Interferencja i dyfrakcja

Unikalną właściwością fal jest to, że kiedy wchodzą ze sobą w kontakt, oddziałują w taki sposób, że wynikowa fala ma albo zwiększoną, albo zmniejszoną amplitudę. Zjawisko to nazywa się interferencją. 

Kiedy grzbiety dwóch fal są wyrównane, są one "w fazie". Gdy fale te oddziałują ze sobą, ich amplitudy sumują się i powstaje fala o zwiększonej amplitudzie. To jest konstruktywna ingerencja. 

Jeśli dwie fale nie są wyrównane – tak, że ich grzbiety znajdują się w przeciwnych kierunkach  – są "poza fazą". W tym przypadku wynikowa fala ma mniejszą amplitudę. To jest destrukcyjna ingerencja. Kiedy dolina jednej fali całkowicie pokrywa się z grzbietem drugiej, fale znoszą się nawzajem.

Dyfrakcja to kolejne charakterystyczne zachowanie fal. Spójrz z góry na falę – tak, aby grzbiety były reprezentowane przez pionowe linie – i wyobraź sobie, że porusza się ona w kierunku bariery o wąskim otworze. Otwór w barierze ma rozmiar podobny do długości fali. 

Gdy fala przechodzi, wygina się w rogach otworu i rozchodzi się w różnych kierunkach. 

Ale jak zachowują się fale, gdy w barierze znajdują się dwa lub więcej otworów? Można to zaobserwować za pomocą źródła światła. Kiedy emitowane jest światło, fala przechodzi przez parę blisko rozmieszczonych szczelin i wyłaniają się dwie fale dyfrakcyjne. Fale te interferują ze sobą, tworząc wzór.

Kiedy dwie fale pokonują tę samą odległość, zakłócają się konstruktywnie. Obserwuje się to po pojawieniu się jasnej linii. 

W niewielkiej odległości od środka, w dowolnym kierunku, jedna fala pokonuje nieco większą odległość niż druga fala i stają się one "poza fazą". Destrukcyjna interferencja tworzy ciemny obszar. 

W zależności od odległości pokonywanych przez fale, tworzy się wzór interferencyjny naprzemiennie jasnych i ciemnych linii. Ten eksperyment z podwójną szczeliną demonstruje falową naturę światła.