Что такое интерференция простыми словами

Билингвизм и интерференция

Аннотация: С методической точки зрения интерференция — явление негативное (в плане овладения вторым языком), но оно объективное и неизбежно возникающее, как только разноязычные коллективы вступают в активные контакты.

Ключевые слова: Билингвизм, интерференция, язык, акцент, состав, речь

Интерференция — взаимодействие языковых систем в условиях двуязычия, складывающегося либо при контактах языковых, либо при индивидуальном освоении неродного языка; выражается в отклонениях от нормы и системы второго языка под влиянием родного. Интерференция проявляется как иноязычный акцент в речи человека, владеющего двумя языками; он может быть стабильным (как характеристика речи коллектива) и преходящим (как особенность чьего-либо идиолекта), интерференция способна охватывать уровни языка, но особенно заметна в фонетике (акцент в узком смысле слова).

Главный источник интерференции — расхождения в системах взаимодействующих языков: различный фонемный состав, различные правила позиционной реализации фонем, их сочетаемости, различная интонация, различное соотношение дифференциальных и интегральных признаков, различный состав грамматических категорий и/или различные способы их выражения. Явление интерференция по своему механизму напоминает основные диахронические изменения в фонологии. Отношения между смешиваемыми звуками взаимодействующих языков при интерференция называют диафоническими, а сами звуки родного языка, подменяющие звуки второго,- диафонами; аналогичные явления возможны и в грамматике, и в лексике, в связи, с чем можно говорить также об отношениях диаморфии и диасемии. Термин «интерференция» используется также для обозначения ее результата.

Интерференция, происходившая в прошлом, может оставлять следы в системе языка в виде субстрата и суперстрата (остаточная интерференция). Явление интерференции наблюдается в процессе непосредственного контакта двух (или нескольких) языков, точнее говоря, процесс непосредственных языковых контактов сопровождается интерференцией. Однако сам термин «интерференция», возникший в физике, будучи перенесенным в методику обучения иностранному языку в значении «тормозящее влияние родного языка на усвоение иностранного», не совсем верно схватывает существо лингвистического явления.

С методической точки зрения интерференция — явление негативное (в плане овладения вторым языком), но оно объективное и неизбежно возникающее, как только разноязычные коллективы вступают в активные контакты. Это явление наиболее очевидно в процессе обучения второму языку: в оно всплывает на поверхность чужой речи носителя родного языка в виде своеобразного продукта — явных речевых ошибок, квалифицируемых носителями изучаемого языка как нарушение языковых норм.

Но результаты интерференции могут быть менее заметны, чем речевая ошибка. Они могут иметь положительное значение при оценке процессов взаимодействия двух (или более) контактирующих языков. Сказанное в равной мере относится не только к контактам двух разно-системных языков, но и к процессам взаимодействия близкородственных языков и в той же степени к контактам языка (взятого за основу литературного) с его диалектами, а также диалектов друг с другом4. Явление интерференции, как свидетельствуют многочисленные исследования, возможно на любом языковом уровне: лексико-семантическом, фонетико-фонологическом, грамматическом, словообразовательном и даже крайне формальном — графическом. Что же такое интерференция? Ответ на этот вопрос зависит от того, исследователи какой области знания, сопряженной с наукой о языке, занимаются проблемой двуязычия — лингвисты, специалисты по лингводидактике или психологи. В одной, исходной позиции все они солидарны: интерференция — явление, возникающее при столкновении, взаимодействии двух языков. Лингвисты видят корни интерференции в самом механизме языка. Интерференция, рассматриваемая в лингвистическом аспекте, представляет собой явление взаимодействия структур и структурных элементов двух языков в процессе общения двуязычного населения. Аналогичное определение можно дать, рассматривая интерференцию на уровне языка и речи. У некоторых исследованиях ставятся знак равенства между явлениями интерференции и заимствования. Однако, это — явления не только различные, но и во многом прямо противоположные. Одни специалисты в области лингводидактики, рассматривая данную проблему применительно к задачам обучения русскому языку как второму, не склонны видеть в ней языковой аспект вне проблем методики. Понимая под интерференцией перенесение школьниками, студентами знаний, умений и навыков из родного языка в обучаемый, они утверждают, что «. на стадии обучения межъязыковая интерференция, являясь принадлежностью не языковой системы, а речевой деятельности, выступает как отрицательный перенос, с которым надо бороться, поскольку он задерживает обучение русскому языку. ». Другие, исследуя интерференцию в методическом аспекте, усматривают в ней «ошибочное отождествление и перенос явлений из области родного языка (языка — источника) в область изучаемого языка (языка — рецептора) или перенос отношений между элементами из одной системы языка в другую через «третью систему» (промежуточную), «отличающуюся как от родного, так и от изучаемого языка, которая находит свое реальное выражение в ошибках учащихся».

