, до ближайшей торговки семечками бабушки Маши? Тут в силу вступает векторная составляющая звуковой волны. И складывать или вычитать в данном случае надо не только величины амплитуды, но и векторы распространения этих колебаний. Надеемся, что бабушка Маша при этом не будет сильно кричать на шумящих ребят.

Интерференция света с разной поляризацией

Бывает и так, что в одной точке встречаются фотоны разной поляризации. В этом случае тоже следует учитывать векторную составляющую электромагнитных колебаний. Если они не взаимно перпендикулярны или один из пучков света имеет круговую или эллиптическую поляризацию, то взаимодействие вполне возможно. На этом принципе строится несколько способов определения оптической чистоты кристаллов: в перпендикулярно поляризованных пучках не должно быть никакого взаимодействия. Если картина искажается, то кристалл неидеален, он изменяет поляризацию пучков, а значит, выращен неправильно.

Интерференция и дифракция

Взаимодействие двух пучков света приводит к их интерференции, в итоге наблюдатель видит ряд светлых (максимумов) и темных (минимумов) полос или колец. А вот взаимодействие света и вещества сопровождается другим явлением - дифракцией. Оно основано на том, что свет разной длины волны иначе преломляется средой. Например, если длина волны 300 нанометров, то угол отклонения составляет 10 градусов, а если 500 нанометров - уже 12. Таким образом, когда на призму из кварца падает свет от солнечного луча, красный преломляется не так, как фиолетовый (их длины волн различаются), и наблюдатель видит радугу. Это ответ на вопрос о том, что такое интерференция и дифракция света и чем они отличаются. Если направить на ту же призму монохроматическое излучение от лазера, никакой радуги не будет, так как нет фотонов различной длины волны. Просто луч отклонится от первоначального направления распространения на некоторый угол, и все.

Применение явления интерференции на практике

Возможностей получить практическую пользу из этого сугубо теоретического явления очень много. Здесь будут перечислены лишь основные из них:

Исследование качества кристаллов. Чуть выше мы рассказывали об этом.
Выявление погрешностей линз. Часто они должны быть отшлифованы в идеальной сферической форме. Наличие каких-либо дефектов обнаруживают именно с помощью явления интерференции.
Определение толщины пленок. В некоторых видах производства очень много значит постоянная толщина пленки, например пластиковой. Определить ее качество позволяет именно явление интерференции вместе с дифракцией.
Просветление оптики. Очки, линзы фотоаппаратов и микроскопов покрывают тонкой пленкой. Таким образом, электромагнитные волны определенной длины просто отражаются и накладываются сами на себя, уменьшая помехи. Чаще всего просветление делается в зеленой части оптического спектра, так как именно эту область человеческий глаз воспринимает лучше всего.
Изучение космоса. Зная законы интерференции, астрономы способны разделить спектры двух близко расположенных звезд и определить их составы и расстояние до Земли.
Теоретические исследования. Когда-то именно с помощью явления интерференции удалось доказать волновую природу элементарных частиц, таких как электроны и протоны. Этим была подтверждена гипотеза корпускулярно-волнового дуализма микромира и положено начало квантовой эре.

Надеемся, что с данной статьёй ваши познания о наложении когерентных (испускаемых источниками, имеющими постоянную разность фаз и одинаковую частоту) волн значительно расширились. Это явление и называется интерференцией.

1. Взаимоподавление одновременно выполняемых процессов (прежде всего относящихся к познавательной сфере), обусловленное ограниченным объемом распределяемого внимания. 2. Ухудшение сохранения запоминаемого материала в результате воздействия (наложения) другого материала, с коим оперирует субъект. Изучается в контексте исследований памяти и процессов научения (в связи с проблемой навыка). В экспериментах интерферирующее влияние одного материала на другой проявляется либо в уменьшении объема и ухудшении качества воспроизводимого материала, либо в увеличении времени решения задачи (при интерференции селективной). Понятие интерференции лежит в основе ряда психологических теорий забывания. Самое распространенное объяснение интерференции исходит из рефлекторной теории И. П. Павлова. В зависимости от последовательности заучиваемого и интерферирующего материала различаются интерференция ретроактивная и проактивная. В зависимости от характера интерферирующего материала выделяются интерференция вербальная, моторно-акустическая, зрительная и пр. Согласно французскому психологу М. Фуко, интерферирующее воздействие материала на ответы вызывается прогрессивным (для интерференции проактивной) или регрессивным (для интерференции ретроактивной) внутренним торможением.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

