池に石を2つ落として、波紋が交わる様子を観察してみましょう。波の山と山が交わる場所では、水面はより高く上がります。波の山と谷が交わる場所では、水面は平らになります。これが干渉です。干渉とは、波が互いに強め合ったり、打ち消し合ったりする現象です。建設的干渉は、波の位相が一致しているとき、つまり波の山が一直線に並んでいるときに起こります。その結果、振幅が大きくなります。破壊的干渉は、波の位相がずれているとき、つまり波の山と谷が一直線に並んでいるときに起こります。その結果、振幅は小さくなるか、波が全く現れません。

干渉は光、音、水など、あらゆる波で起こります。これは多くの技術の基礎となっています。ノイズキャンセリングヘッドホンは、周囲の騒音を打ち消すように干渉する音波を発生させます。レンズの反射防止コーティングは、干渉を利用して反射を低減します。干渉計は、干渉を利用して微小な距離を測定したり、重力波を検出したり、光学面を検査したりします。有名な二重スリット実験は、光と物質が互いに干渉し合うことを実証しており、これは量子力学における最も奇妙で重要な結果の一つです。干渉は欠陥ではなく、波の基本的な性質なのです。

干渉の事実

• 定義。 波の組み合わせ。
• 建設的。 同位相の波、振幅が増大します。
• 破壊的。 波の位相がずれると、振幅が減少します。
• アプリケーション。 ノイズキャンセリングヘッドホン、反射防止コーティング、干渉計。
• 二重スリット。 波動粒子二重性を示します。

干渉と回折は同じではありません。回折は波が広がる現象であり、干渉は波が重なり合う現象です。