В последнем случае взаимодействие языковых систем при обучении второму языку рассматривается как взаимодействие оппозиций. Ученые, интересующиеся проблемой интерференции в психолингвистическом плане, исходят из основных посылок теории усвоения языка, теории речевой коммуникации, в частности, порождения речевого высказывания. Интерференция воспринимается ими как явление, сопутствующее взаимодействию двух языковых систем в сознании билингва, как «нарушение правил соотнесения контактирующих языков, которое проявляется в его речи в отклонении от нормы». Однако возможны крайне противоположные и промежуточные точки зрения на это явление. Так, некоторые в качестве «интерферентного» материала исследуют лексику, заимствованную из одного языка другим в результате этнических контактов народов и взаимодействия их языков я затем подвергшуюся полной или частичной адаптации в заимствующем языке. Таким образом, термин «интерференция», более точно трактуется теми языковедами и психологами, которые используют его для обозначения результатов взаимодействия языков. Слово «интерференция» произошло от латинского inter(между) и ferentis(несущий, переносящий).

В лингвистике явление интерференции возникает при контактировании трех языков: родного, английского языка (ИЯ1) и французского языка (ИЯ2), т.е. под влияние одних языковых уровней происходит нарушение норм другой языковой структуры. Причиной возникновения интерференции является тот факт, что человек строит свою речь по нормам родного языка или иностранного языка и устанавливает между отдельными языковыми фактами иностранного языка несвойственные связи и отношения. Научные исследования показывают, что проблемы мультилингвального обучения очень сложны и охватывают все уровни (фонетический, лексический, грамматический, орфографический) и в целом влияют на продуктивную и рецептивную речевую деятельность при обучении иностранного языка.

В фонетике наиболее распространенным типом интерференции является интерференция по аналогии, связанная с прямым переносом произносительных навыков английского языка на соответствующее французское слово. Это касается и гласных, и согласных. Для согласных типичной ошибкой является звук [r] или [dj] в таких словах , как régime, élegant и т.д. интерференция по аналогии отчетливо просматривается и в смещении ударения: на первом слоге в ИЯ1 и на последнем — в ИЯ2 (´cadet — ca´det , ´canal — ca´nal,´village — vil´lage, ´captain — capi´taine).

В области орфографии повышенного внимания требует правописание слов-аналогов: reason — raison, garden — jardin, toreceive — recevoir, mountain — montagne, hour — heure, lesson — leçon. Не следует объяснять в каждом конкретном случае различия в правописании. Обучаемый сам должен выбрать соответствующую стратегия запоминания.

Лексическая интерференция обычно приводит к буквализмам. Так, например, слово «journal, m» понимается как «журнал» (revue, f), а не «газета»; «magazine, m» — «магазин» (magasin, m), а не «иллюстрированный журнал»; «démonstration, f» — «демонстрация» (manifestation, f), а не «проявление, доказательство». Своевременный комментарий по поводу «ложных друзей переводчика», а также работа со словарем способствуют предупреждению ошибок, возникающих по ложной аналогии с существующими русскими словами.

Анализ некоторых случаев грамматической интерференции позволяет определить типичные грамматические трудности и способы их преодоления. Это позволит найти рациональные пути объяснения и закрепления языкового материала. Явление грамматической интерференции можно предсказать при сопоставлении глагольных форм, выявив, в чем заключаются их сходства или различия.