от лат. inter - взаимно, между собой + ferio - ударяю, поражаю) - взаимодействие 2 или большего числа одновременных или последовательных процессов, при котором возникает нарушение (подавление), по крайней мере, 1 из них. Иногда И. называют любое взаимодействие, в т. ч. и не ведущее к нарушению участвующих в нем процессов. Наиболее интенсивно феномены И. исследуются в области психологии познавательных процессов: восприятия, внимания, памяти, мышления. Исследования показывают, что И. возникает с тем большей вероятностью, чем выше совокупные требования познавательных и исполнительных процессов к ограниченному объему внимания (см. Внимания объем). См. Интерференция навыков.

Добавление ред.: Помимо приведенного варианта этимологии термина "И." существует еще один, на который обратил внимание Д. Г. Элькин (1972). Слово "И." происходит от лат. слов inter + few - несу, что в целом означает "перенос".

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

В переводе со старофранцузского означает: мешать друг другу. Следовательно: 1. Очень общее значение: любой процесс, в котором имеется некоторый конфликт между операциями или действиями, который снижает или сводит на нет результат действий. В непрофессиональных понятиях: вещи, стоящие на пути других вещей. 2. В акустике и оптике – уменьшение амплитуды сложной волнообразной формы, когда две или более типов волн картины в различных фазах поступают одновременно. 3. В социальной психологии – конфликт между противоположными эмоциями, мотивами, ценностями и т.д. 4. В научении и обусловливании – конфликт связей, сформированных между стимулами и реакциями. Обычно в этом случае термин употребляется для обозначения обстоятельств, когда имеются две несовместимые реакции и единственный стимул. Часто торможение (особенно в значении 3) является допустимым синонимом для этого значения; см., например, реципрокное торможение. 5. В научении и теориях памяти – конфликт между информацией в памяти, при котором (а) новую информацию трудно усвоить из-за предыдущего опыта (см. здесь проективная интерференция) или (б) старую информацию трудно припомнить из-за поступающей формации; см. здесь ретроактивная интерференция. Иногда в таких случаях можно встретить торможение (в значении 4), употребляемое как синоним отличие от значения 4, описанного выше, этот способ употребления вводит в заблуждение, особенно в том смысле, что теоретическое определение этих явлений памяти связано с тем, что они вызываются "вещами, встающими на пути других вещей", а не "вещами, ограничивающими другие вещи", как подразумевается в термине торможение. 6. Блок или барьер, создающий трудности для другого человека.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

от лат. inter - между + ferio - ударяю, поражаю, ferens (ferentis) - несущий, переносящий] - 1) взаимодействие двух или большего числа процессов, при котором возникает нарушение (подавление) по крайне мере одного из них

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

от лат. inter - взаимно, между собой и ferio - ударяю, поражаю) - взаимодействие двух или большего числа процессов, при котором возникает нарушение (подавление) по крайней мере одного из них. Иногда И. называют любое взаимодействие, в том числе и не ведущее к нарушению участвующих в нем процессов. В психологии процессы И. исследуются в области познавательных процессов: восприятия, внимания, памяти, мышления. Исследования показывают, что И. возникает с тем большей вероятностью, чем выше совокупные требования познавательных и исполнительных процессов к ограниченному объему внимания. В инженерной психологии и эргономике большое внимание уделяется изучению И. навыков. Она состоит в том, что один тип обучения может препятствовать достижению успехов в другом типе обучения. Одна из причин И. навыков - т. н. ассоциативное торможение, которое заключается в следующем. Всякое движение осуществляется в ответ на определенный сигнал. Допустим, оператор выработал какое-то движение в ответ на зажигание лампочки. Такие движения нужны человеку, работающему у пульта управления. Затем вырабатывается новое движение, противоположное первому по направлению (или другим признакам), но его сигналом остается та же лампочка. В этом случае формирование нового движения затруднено. Общность сигнала для обоих движений начинает «сбивать» человека, ранее освоенные движения будут тормозить образование новых. Такое торможение и называется ассоциативным. Условиями, предотвращающими И. навыков, являются: 1) прочность «старого» навыка: чем прочнее он усвоен, тем быстрее преодолевается его отрицательное влияние на новый; это объясняется тем, что движения, входящие в прочный навык, очень хорошо специализированы; 2) сознательное усвоение прочного навыка: чем точнее человек проанализирует особенности движений, характерных для нового навыка, тем быстрее он преодолевает отрицательное влияние «старого», перестроит его; 3) при создании средств отображения информации и органов управления следует избегать, ситуаций, в которых нарушены привычные соотношения перцептивного и моторного полей, тем более ситуаций, в которых от оператора требуется переход от одного типа соотношений к другому. Противоположным по значению понятию «И. навыков» является понятие «перенос навыков».

