Je hebt inmiddels kunnen lezen dat licht zich in sommige gevallen gedraagt als een golf en soms als een deeltje. Een belangrijk verschijnsel bij golven is iets wat we interferentie noemen. Interferentie vindt plaats als twee of meer golven elkaar passeren op dezelfde plaats en tijd en elkaar daarmee beïnvloeden.  Een voorbeeld hiervan zie je in de onderstaande afbeelding (afbeelding 8), waarbij watergolven elkaar beïnvloeden en daarmee interferentie vertonen. 

Interferentie speelt een belangrijke rol in de fotonica. Bij het ontwikkelen van toepassingen van fotonische chips is het erg belangrijk met de verschijnselen van interferentie rekening te houden. Daarom kijken we in deze paragraaf ook wat uitgebreider naar dit verschijnsel. 

We beginnen bij de basis. Stel je eens voor dat we twee golven hebben die beide naar rechts bewegen. En laten we eens aannemen dat die twee golven precies dezelfde golflengte hebben én op precies hetzelfde moment omhoog en omlaag bewegen. We zeggen ook wel dat die twee golven in fase trillen. Een voorbeeld hiervan zie je in afbeelding 9.  

Als deze golven elkaar op dezelfde plaats en tijd passeren zullen zij elkaar versterken. Om het resultaat van twee golven te bepalen mag je de uitwijking van beide golven bij elkaar optellen. Je krijgt dan een golf zoals is afgebeeld in afbeelding 10. Als twee golven elkaar op deze manier versterken noemen we dat constructieve interferentie.  

Stel dat we dezelfde twee golven hebben als in het voorbeeld hierboven, maar nu begint de ene golf omlaag te bewegen op het moment dat de andere golf omhoog beweegt. We zeggen ook wel dat de twee golven in tegenfase trillen. Je ziet hiervan een voorbeeld in afbeelding 11.   

Als deze golven elkaar op dezelfde plaats en tijd passeren zullen zij elkaar uitdoven. Om het resultaat van deze twee golven te bepalen mag je de uitwijking van beide golven weer bij elkaar optellen. Je krijgt dan een “golf” zoals is afgebeeld in afbeelding 12. Als twee golven elkaar op deze manier uitdoven noemen we dat destructieve interferentie.   

Met behulp van de onderstaande app (Geogebra) kan je het resultaat van twee elkaar beïnvloedende golven mooi zichtbaar maken. In de app zie je een groene, een rode en een blauwe golf. De blauwe golf is het resultaat als de groene en de rode golf met elkaar interfereren. Met de schuifknop kan je de groene golf naar links of rechts verplaatsen. Gebruik de schuifknop om te zien wat de positie van de groene golf ten opzichte van de rode golf voor invloed heeft op de blauwe golf. 

TIP: het kan zijn dat het een en ander beter zichtbaar wordt als je de app in een nieuw venster opent. Klik hiervoor op de volgende link:

https://www.geogebra.org/m/jnt4pnjy

Soortgelijke effecten als hierboven zijn beschreven treden ook op als twee golven in tegengestelde richting bewegen en elkaar op dezelfde plaats en tijd tegenkomen. Ook dan zullen de golven elkaar beïnvloeden, waarbij soms versterking en soms uitdoving plaatsvindt. Dit wordt duidelijk gemaakt in afbeelding 13.  

In afbeelding 13 zie je aan de linkerzijde een aantal opeenvolgende stadia van twee golven die naar elkaar toe bewegen en elkaar passeren. Bij de ene golf beweegt een golfberg naar rechts en bij de andere golf beweegt een golfdal naar links. Op het moment van passeren doven ze elkaar heel even uit, om vervolgens hun weg te vervolgen. In de afbeelding rechts komen twee golfbergen elkaar tegen. Op het moment van passeren versterken ze elkaar, om daarna hun weg weer te vervolgen. 

Dit effect van uitdoven en versterken treedt ook op als een lopende golf tegen twee uiteinden heen en weer kaatst. Je kunt hierbij denken aan licht dat tussen twee spiegels heen en weer kaatst, of een trillende snaar die aan beide uiteindes is ingeklemd. De heen en terugkaatsende golven zullen met elkaar interfereren. In sommige gevallen kan hierbij een zogenaamde staande golf ontstaan. De nu volgende opdracht is bedoeld om je een beter beeld te geven hoe zo’n staande golf eruitziet en hoe deze ontstaat. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van een app waarin dit heel mooi zichtbaar wordt gemaakt. 

Staande golven zullen alleen optreden als de golflengte van de heen en terugkaatsende golven passend is bij de afstand waartussen de golven heen en weer bewegen. We zullen later in deze module zien dat deze interferentieverschijnselen een belangrijke rol spelen bij onder andere de laser en bij een paar componenten die veel op een fotonische chip worden toegepast. 

Wat je moet kennen en kunnen na deze paragraaf "Eigenschappen van licht":

• Je kent de voortplantingssnelheid van licht in vacuüm.

• Je kent zowel het golf- als deeltjeskarakter van licht en kunt omschrijven wat fotonen zijn.

• Je kunt de formule c = λ·f op een juiste manier gebruiken en toepassen binnen verschillende vraagstukken.

• Je kunt de formule E = h·c/λ op een juiste manier gebruiken en toepassen binnen verschillende vraagstukken.

• Je kunt uitleggen wat interferentie is en je kunt werken met enkele interferentieverschijnselen van licht.