Грамматические системы родного языка, имеют много общего, которое проявляется как на морфологическом, так и на синтаксическом уровне, а именно: в данных языках имеются одни и те же части речи и члены предложения. Различия же обнаруживаются при сопоставлении любой части речи, например, несовпадение рода: стол — unetable, стул — unechaise, книга — unlivre. Большую трудность представляют притяжательные местоимения.

В русском языке принадлежность не изменяется в зависимости от лица (у меня своя машина, у тебя свояквартира и т.д.). во французском языке принадлежность определена по лицам (j’aimavoiture, tuastonappartement). Огромную трудность представляет собой система определителей, в частности, артикли. В русском языке их нет, а во французском языке они более развиты, чем в английском, так как имеют формы рода и числа. Глагол — одна из самых сложных грамматических форм. Настоящее время имеет наибольшее сходство в образовании и употреблении. В качестве положительного переноса с иностранного языка на иностранный язык могут рассматриваться такие грамматические темы, как правильные и неправильные глаголы, простые и сложные времена, согласование времен, страдательный залог, наклонение, неличные формы глагола. Этим объясняется доступность овладения данными грамматическими структурами. Более трудным является прошедшее время.

В русском языке существует одна форма, а в английском и французском языках — четыре. Имеются расхождения в употреблении глагольных форм. Для преодоления грамматической интерференции необходимо выявить сходства и различия и установить межъязыковые эквиваленты для успешного их усвоения.

На синтаксическом уровне явление интерференции обнаруживается в нарушении порядка слов. в русском языке он свободный, а во французском языке члены предложения занимают строго определенное место. Только лишь в вопросительном предложении подлежащее и сказуемое могут меняться местами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алимов В.В Интерференция в переводе. М., 2005.
2. Щерба Л.В. Языковая система и речевая деятельность. М.,1974.
3. Берзин Ф.М. Головин Б.Н. Общее языкознание. Уч. пособие. М.: Просвещение, 1979.
4. Реформатский А.А. Введение в языковедение / Под ред. В.А. Виноградова. М.: Аспект Пресс, 1996.
5. Бархударов Л. С. Язык и перевод. — М.: Международные отношения, 1975.
6. Комиссаров В. Н. Слово о переводе. — М.: Международные отношения, 1973

Другие статьи автора Падежная система современного русского языка

Падеж как словоизменительная категория имени выражается его флексиями; дополнительным средством различе�.

Всем хорошо известно, что для развития у детей чувства ритма, такта, музыкального слуха и памяти необход.

Другие статьи в «Наука XXI века №4 2018» — Филологические науки Языковые контакты, интерференция, билингвизм

Аннотация: При изучении языковых контактов и двуязычия рассматривается и процесс интерференции, сущн.

Русский язык, как и другие языки мира, определенным образом упорядочен: образование слов и их функцио.

Интерференция и биения в физике и музыке [Перевод]

Интерференция волн – это явление, возникающее при столкновении двух волн, распространяющихся в одной среде. Результатом интерференции волн является изменение формы среды, которое определяется результирующим влиянием двух отдельно взятых волн на частицы среды.

Интерференция волн – это явление, возникающее при столкновении двух волн, распространяющихся в одной среде. Результатом интерференции волн является изменение формы среды, которое определяется результирующим влиянием двух отдельно взятых волн на частицы среды.

Если два положительно-смещенных звуковых сигнала, имеющих одинаковую форму, двигаясь навстречу друг другу, сталкиваются в среде, то это приводит к возникновению нового звукового сигнала, с амплитудой в два раза превышающей амплитуды интерферирующих сигналов. Этот тип интерференции известен как усиливающая интерференция.

Если положительно смещенный сигнал встречает отрицательно смещенный сигнал той же формы, то они компенсируют друг друга, а частицы среды остаются в состоянии равновесия. Этот тип интерференции известен как ослабляющая интерференция. На графиках ниже изображены две волны: одна синяя, другая – красная, интерферирующие друг с другом и оказывающие влияние на среду, в которой они распространяются.

Результирующая волна обозначена зеленым. В двух случаях (слева и посередине) наблюдается усиливающая интерференция, а в третьем случае (справа) – ослабляющая интерференция.

