現象介紹報告
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干涉圖樣
當幾束光波（分波）相遇時，產生的光強分布并不等于各分波單獨引起的光強分布之和，就會出現明暗交替的現象。例如在楊氏雙孔干涉中（見楊氏干涉實驗），從每一個小孔H1或H2出來的子波都是一個分波。當孔很小的時候，從H1孔單獨出來的分波引起的光強分布I1（x）在相當大的范圍內大致是均勻的；從H2孔單獨出來的分波引起的光強分布I2（x）也是如此，二者之和仍是大致均勻的分布。但兩個分波共同引起的光強分布I（x）卻隨著位置x發生很大的變化，顯然不等于I1（x）+l2（x）[2]。
各分量波單獨產生大致均勻的光強分布，相當于要求各分量波本身無明顯衍射，因為衍射也能造成明暗條紋（見光的衍射）。因此，當幾束分量波在空間某一區域相遇干涉時，應該意味著在這一區域內，各分量波的衍射都可以忽略不計。
需要注意的是，上面所說的光強并不是光場強度的瞬時值（與振幅的平方成正比），而是一定時間間隔Δt內光場強度的平均值或積分值；Δt的長短取決于檢測方法或裝置的性能。例如，人眼觀察時，Δt為視覺停留時間；用膠片拍攝時，Δt為曝光時間。
干涉現象通常表現為空間上相當穩定的明暗條紋分布；有時，當干涉裝置的某個參數隨時間變化時，在定點接收到的光強也按一定的規律交替變化。
光的干涉現象的發現，在歷史上由光的粒子論向光的波動論的演變中起到了不可磨滅的作用。1801年，T.楊提出干涉原理并首次進行了雙縫干涉實驗，還解釋了膠片形成的顏色。1811年，DFJ阿拉戈首次研究了偏振光的干涉現象。如今，光的干涉已廣泛應用于精密測量、天文觀測、光彈性應力分析、光學精密加工中的自動控制等許多領域。
生成條件報告
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概述
只有當兩個相干光源頻率相同、相位差恒定、振動方向一致時，光才會發生干涉。普通兩個獨立光源發出的光不可能有相同的頻率，更不可能有固定的相位差，因此也就不能產生干涉。
具體方法
光的干涉
為了使合成波場的光強分布在時間間隔Δt內保持穩定，要求：①各分量波的頻率v（因而波長λ）相同；②任意兩個分量波的初相位差在Δt內保持不變。條件②意味著即使若干個通常獨立的光源發射相同頻率的光，這些光相遇也不會發生干涉。原因是光源發射的光通常是大量初相位隨機分布的波列，每個波列的持續時間為10的負8次方秒，即每隔10的負8次方秒，波的初相位就會隨機變化。而且，任意兩個獨立光源發射的波列的初相位都是統計上獨立的。可以想象，當這些獨立光源發射的波相遇時，在很短的時間內只產生一定的條紋圖案，每隔10秒左右就被另一種圖案所取代。 到目前為止，還沒有任何探測或記錄裝置能跟得上如此急劇的變化光的干涉和衍射，因此觀察到的只是上述大量圖樣的平均效應，即均勻的光強分布而非明暗交替的條紋。但現代特制的激光器已能發射長達數十公里的波列。因此可以說，如果采用時間分辨率Δt短于10秒的探測器(這樣的裝置是可以制造的)，也能觀察到兩個獨立同頻率激光器發射的光波的干涉。此外，以雙波干涉為例，還要求：③兩波的振幅不能相差太大；④兩波在疊加點處的偏振面要大致一致。
當不滿足條件③時，原則上仍能產生干涉條紋，但條紋的明暗差別很小，干涉現象不明顯。之所以需要條件④，是因為當兩束光波的偏振面相互垂直時，無論二者之間固定的相位差為多少，合成場的光強都是同一值，不會出現明暗交替的現象（要觀察明暗交替現象，必須使用偏振元件）。
以上四點通常被稱為相干條件，滿足這些條件的兩個或兩個以上的光源或光波就被稱為相干光源或相干光波。
產生相干光波
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概述
從一般光源得到一組相干光波的方法是利用一定的光學裝置（干涉儀）把光源發射出的光波（源波）分成若干個波。由于這些波來自同一個源波，當源波的初相位改變時，各分量波的初相位也會同樣改變，使它們之間的相位差保持不變。同時，各分量波的偏振方向也與源波一致，因此在觀察點處它們的偏振方向也大致相同。一般的干涉儀還能使各分量波的振幅相差不大。因此，當光源發射單一頻率的光時，上述四個條件都能滿足，就會發生干涉。當光源發射出許多頻率分量時，每個單一頻率分量（對應某一顏色）都會產生相應的一組條紋，這些條紋相互重疊就呈現出彩色條紋[3]。
