เมื่อแสงเจอกันเกิดอะไรขึ้น

เมื่อแสงมากกว่าสองลำมาเจอกันที่ตำแหน่งและเวลาหนึ่งก็สามารถรวมกันเป็นแสงที่มีความเข้มแสงมากขึ้น หรือ สามารถหักล้างกันจนทำให้ความเข้มแสงรวมมีค่าลดลงหรือเป็นศูนย์เลยก็ได้ การรวมกันหรือหักล้างกันของคลื่นแสงนี้ก็คือ "การแทรกสอดกันของแสง (Optical interference)" เราสามารถนึกภาพหรือทดลองง่ายๆ จากการรวมกันและหักล้างกันของคลื่นน้ำก็ได้

ทำไมเมื่อคลื่นสองคลื่นมาเจอกันถึงเกิดการรวมกันหรือหักล้างกันได้...ลองดูรูปข้างล่างนี้ดูก็จะเห็นได้ชัดขึ้นว่าเมื่อจุดสูงสุด และ จุดต่ำสุดของคลื่นสองคลื่นมาเจอกันพอดีก็จะเกิดการแทรกสอดกันแบบเสริมกันอย่างสมบูรณ์ ในทางกลับกันถ้าจุดสูงสุดของคลื่นหนึ่งตรงกับจุดต่ำสุดของคลื่นอีกคลื่นหนึ่งก็จะเกิดการหักล้างกันแบบสมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม การแทรกสอดกันไม่ได้เกิดขึ้นทุกครั้งเมื่อคลื่นมากกว่าสองคลื่นมาเจอกัน ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขด้วย เงื่อนไขแรกคือแสงที่มาเจอกันนั้นจะต้องมีโพลาไรเซชั่น (ทิศทางการสั่นของความเข้มสนามไฟฟ้า...ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จาก gotoknow.org/blog/photonics/213432) เหมือนกันด้วย ถ้าคลื่นแสงทั้งสองมีทิศทางของโพลาไรเซชั่นตั้งฉากซึ่งกันและกัน ก็จะไม่เกิดการแทรกสอดกันของคลื่นขึ้น

เงื่อนไขที่สองคือ คลื่นแสงที่มารวมกันจะต้องมีความเป็นโคฮีเรนส์ (Coherence) เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น ลองจินตนาการถึงลำแสงที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมดู ซึ่งในพื้นที่หน้าตัดก็จะมีอนุภาคของแสง (Photons) สั่นไปมาอยู่ ถ้าอนุภาคของแสงสั่นไปมาด้วยจังหวะเดียวกันทั้งระนาบของพื้นที่ คลื่นแสงนั้นจะมีความเป็นโคฮีเรนส์เชิงตำแหน่ง (Spatial coherence) ที่ดี คล้ายๆ กับการเดินพาเหรดที่คนในแถวนั้นจะต้องเดินอย่างพร้อมเพียงกัน ความเป็นโคฮีเรนส์เชิงเวลา (Temporal coherence) ก็มีความสำคัญต่อการแทรกสอดด้วย ซึ่งอนุภาคของแสงในระนาบถัดไปเรื่อยๆ จะต้องมีระยะห่างจากอนุภาคของแสงในระนาบก่อนหน้าที่เท่ากันเสมอ ซึ่งคล้ายๆ กับระยะห่างระหว่างแถวในขบวนพาเหรด

ตัวอย่างการแทรกสอดกันของแสงในชีวิตประจำวันที่เห็นได้บ่อยก็คือ สีสวยๆ ที่ผิวของฟองสบู่ และ บนผิวน้ำมันที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ

[http://twilit.wordpress.com/2008/03/15/bubbles-and-interference/]

รู้แล้วเอาไปทำอะไร...

สร้างเป็นเกรตติ้งเพื่อให้แสงเลี้ยวเบน และ ทำเป็นผลิตภัณฑ์ฮอโลแกรมติดอยู่บนแสตมป์ บัตรเครดิต ธนบัตร รวมไปถึงใช้ทำเป็นห่อบรรจุภัณฑ์ สติกเกอร์สะท้อนแสงสีรุ้ง และ ปกรายงานใสสีรุ้ง (http://gotoknow.org/blog/photonics/217676)
ทำเป็นเครื่องมือวัดชิ้นส่วนที่มีขนาดนาโน-ไมโครเมตร อย่างหัวอ่านฮาร์ดดิสค์ไดร์ฟ ความโค้งและลักษณะพื้นผิวของเลนส์

[http://www.zygo.com/?/met/interferometers/pti250/]

ทำเป็นฟิล์มบางเคลือบบนอุปกรณ์แสงอย่างเลนส์เพื่อลดการสะท้อนของแสงลง ใครที่เคยไปร้านทำแว่นตา ลองนึกถึงเวลาที่เจ้าหน้าที่ในร้านถามถึงว่าเราต้องการจะเคลือบกันสะท้อนหรือไม่