Но как проявляется эффект интерференции, когда волны не смещаются в положительном или отрицательном направлениях? Звук представляет собой волну давления, которая состоит из чередующихся волн сжатия и разрежения. Распространяясь, волна сжатия стягивает частицы среды вместе, тем самым создавая область повышенного давления. Волна разрежения, наоборот, расталкивает частицы среды, тем самым создавая область пониженного давления.

Влияние интерференции двух звуковых волн на частицы среды определяется суммой их индивидуальных воздействий. Например, если волна сжатия (высокое давление) пересечется в среде с другой волной сжатия, то давление в этой точке будет больше давления, создаваемого каждой волной по отдельности. Так проявляет себя усиливающая интерференция.

Если две волны разрежения (два возмущения с низким давлением) встретятся в одной точке, то в ней будет наблюдаться снижение давления. Это тоже пример усиливающей интерференции.

Теперь представим, что некоторая точка среды постоянно испытывает чередующиеся воздействия интерференции двух волн сжатия и двух волн разрежения – в этом случае звуковые волны будут постоянно дополнять друг друга, что в результате даст очень громкий звук. Громкость звука – это следствие колебания частиц среды от очень высоких до очень низких значений давления.

Точки среды, где постоянно проявляется усиливающая интерференция, называются пучностями. Анимация ниже показывает, как две звуковые волны интерферируют с усилением, производя очень большие колебания давления в нескольких областях пучностей. Отметим, что сжатия отмечены буквой C, а разрежения – R.

Если две звуковые волны интерферируют в определенной точке среды, при том, что одна волна – это волна сжатия, а другая – разрежения, то возникает ослабляющая интерференция. Совокупное воздействие волны сжатия (стягивающей частицы среды вместе) и волны разрежения (расталкивающей частицы) не вызывает смещения частиц среды.

Свойство волны сжатия к притягиванию частиц компенсируется свойством волны разрежения к их расталкиванию – частицы среды останутся на своих местах, нетронутые возмущением. Это проявление ослабляющей интерференции.

Теперь, если в определенной точке среды сталкиваются волна сжатия-разрежения и волна разрежения-сжатия, то они будут постоянно гасить друг друга, а мы не услышим никакого звука. Отсутствие звука – это результат того, что частицы среды остаются на своих местах, как будто на них не воздействуют внешние возмущения.

Удивительно, но в этом случае, при взаимодействии двух волн, действительно не будет слышно никакого звука. Точки среды, где постоянно возникает ослабляющая интерференция, называются узлами.

Интерференция волн от двух точечных когерентных источников

Есть достаточно известный физический опыт с интерференцией звуковых волн, испускаемых двумя динамиками. Динамики установлены на расстоянии примерно одного метра друг от друга и воспроизводят один и тот же звуковой сигнал.

Фронты звуковых волн, распространяемых в комнате, имеют сферическую форму. На диаграмме ниже показан моментальный снимок этих волн. Волны сжатия показаны на диаграмме толстыми линиями, а волны разрежения – тонкими.

Звуковые волны от двух когерентных источников интерферируют таким образом, что в некоторых позициях слышен громкий звук, а в каких-то он полностью отсутствует. Очевидно, что громкие звуки слышны там, где волна сжатия встречается с волной сжатия или волна разрежения – с волной разрежения. Звук не слышим тогда, когда сталкиваются волна сжатия с волной разрежения.

Если вы заткнете ухо, направленное в противоположную сторону от динамиков, и медленно пройдете вдоль комнаты параллельно источникам звука, то сможете заметить интересную вещь: вы будете слышать громкий звук, попадая в область пучности, и не будете слышать практически ничего, проходя через узловые зоны (Обычно случается так, что в узловых областях все равно слышен звук. Причиной этому служит отражение звуковых волн от стен комнаты. Хотя при взаимодействии двух волн, идущих от динамиков, в узловых областях наблюдается ослабляющая интерференция, волны, отраженные от стен, попадают в ту же область и вызывают звуковые возмущения).