Интерференция

лат. «перенос, перемешивание») – конфликт в сознании индивида между противоположными эмоциями, мотивами, ценностями. Ср. изображение А. Пушкиным переживаний Евгения Онегина перед дуэлью; М. Шолоховым в «Поднятой целине» – переживаний Майданникова перед вступлением в колхоз.

Максимилиан Лонгвиль, обеспокоенный довольно основательными подозрениями Клары относительно характера Эмилии, то поддавался порывам юношеской страсти, то колебался, желая узнать и испытать женщину, которой собирался вверить свое счастье (О. Бальзак, Загородный бал).

А во мне разум борется с разумом, страсть идет против страсти, я распался на два разума, страсть моя разделилась надвое, и страшное междоусобие это не кончилось, и я не знаю, чем оно кончится (А. Дружинин, Полинька Сакс).

Интерференция

лат. inter - между, среди, взаимно; ferentis - несущий, переносящий) – 1. взаимное усиление или ослабление влияния нескольких одновременно действующих факторов либо каких-то их аспектов (волн, вирусов, причин болезни, процессов памяти, эмоций, мотивов и др.); 2. в психопатологии - нередко используется частичный синоним термина – коморбидность; последний термин обычно обозначает частоту, с которой одни симптомы расстройства или болезненного явления встречаются одновременно, как часто одно расстройство сочетается с каким-то другим, нередко указывая тем самым, что их связи не случайны, а опосредованы некими неизвестными переменными. Большей частью изучение коморбидности ограничивается голой статистикой, не имеющей отношения к каузальным, качественным аспектам взаимодействия изучаемых переменных, как это особенно свойственно бихевиоризму (констатируется факт случайности или вероятности того, что, действительно, имеет место какая-то неизвестная внутренняя связь между переменными); 3. самое общее значение – любой процесс, в котором имеется некоторый конфликт между операциями или действиями, который снижает или сводит на нет результат действий; 4. в непрофессиональном употреблении – вещи, стоящие на пути других вещей; 5. в когнитивной психологии – влияние на процесс фиксации в памяти текущих или прошлых впечатлений.

