L’interferenza è il fenomeno per cui onde coerenti sovrapposte producono rinforzo o cancellazione in base alla differenza di fase.
Se due onde armoniche della stessa frequenza arrivano in un punto con ampiezze confrontabili, il risultato non è la semplice somma delle intensità: si sommano prima le ampiezze, tenendo conto della fase, e poi si calcola l’intensità. Per due onde di intensità I_1 e I_2:
Il termine con il coseno è il termine interferenziale. Se \cos\Delta\varphi=1, le onde si rinforzano; se \cos\Delta\varphi=-1, si cancellano parzialmente o totalmente.
Per differenza di cammino ottico \Delta:
Le condizioni elementari sono:
Queste condizioni valgono nella forma più semplice quando le onde hanno stessa frequenza, stessa polarizzazione e viaggiano in un mezzo omogeneo. Se le ampiezze non sono uguali, il minimo non arriva necessariamente a intensità nulla: la cancellazione completa richiede ampiezze uguali e opposizione di fase.
Una figura stabile richiede coerenza ondulatoria: le onde devono mantenere una fase relativa costante durante il tempo di osservazione. La coerenza può essere temporale, legata alla stabilità della fase nel tempo, o spaziale, legata alla correlazione tra punti diversi del fronte d’onda. Sorgenti ordinarie indipendenti non producono in genere frange stabili perché la fase relativa varia troppo rapidamente.
L’esperimento di Young è l’esempio canonico: due fenditure illuminate dalla stessa sorgente producono frange chiare e scure sullo schermo. Per piccoli angoli, la posizione dei massimi può essere approssimata da:
dove L è la distanza dallo schermo, d la distanza tra le fenditure e m l’ordine della frangia. La misura della distanza tra frange permette di stimare la lunghezza d’onda.
L’interferenza è distinta dalla diffrazione, anche se nei sistemi reali i due fenomeni spesso compaiono insieme. La diffrazione descrive l’allargamento e la curvatura dei fronti d’onda per aperture o ostacoli; l’interferenza descrive la sovrapposizione coerente di contributi ondulatori. In strumenti ottici, antenne, rivestimenti antiriflesso, interferometri e sensori, i due aspetti vengono progettati congiuntamente.
Vedi anche: Principio di sovrapposizione, Cammino ottico, Esperimento di Young, Coerenza ondulatoria, Lamine sottili, Diffrazione.