Необходимо учитывать явление ослабляющей интерференции при проектировании концертных залов и аудиторий: чтобы уменьшить её влияние, комнаты должны быть спроектированы специальным образом. Интерференция может возникнуть при столкновении двух звуковых волн, идущих от двух источников, а также при столкновении этих волн со звуком, отраженным от стен и потолка.

Если звуковая волна приходит в точку, где волна сжатия сталкивается с волной разрежения, то возникающая ослабляющая интерференция снижает громкость звука на данном участке. Одним из способов уменьшить влияние ослабляющей интерференции являются особые конструкции потолка и стен, а также звуковые экраны, которые поглощают звук, а не отражают его.

Ослабляющая интерференция звуковых волн не всегда плоха и используется в системах шумоподавления. Были созданы наушники, уменьшающие уровень окружающего шума, которыми могут пользоваться рабочие фабрик и строители. Такие наушники захватывают звуки окружения и с помощью специальных алгоритмов воспроизводят вторую звуковую волну, но сдвинутую по фазе на полупериод.

Такая комбинация двух звуковых волн в наушниках приводит к возникновению ослабляющей интерференции, тем самым уменьшая воздействие громких шумов на уши рабочих.

Биения в музыке и музыкальные интервалы

Интерференция звуковых волн имеет множество применений в мире музыки. Музыка редко состоит из постоянно проигрываемых звуковых волн одной частоты. Немногие меломаны придут в восторг, если все инструменты оркестра будут играть одну единственную чистую ноту. Слышать единственную ноту с частотой 256 Гц («До» первой октавы) довольно скучно и быстро надоедает.

Наоборот, музыкальные инструменты при игре воспроизводят обертона, поэтому результирующий звук состоит из множества частот. Говорят, что такие инструменты обладают богатым тембром. Секрет успеха лучших хоровых коллективов в том, что два исполнителя поют одинаковые ноты (т.е. воспроизводят две звуковые волны) в разных октавах. Музыка – это сплетение звуковых волн, ассоциированных с нотами, между частотами которых установлены целочисленные отношения.

На самом деле, главное отличие между музыкой и звуком состоит в том, что звук состоит из смешения частот, между которыми трудно выявить математическую зависимость. Музыка же включает в себя частоты, между которыми существуют четкие математические отношения.

Высказывание «что для одного музыка – для другого белый шум» (например, ваши родители могут считать, что ваша любимая музыка – это просто скопление шумов) может быть и верным, но физический анализ музыкальных звуков показывает, что эти звуковые волны математически связаны.

Чтобы продемонстрировать это свойство музыки, давайте рассмотрим одну из самых простых комбинаций двух различных звуковых волн – две звуковые волны с соотношением частот 2:1. Эта совокупность волн известна как октава. Простой синусоидальный график показан ниже. Заметьте, что красная волна имеет частоту вдвое большую, чем синяя.

Также видно, что график интерференции этих двух волн (зеленый) является периодическим. Можно сказать, что две звуковые волны, между которыми установлены целочисленные отношения, в результате интерференции дают волну с периодичной характеристикой. В результате мы получаем музыку.

Еще один простой пример двух звуковых волн с чистыми математическими отношениями между частотами показан ниже. Заметьте, что красная волна имеет в полтора раза большую частоту, чем синяя. В мире музыки говорят, что такие волны разделены квинтой и представляют собой популярный музыкальный интервал.

Еще раз заметьте, что характеристика интерференции этих двух волн (зеленая) также периодическая. Повторим, что две звуковые волны, между которыми установлены целочисленные отношения, в результате интерференции дают волну с периодичной характеристикой – то есть музыку.

Наконец, график ниже показывает волновую характеристику, которая получилась в результате интерференции диссонант или неприятных звуков. На диаграмме видно, как две волны интерферируют, но в этот раз между их частотами нет простого математического отношения (выражаясь компьютерным языком, длина одной волны равна 37 пикселям, а другой – 20 пикселям).

Внимательно посмотрите на результирующую характеристику – она нерегулярная и непериодическая (по крайней мере, не в этом коротком промежутке времени). Суть проста: если между частотами двух звуковых волн нет простого математического отношения, то результатом их интерференции станет нерегулярная и непериодическая характеристика. Для уха такой звук будет неприятным.