Интерференция

англ. interference, от interfere - сталкиваться друг с другом; интер- + лат. ferio ударять, поражать) - взаимоподавление одновр. осуществляющихся процессов, прежде всего относящихся к познавательной сфере, обусловленное ограниченным объемом распределяемого внимания. Происхождение понятия И. связано с разработкой метода изучения И. как явления функц., речевого. Метод изучения И. впервые был предложен и описан в 1953 г. амер. лингвистом У. Вайнрайхом в книге «Языковые контакты», к-рая получила широкое признание в академической среде и стала рассматриваться в кач. основополагающего исследования в области билингвизма. И. рассматривается в связи с процессами взаимодействия языков как явление, возникающие в фонетике, грамматике и лексике контактирующих языков. В работе У. Вайнрайха излагаются психол. и лингвистические основы теории двуязычия; освещается роль социальной и культурной среды контакта, социол. и языковые последствия, а также методика исследования языковых контактов. В настоящее время термином «И.» в работах, касающихся культуры языка и методики преподавания языков, называются нежелательные изменения в структуре любого языка, родного или изучаемого, вызванные влиянием одного или другого. Они нарушают языковую норму и особенно ярко проявляются в условиях активного двуязычия. Хотя социопсихолингвистика накопила значительный фактический материал и выработала необходимые теорет. основы исследования и преодоления И., несмотря на огромное количество трудов, посвященных решению этой проблемы, интерферология как наука, изучающая И., до сих пор не имеет общепринятого определения даже самого объекта своего исследования. И. определяется то как языковое взаимопроникновение (Мартине, 1963), то как наложение 2 языковых систем одна на другую (Хауген, 1972), то как отклонение от норм др. языка под влиянием системы первого (А. Е. Карлинский, М. М. Михайлов), а также как перенесение элементов одного языка на другой (трансференция) (Э. М. Ахунзянов) или их проникновение (В. Д. Стариченок) либо как бессознательное или осознанное смешивание систем 2 языков, вследствие чего происходит отклонение от общепринятых норм в том языке, к-рый в данной ситуации использует билингв в процессе коммуникации (Шинкаренко, 1995). Природа данного явления обусловлена влиянием неск. факторов: индивидуально-психол., социальных, историко-этнических и др. И. может проявляться двояко: во-первых, при непосредственном перенесении полной и неполной речевой способности в новые условия и, во-вторых, при ошибочном предвидении существования аналогии в изучаемом языке. Причиной возникновения такого переноса является свойство нашего сознания использовать, узнавать предметы или явления, сопоставляя их с ранее известными, устанавливать сходство и отличие, отбирая именно отличительные признаки. С т. зр. психологии, И. связана с таким взаимодействием навыков, при к-ром ранее приобретенные навыки имеют влияние на создание новых. В зависимости от критериев, на к-рых базируется разграничение, принято различать след. типы И.: по происхождению - внутреннюю и внешнюю; по характеру переноса навыков с родного языка - прямую и косвенную; по характеру проявлений - явную и скрытую; по лингвистической природе - фонетическую, грамматическую, лексико-семантическую (или лексическую и семантическую). Порожденная контактированием языковых систем И. приводит к разного рода отклонениям, нарушениям норм взаимодействующих языков, не задевая, однако, сами языковые системы. Этим И. принципиально отличается от общеизвестного понятия заимствования во всяческих его разновидностях, задевающих системные связи (гл. о. словарь и грамматику) контактирующих языков. Поскольку лексика есть наиболее чуткой подсистемой языка по отношению к экстралингвистическим факторам, поэтому любые, даже самые маленькие, изменения в социальной жизни непосредственно и очень быстро отображаются в лексике. Взаимодействие языков и разнообразные процессы, вызванные таким влиянием, также регистрируются в лексике. Перенесение лексических норм своего языка в изучаемый (или наоборот) в какой-то степени приводит к перестройке речевых моделей, к замене дифференцирующих признаков слов др. языка отличительными признаками первого, что в конечном результате в нек-рой степени искажает или затеняет смысл сказанного. Но даже самые грубые интерферентные отклонения в речи не приводят к разрушению коммуникативного акта; взаимопонимание разговаривающих происходит независимо от степени И. Для обозначения этой особенности И. близкородственных языков В. Н. Манакин вводит термин «семантическая индифферентность И.». При этом, как отмечает В. И. Кононенко, интерферирующее влияние прежде всего родного языка на другой имеет социальные последствия, поскольку неправильная, смешанная речь может создавать впечатление о недостаточном культурно-образовательном уровне говорящего, вызывая у него психол. дискомфорт. Т. о., проявления И. снижают общий уровень культуры речи билингвов. На лексико-семантическом уровне И. определяется: несовпадением семантических объемов слов 2 языков; разной иерархией их значений; несовпадением схем лексического соединения и систем ассоциативных связей в родном и изучаемом языках; неодинаковым количественным составом и семантической разницей между членами синонимического ряда контактирующих языков; смещением паронимических лексем и др. подобными факторами. Характер и степень И. предопределяется тем, на каком уровне она проявляется. Большинство исследователей склоняются к тому, что рядом с фонетическим, лексико-семантический уровень наиболее ярко отображает влияние родного языка билингва, поскольку особенности лексики (ее открытость, динамичность, связь с др. уровнями языка) способствуют проникновению элементов одной языковой системы в другую. В условиях близкородственного двуязычия, по мнению Г. П. Ижакевич, И. на морфологическом и словообразовательном уровнях практически не ограничена. По мнению Г. В. Колшанского, В. М. Русанивского, К. К. Цилуйко и др., целенаправленное и всестороннее изучение И. как явления социопсихолингвистического возможно только при условии объединения возможностей ряда науч. отраслей, центральное место среди к-рых должны занимать социолингвистика и психолингвистика. Лит.: Вайнрайх У. Одноязычие и многоязычие. Языковые контакты. Состояние и проблемы исследования. Киев, 1979. Е. В. Шинкаренко