這里對托馬斯·楊獲得相干光的方法做個補充：在雙孔前加一個小孔S，根據惠更斯原理，經過小孔S衍射的光變成球面波，從而得到相干光。一般實驗用的是相干性好的激光，不需要小孔S。直接把激光照射到雙孔上就可以得到干涉圖樣。
波前分裂
波前分裂法。將點光源的波前分裂為兩部分，分別經過兩組光學設備，經反射、折射或衍射后，在一定區域內重合而形成干涉。由于波前的任何一部分都可以看作一個新的光源，而同一波前的每一部分都有相同的相位，因此，這些分離出來的波前部分可以作為具有相同初相位的光源。不管點光源的相位變化有多快，這些光源的初相位差都是恒定的。楊氏雙縫、菲涅爾雙面鏡、勞埃德鏡等都是此類波前分裂干涉裝置。
分振幅法
分振幅法。當一束光投射到兩種透明介質的界面上時，光能一部分被反射，另一部分被折射，這種方法稱為分振幅法。最簡單的分振幅干涉裝置是薄膜，它利用的是入射光在透明薄膜上下表面的順序反射，這些反射光波在空間相遇形成的干涉現象。由于薄膜上下表面的反射光來自同一入射光的兩部分，它們只是經過不同的路徑，具有恒定的相位差，因此是相干光。另一種重要的分振幅干涉裝置是邁克爾遜干涉儀。
干涉條紋廣播
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在各種干涉條紋中，等傾干涉條紋和等厚干涉條紋是兩種典型的干涉條紋。上文假設光源發出的是單色光（或用濾光片從光源發出的眾多波長的光中抽取一種單色光），當光源發出的眾多波長的光發生干涉時，就會形成彩色干涉條紋（見白光條紋）。
干擾分類報告
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雙波干涉
即兩分量波的干涉。楊氏雙孔雙縫干涉、菲涅爾雙鏡干涉、牛頓環等都屬于此類。兩光波干涉形成的明暗條紋不清晰，但光強分布呈正弦變化，這是兩光波干涉的特點[4]。多波干涉可形成清晰的條紋。
多波干涉
圖 1 光的干涉
即兩個以上分波的干涉。盧默-格克板干涉就屬于此類。圖1中，A為平行平板玻璃，其一端為傾斜入射窗口BC。從S發射出的源波經BC進入玻璃板，在其上下表面之間多次反射，每次在上表面反射時，都會同時有一波折射到空氣中。所有折射到空氣中的波都是由同一源波以分振幅方式引起的一組分波。在透鏡L的焦平面Π上觀察到干涉條紋，在點P處相鄰兩波之間的相位差為式中λ為光波在真空中的波長，n為玻璃的折射率，t為玻璃板的厚度，β為玻璃板中光路輔助線與表面法線的夾角。接收面上的光強分布條紋非常細密而尖銳，這是多波干涉的特點。
偏振光的干涉
上述干涉中，可認為觀察點處的分波的偏振方向大致相同。當參與干涉的兩分波的偏振面呈一定角度（例如90°）時，如何產生干涉，在偏振光的干涉中有描述。
應用報告
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根據光的干涉原理，可以精確測量長度。例如，利用邁克爾遜干涉儀可以校準塊規的長度。其方法是：用單色性好的激光束（波長λ）作為光源，在邁克爾遜干涉儀的移動鏡臂上安裝精密觸頭。先使觸頭接觸塊規的一端，然后移開塊規，移動移動鏡。此時每移動λ/2，兩臂中光路的光程差就增加λ，使置于干涉視場中心的檢測器輸出強度的變化，使計數器上的數字增加1。直到觸頭接觸基面（塊規的另一端面原先放在基面上）。設計數器增加的總次數為n，則測得的塊規的長度為
二級方程式
精密設備可以精確計算n到±0.1以內，因此測量長度的誤差不超過±λ/20。
干涉現象還可以用來檢測加工過程中工件表面幾何形狀與設計要求之間的細微差別。例如，如果要加工一個平面，可以先用精密技術制造一塊高精度的平板玻璃（試樣）。使試樣平面與待測工件表面接觸，使兩表面之間形成一層空氣薄膜。如果待測表面確實是一個非常好的平面，則空氣膜處處厚度相等或呈規則的楔形。當光照射時，薄膜形成的干涉光強表現為均勻或平行、等間距的直條紋。如果待測表面在某些局部區域偏離平面，此處的干涉光強與其他地方不同或干涉條紋在此位置呈現彎曲狀。從條紋的變化情況可以推斷出待測表面偏離了平面。很容易觀察到，偏差是波長的幾分之一。
