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干渉縞とは?

かんしょうじま

干渉縞とは、二つ以上の波が重なり合うことで生じる明暗や色の縞模様であり、光・音・水面の波など様々な波動で観察できます。

干渉縞(かんしょうじま、英: interference fringe)は、同じ周波数を持つ二つ以上の波が空間内で重ね合わさる際に、波の強め合い(同位相で重なる箇所)と弱め合い(逆位相で打ち消し合う箇所)が交互に現れることで生じる縞状のパターンです。

波の重ね合わせの原理によると、二つの波が同じ位相で出会うと振幅が加算されて明るく(強く)なり、逆位相で出会うと振幅が打ち消されて暗く(弱く)なります。この条件は空間の場所によって変わるため、明暗・濃淡の縞が生じます。

代表的な観察例は以下のとおりです。

  • ヤングの二重スリット実験:一枚の板に開けた二つの細いスリットを通した単色光がスクリーン上に明暗の縞を作る。光の波動性を実証した歴史的実験
  • 薄膜干渉:シャボン玉や油膜の表面・裏面で反射した光が干渉し、虹色の縞模様として現れる
  • ニュートンリング:平面ガラスと球面レンズを重ねると同心円状の明暗の輪が現れる
  • 音の干渉:同じ音程を出す二つのスピーカーの前を歩くと音が大きくなる場所と小さくなる場所が交互に現れる

干渉縞は光の波長を精密に測定する分光技術、レーザー干渉計による長さの超高精度測定、精密光学素子の検査などに広く応用されます。重力波検出器LIGOもレーザー干渉計を応用した装置です。

使い方・例文

「シャボン玉が七色に輝いて見えるのは干渉縞によるもので、薄い膜の表面と裏面で反射した光が干渉し合うためです」というように、身近な現象の説明でも登場します。

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