История открытия

Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Робертом Бойлем (1627-1691 гг.) и Робертом Гуком (1635-1703 гг.). Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких плёнок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды. В 1801 году Томас Юнг (1773-1829 гг.), введя «Принцип суперпозиции» , первым объяснил явление интерференции света, ввел термин «интерференция» (1803) и объяснил «цветастость» тонких пленок. Он также выполнил первый демонстрационный эксперимент по наблюдению интерференции света, получив интерференцию от двух щелевых источников света (1802); позднее этот опыт Юнга стал классическим.

Интерференция света в тонких плёнках

Интерференция в тонкой плёнке. Альфа - угол падения, бета - угол отражения, жёлтый луч отстанет от оранжевого, они сводятся глазом в один и интерферируют.

Получить устойчивую интерференционную картину для света от двух разделённых в пространстве и независящих друг от друга источников света не так легко, как для источников волн на воде . Атомы испускают свет цугами очень малой продолжительности, и когерентность нарушается. Сравнительно просто такую картину можно получить, сделав так, чтобы интерферировали волны одного и того же цуга . Так, интерференция возникает при разделении первоначального луча света на два луча при его прохождении через тонкую плёнку, например плёнку, наносимую на поверхность линз у просветлённых объективов . Луч света, проходя через плёнку толщиной , отразится дважды - от внутренней и наружной её поверхностей. Отражённые лучи будут иметь постоянную разность фаз, равную удвоенной толщине плёнки, отчего лучи становятся когерентными и будут интерферировать. Полное гашение лучей произойдет при , где - длина волны . Если нм, то толщина плёнки равняется 550:4=137,5 нм.

Кольца Ньютона

Возникновение колец Ньютона. Волна 2 отстанет от волны 1.

Другим методом получения устойчивой интерференционной картины для света служит использование воздушных прослоек, основанное на одинаковой разности хода двух частей волны: одной - сразу отраженной от внутренней поверхности линзы и другой - прошедшей воздушную прослойку под ней и лишь затем отразившейся. Её можно получить, если положить плосковыпуклую линзу на стеклянную пластину выпуклостью вниз. При освещении линзы сверху монохроматическим светом образуется тёмное пятно в месте достаточно плотного соприкосновения линзы и пластинки, окружённое чередующимися тёмными и светлыми концентрическими кольцами разной интенсивности. Тёмные кольца соответствуют интерференционным минимумам, а светлые - максимумам, одновременно тёмные и светлые кольца являются изолиниями равной толщины воздушной прослойки. Измерив радиус светлого или тёмного кольца и определив его порядковый номер от центра, можно определить длину волны монохроматического света. Чем круче поверхность линзы, особенно ближе к краям, тем меньше расстояние между соседними светлыми или тёмными кольцами .

Математическое описание

Интерференция двух плоских волн

Пусть имеются две плоские волны:
и

Интенсивность задается соотношением:

Откуда с учетом:
:

Для простоты рассмотрим одномерный случай и сонаправленность поляризаций волн,
тогда выражение для интенсивности можно переписать в более простом виде:

Интерференционная картина представляет собой чередование светлых и темных полос, шаг которых равен:

Примером этого случая является интерференционная картина в отраженном от поверхностей плоскопараллельной пластинки свете.