Этот виджет позволит вам сложить две звуковые волны и посмотреть на результирующий график. Волна 1 имеет частоту 2 Гц. Частота волны 2 может быть выбрана из выпадающего меню. Поэкспериментируйте с частотами волны 2 и посмотрите на характеристики, получающиеся в результате интерференции.

Последним физическим явлением, имеющим отношение к миру музыки, являются биения. Биения – это периодические и повторяющиеся звуковые колебания, возникающие тогда, когда две звуковые волны с очень похожими частотами интерферируют друг с другом.

Диаграмма ниже показывает характеристику, получившуюся в результате интерференции двух волн (синей и красной) с очень похожими частотами. Характеристика биений выглядит как волна, амплитуда которой каждый раз изменяется на постоянную величину. Заметьте, что характеристика биений (нарисована зеленым) постоянно колеблется от амплитуды равной нулю до больших амплитуд и обратно. Точки усиливающей интерференции (C.I.) и ослабляющей интерференции (D.I.) помечены на диаграмме.

Когда между двумя гребнями или впадинами возникает усиливающая интерференция, слышится громкий звук. Эта точка соответствует пику характеристики биения. Когда между гребнем и впадиной возникает ослабляющая интерференция, звук не слышен; эти зоны соответствуют точкам с нулевым смещением на графике биения. Поскольку амплитуда волны и громкость – это две связанные характеристики, то это биение будет похоже на волну, громкость которой изменяется на равную величину с течением времени.

Частота биения

Частота биения означает скорость, с которой слышимый звук изменяется от самого громкого до самого тихого. Например, если два полных цикла громкого и тихого звуков слышатся каждую секунду, то частота биения составляет 2 Гц. Частота биения всегда равна разнице частот двух волн, интерференция которых привела к возникновению биения, поэтому, если одновременно воспроизвести звуковые волны с частотами 256 Гц и 254 Гц, то частота биения составит 2 Гц.

Классический физический опыт включает в себя создание биений с помощью двух камертонов с похожими частотами. Если зубец одного из двух одинаковых камертонов обернуть резинкой, то это уменьшит его частоту колебаний. Теперь, если заставить оба камертона [с резинкой и без] вибрировать, то они будут производить звук с немного отличными частотами. При интерференции этих звуков будут слышны заметные биения. Человеческое ухо способно расслышать биения с частотой от 7 Гц и ниже.

Настройщики музыкальных инструментов часто используют явление биений, чтобы настроить, например, струну пианино. Настройщик дергает струну и одновременно ударяет по камертону. Если два источника – струна пианино и камертон – воссоздадут заметные биения, то их частоты не идентичны.

Настройщик регулирует натяжение струны и повторяет процесс, пока биения не пропадут. По мере приближения частоты колебаний струны к частоте колебаний камертона, частота биений уменьшается, пока не достигает 0 Гц. Если биения более не слышны – это означает, что струна пианино настроена. В ходе этого процесса настройщик сравнивает частоты колебаний струн пианино с частотами колебаний стандартного набора камертонов.

Этот виджет позволит вам исследовать эффект интерференции двух волн в момент возникновения биения. Частота первой волны постоянна и равна 50 Гц. Вы можете выбрать частоту второй волны с помощью выпадающего меню. Как разница частот двух волн влияет на характеристику биения?

Важное замечание: Многие диаграммы на этой странице представляют звуковую волну в виде гармонических колебаний. Некоторые из вас могут решить, что на картинках изображена поперечная волна. Звук – не поперечная волна, а продольная, однако изменение давления с течением времени напоминает синусоидальную волну, поэтому она часто используется для представления звуковых волн.

Проверьте себя

Два динамика в комнате распространяют звуковые волны одинаковой частоты. В результате получилась следующая интерференционная картина (на картинке). Толстые линии на диаграмме изображают волновые пики, а тонкие – впадины. Используйте диаграмму, чтобы ответить на следующие два вопроса:

1. В каких из отмеченных точек возникнет усиливающая интерференция?