描述
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①如果重疊區域內各點的強度不完全相同，而是形成一定的強度分布，形成一個固定的圖像，稱為干涉圖樣。即對于空間中某一點，干涉疊加后的總發光強度不一定等于各子光束發光強度的疊加，而可能大于、等于或小于各子光束發光強度，這是由波的疊加原理（即峰的和為峰值的兩倍）決定的。
②通常，獨立光源都是非相干的。這是因為光輻射一般是由原子外層電子受激發后恢復到正常狀態而產生的。由于輻射原子的能量損失和與周圍原子的相互作用，單個原子的輻射過程是混沌的，常常被打斷，持續時間很短。即使在極其稀薄的氣體發光的情況下，與周圍原子的相互作用已降到最弱，單個原子輻射的持續時間也不超過10^-8秒。原子的輻射中斷后，再受激發時還會再次輻射，但有一個新的初相。也就是說，原子輻射出的光波不是幅度和頻率不隨時間變化的連續的一系列簡諧波，即不是理想的單色光，而是在很短的時間內（如τ=10-8s）保持幅度和頻率近似不變，表現為空間中有限長度的簡諧波列。 另外，不同原子輻射出的光波列的初相之間沒有一定的規律光的干涉和衍射，這些時斷時續、或長或短、無規律的初相波列的總和，構成了宏觀光波。由于原子輻射的復雜性，不同時刻疊加得到的干涉圖樣相互更替得如此之快、如此無規律，普通的探測儀器無法探測到這種短暫的干涉現象。
雖然不同原子或同一原子在不同時刻發射的光是不相干的，但實際的光干涉對光源的要求并沒有那么高，光源的線性度遠大于原子的線性度甚至光的波長，不會同時發射出相干光。這是因為實際的干涉現象是大量原子光發射的宏觀統計平均結果。從微觀上看，光子只能與自身發生干涉，不同的光子是不相干的；但宏觀的干涉現象是大量光子干涉結果的統計平均效應。
③自20世紀60年代激光器問世以來，光源的相干性得到了很大的提高，同時快速光電檢測儀器的出現，縮短了檢測儀器的時間響應常數，使得可以觀察到兩個獨立光源的干涉現象。另外，在中學教科書中，已經有光干涉實驗（用激光器或同一燈泡通過雙縫）。
1963年，Magya和采用時間常數為10^-8至10^-9秒的圖像轉換器，拍攝了兩臺獨立的紅寶石激光器發射的激光的干涉條紋，共有23條干涉條紋可以用肉眼分辨出來。
④獲得相干光。對于普通光源，保證恒定的相位差成為實現干涉的關鍵。為了解決發光機制中初相位無規則、快速變化與形成干涉條紋需要恒定相位差之間的矛盾，可以將同一原子發射出的光波分解成兩列或多列，使各子光束經過不同的光路后相遇。這樣，雖然原光源的初相位經常變化，但各子光束之間仍可能存在恒定的相位差，因而也可能發生干涉。
光的干涉
⑤光的干涉現象是光的波動性的最直接、最有力的實驗證據。光的干涉現象根本不能用牛頓粒子模型來解釋，只有用波動論才能完全解釋。從牛頓粒子模型可以知道，兩束光中的粒子數應該等于每束光中粒子數之和，但光的干涉現象要解釋的是粒子數發生了變化。干涉加強的地方，粒子數分布較多；干涉取消的地方，粒子數比單束光少，甚至為零。這些問題都很難用粒子模型來解釋。從另一個角度看光的干涉現象，也是對光的粒子模型的有力否定。 因為光在真空中總是以3×10^8m/s的速度傳播，所以光速是無法人為改變的（除非在不同介質中光速不同。但對于給定的介質，光速也是不變的）。沒有光會經過干涉抵消點。那么按照牛頓粒子模型，粒子應該總是以3×10^8m/s的速度沿直線運動。干涉點之后，這些光粒子去哪里了呢？如果兩束粒子流在這些點相遇時因碰撞而停止，那么停止下來的光粒子（即速度不再是3×10^8m/s，而變為零）是什么呢？如果說它移動到了干涉相消的地方，那么究竟是什么力使它移動到了那里呢？所有這些問題，都是牛頓粒子模型根本無法回答的。 然而波動理論卻可以令人信服地解釋這一點，通過將波按照一定的相位關系在空間疊加，可以定量地導出干涉建設相和破壞相的位置以及干涉圖樣光強分布的函數解析表達式。
因此，干涉現象是波相干疊加的必然結果，它無疑證實了光的波動性。我們可以進一步把它推廣到其他現象，凡是出現一定強度和強度的干涉圖樣的現象，都可以看作是該現象具有波動性的最可靠、最有力的實驗證據。