Случай неравных частот

В некоторых учебниках и пособиях говорится о том, что интерференция света возможна только для волн образованных от одного источника света путём амплитудного либо полевого деления волновых фронтов. Это утверждение является неверным. С точки зрения принципа суперпозиции интерференция существует всегда, даже когда интерферируют волны от двух разных источников света. Правильно было бы говорить о наблюдении или возможности наблюдения интерференционной картины. Последняя может быть нестационарна во времени, что приводит к замазыванию и исчезновению интерференционных полос. Рассмотрим две плоские волны с разными частотами:

По принципу суперпозиции результирующее поле в области пересечения этих волн будет определяться суммой:

Пусть некоторый прибор, обладающий некоторым характерным временем регистрации (экспозиции), фотографирует интерференционную картину. В физической оптике интенсивностью называют усредненный по времени поток световой энергии через единичную площадку ортогональную направлению распространения волны. Время усреднения определяется временем интегрирования фотоприемника, а для устройств, работающих в режиме накопления сигнала (фотокамеры, фотопленка и т. п.), временем экспозиции. Поэтому приемники излучения оптического диапазона реагируют на среднее значение потока энергии. То есть сигнал с фотоприемника пропорционален:

где под <> подразумевается усреднение. Во многих научно технических приложениях данное понятие обобщается на любые, в том числе и не плоские волны. Так как в большинстве случаев, например в задачах связанных с интерференцией и дифракцией света, исследуется в основном пространственное положение максимумов и минимумов и их относительная интенсивность, постоянные множители, не зависящие от пространственных координат, часто не учитываются. По этой причине часто полагают:

Квадрат модуля амплитуды задается соотношением:

Откуда, подставляя напряженность электрического поля, получим:

Где , ,

С учётом определения интенсивности можно перейти к следующему выражению:

Где - интенсивности волн

Взятие интеграла по времени и применение формулы разности синусов даёт следующие выражения для распределения интенсивности:

В итоговом соотношении слагаемое, содержащее тригонометрические множители, называется интерференционным членом. Оно отвечает за модуляцию интенсивности интерференционными полосами. Степень различимости полос на фоне средней интенсивности называется видностью или контрастом интерференционных полос:

Условия наблюдения интерференции

Рассмотрим несколько характерных случаев:

1. Ортогональность поляризаций волн.

При этом и . Интерференционные полосы отсутствуют, а контраст равен 0. Далее, без потери общности, можно положить, что поляризации волн одинаковы.

2. В случае равенства частот волн и контраст полос не зависит от времени экспозиции .

3. В случае значение функции и интерференционная картина не наблюдается. Контраст полос, как и в случае ортогональных поляризаций, равен 0

4. В случае контраст полос существенным образом зависит от разности частот и времени экспозиции.

Общий случай интерференции

При взятии интеграла в соотношении полагалось, что разность фаз не зависит от времени. Реальные же источники света излучают с постоянной фазой лишь в течение некоторого характерного времени, называемого временем когерентности. По этой причине, при рассмотрении вопросов интерференции оперируют понятием когерентности волн. Волны называют когерентными, если разность фаз этих волн не зависит от времени. В общем случае говорят, что волны частично когерентны. При этом поскольку существует некоторая зависимость от времени, интерференционная картина изменяется во времени, что приводит к ухудшению контраста либо к исчезновению полос вовсе. При этом в рассмотрении задачи интерференции, вообще говоря и не монохроматическгого (полихроматического) излучения, вводят понятие комплексной степени когерентности . Интерференционное соотношение принимает вид

Оно называется общим законом интерференции стационарных оптических полей.

См. также

Интерференция (физика) - общее описание интерференции как волнового процесса.

Примечания

Литература

Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты, - Изд. 4-е, сокр. - М .: «Искусство», 1977.
Сивухин Д. В. Общий курс физики. - М .. - Т. IV. Оптика.

Ссылки

Интерференция света - статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
Интерференция света - статья из Физической энциклопедии
Flex приложение, демонстрирующее принципы работы интерферометра Фабри-Перо

Wikimedia Foundation . 2010 .