간섭 무늬

요약 두 갈래의 파동이 만났을 때 일으키는 상쇄, 보강 간섭에 의해 형성되는 무늬를 말한다. 진동수가 다른 파동끼리는 간섭 현상을 일으키지 않으므로 여러 진동수의 빛이 섞인 백색광의 경우 각 진동수마다 각각의 간섭 무늬를 형성한다.

단색광을 광원으로 사용해서 간섭 실험을 하면, 간섭을 일으키는 성분파의 진동의 마루와 마루가 겹치는 곳에서는 빛이 강해지고, 마루와 골이 겹치는 곳에서는 빛이 약해진다. 그 결과, 파동이 마주치는 공간에서는 진동이 최대인 곳과 최소인 곳이 번갈아 나타나는데, 이에 따라 빛이 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분이 번갈아 나타나게 되어 간섭 무늬가 생긴다. 또 파동이 장애물에 의해 반사되는 경우에도 진행하는 파동과 되돌아오는 파동이 간섭을 일으켜, 외형상으로는 파동이 진행하지 않는 듯이 보인다. 이것도 간섭 무늬의 일종인데, 이와 같은 합성파를 정상파(定常波)라고 한다.

간섭무늬가 시간과 함께 변하지 않고 안정하기 위해서는 파동끼리 완전히 겹치거나 또는 파동의 위상차가 일정하게 유지되는 것이 필요한데, 이 조건을 만족시키는 파동은 서로 간섭성을 갖는다고 한다. 음파나 수면파의 경우에는 서로 다른 파원(波源)에 의해서도 간섭성을 가지는 파동을 얻을 수 있지만 광파의 경우에는 동일한 광원에서 나오는 빛이 아니면 일정한 위상차를 가진 파동을 얻을 수 없다. 이것은 광파가 음파처럼 길게 이어진 파동이 아니라 짧게 끊어진 파동의 집합체라고 추론되기 때문이다. 또 진동수가 다른 광파끼리는 간섭을 일으키지 않으므로, 백색광에 의한 간섭은 스펙트럼의 각 색마다 간섭 무늬가 생긴다. 비눗물이나 물에 뜬 기름의 막이 색깔을 띠어 아롱져 보이는 것은 이 때문이다. 이 경우, 엷은 막의 표면에서 반사한 빛이 겹쳐서 어떤 파장의 부분은 간섭에 의해 소멸되고, 어떤 부분은 강해지기 때문에 결과적으로는 막이 아롱져 보인다. 이것을 간섭색이라 한다.