Интерференционные тайны природы

В течение нескольких сотен лет физики пытались понять, что же такое свет — волны или поток частиц, названных позднее фотонами, и в конце концов выяснили, что слово «или» употреблять нельзя. В одних случаях свет ведёт себя как волна, в других — как поток фотонов, проявляя квантовый, то есть дискретный характер излучения. Другими словами, свет имеет двойственную природу. На научном языке это называется «корпускулярно-волновой дуализм» (слово «корпускула» означает «частица»). Интерференция считается одним из нагляднейших проявлений волновых свойств: ведь интерферировать могут только волны. Казалось бы, и спорить не о чем. Однако всё не так просто. Недаром существует весьма выразительное изречение: «Свет — самое тёмное место в физике».

Интерференция — замечательное явление, имеющее множество применений. Оно проявляется как в оптическом, так и в радиодиапазоне. Особенно впечатляюща интерференция света, так как мы можем её наблюдать непосредственно, в то время как радиоволны невидимы глазом. Часто интерференцию света характеризуют такой «парадоксальной» фразой: свет плюс свет может давать темноту. Человеку, совершенно незнакомому с физической оптикой, это может показаться очень странным: как это так — если к свету прибавить ещё свет, то должно стать ещё светлее! Правда, все мы изучали физику в школе, и, наверное, всё-таки у каждого остались хотя бы какие-то смутные воспоминания о том, что такое интерференция («Да. что-то связанное со светом. не очень помню, но вроде бы это какое-то наложение световых волн. »). Уже хорошо! Давайте же начнём с того, что освежим эти полузабытые знания, которые позволят нам побеседовать о крайне удивительных и интересных явлениях, связанных с интерференцией света.

Возьмём более или менее «направленный» источник света, например карманный фонарик (с галогенной лампочкой, дающей яркий свет, а ещё лучше — со светодиодом), и направим его на белый экран. На экране возникнет пятно света. Теперь возьмём второй такой же фонарик и направим его свет на то же место экрана. «И что, мы получим темноту?» — иронически спросит читатель, прочитавший предыдущий абзац, но настолько позабывший школьную физику, что слово «оптика» ассоциируется у него лишь с очками и лупами. Нет, конечно, никакой темноты мы не получим, световое пятно станет ещё ярче. «Ну и что в этом удивительного?» — заметит наш скептик. В этом — ничего. Но теперь сделаем следующее: возьмём лист плотного картона, проколем в нём иголкой две дырочки как можно ближе одну к другой (скажем, на расстоянии 0,5 миллиметра), поставим лист перед экраном (на расстоянии около 20–30 см) и осветим эти дырочки одним фонариком (см. рис. 1). Возможно, придётся немного порегулировать расстояние между фонариком и картоном, но мы обязательно найдём положение, при котором на экране светлое пятно будет пересекаться тёмными участками. Вот мы и получили темноту!

Рис. 1. Схема опыта для наблюдения интерференции. Изображение: «Наука и жизнь»

Почему же возникают эти тёмные участки? Почему их не было в случае двух фонариков, а появились они только при освещении отверстий в картоне одним фонариком?

Зададим такой «нелепый» вопрос. Сколько источников света было в этих двух случаях? Я назвал этот вопрос «нелепым» потому, что он может вызвать недоумение: как сколько? В первом случае мы включали оба фонарика, значит, было два источника света, а во втором светил только один фонарик, один источник света. Разве не так?

Нет, не так. Во втором случае было тоже два источника, которыми стали два отверстия в картоне (1 и 2, рис. 1). То есть исходный источник был, конечно, один, но свет на экран шёл из этих двух дырочек, которые играли роль вторичных источников света. А вот то, что свет этих вторичных источников образовался от одного исходного, сыграло фундаментальную роль.

Используя картон с дырочками, изображённый на рис. 1, мы воспроизвели (с некоторыми несущественными отличиями) знаменитый опыт Т. Юнга, впервые наблюдавшего интерференцию света от двух щелей в 1802 году.

Интерференция — это такое сложение волн, при котором происходит не просто суммирование интенсивностей этих волн, а их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других, в зависимости от разности фаз волн в этих точках.

Но прежде чем рассматривать интерференцию, необходимо поговорить об одном фундаментальном понятии, играющем ключевую роль.

Почему в случае с двумя фонариками происходило только суммирование интенсивностей (яркостей), а в случае с картоном мы могли наблюдать интерференцию? Потому, что в первом случае световые волны от двух источников были некогерентны, а во втором — когерентны, так как порождены одним источником. Следовательно, необходимым условием образования интерференции является когерентность волн. Что это такое?

Слово «когерентность» — греческого происхождения и в наиболее общем смысле означает «согласованность». Простейший пример: когда по улице прогуливается толпа людей, она идёт некогерентно, а когда марширует рота солдат, то она идёт когерентно.

Когерентные волны — это волны одинаковой частоты, между которыми сохраняется постоянная разность фаз (то есть они согласованы по фазе). При сложении двух когерентных волн одинаковой поляризации (с одним и тем же направлением колебаний напряженности электрического поля) амплитуда суммарной волны зависит от разности фаз складываемых волн — это и есть интерференция.

При интерференции световых волн удобнее иметь дело не с амплитудами, а с интенсивностями. Это не меняет существа дела, так как интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды. Если в какую-либо точку приходят две волны с интенсивностями I₁ и I₂ и фазами φ₁ и φ₂ соответственно, то результирующая интенсивность в этой точке определяется выражением

где ∆φ = |φ₁ – φ₂| — разность фаз, а множитель γ отражает степень когерентности волн. Из этой формулы наглядно видна зависимость результирующей интенсивности от разности фаз ∆φ и от величины γ.

В тех местах, куда волны приходят в одинаковой фазе, то есть «гребни» и «впадины» одной волны совпадают с «гребнями» и «впадинами» другой (∆φ = 0, cos∆φ = 1), волны усиливают одна другую и наблюдается максимальная интенсивность (I_max). В тех местах, куда волны приходят в противофазе, «гребни» одной волны совпадают со «впадинами» другой (∆φ = 180°, cos∆φ = –1), волны гасят одна другую и результирующая интенсивность становится минимальной (I_min ). Таким образом, образуется интерференционная картина, состоящая из чередующихся светлых и тёмных участков.

Когерентность волн определяет их способность к интерференции. Практическим критерием степени постоянства разности фаз, то есть мерой степени когерентности γ, является контраст (видность, резкость, чёткость) интерференционных полос — важнейший параметр интерференционной картины. Если условие ∆φ = const не соблюдается, то, как видно из вышеприведённой формулы, изменяется и результирующая интенсивность I_рез, что приводит к «размытию» интерференционных полос — уменьшению контраста К. В общем случае контраст определяется выражением

При этом 0 2 . Термин «волновая функция» впоследствии заменили термином «амплитуда вероятности», чтобы подчеркнуть вероятностный характер описания микробъекта. Итак, для нашего случая имеем: Р₁ = |ψ₁| 2 , Р₂ = |ψ₂| 2 . А далее надо учесть принципиальное обстоятельство, связанное с различимостью взаимоисключающих событий. Что под этим понимается?

У микрообъекта — скажем, у электрона — имеется возможность альтернативной реализации двух вариантов (событий): пройти либо через отверстие 1, либо через отверстие 2. Когда подсветка выключена, то есть мы не наблюдаем за электроном, то эти события являются неразличимыми. Как только мы включаем свет, они становятся различимыми. Ничего подобного нет в классической физике (там все события всегда различимы), такая ситуация возможна только в микромире. Так вот, в квантовой механике справедливо такое правило: если события различимы, складываются соответствующие им вероятности; если же события неразличимы, складываются амплитуды вероятностей. В первом случае (с подсветкой) мы имеем Р = Р₁ + Р₂ = |ψ₁| 2 + |ψ₂| 2 , интерференция отсутствует. Во втором случае (без подсветки) получаем: ψ = ψ₁ + ψ₂ и P = |ψ₁ + ψ₂| 2 . Возникает интерференция.

Интерференция и дифракция света

Из курса физики 9 класса известно, что свет -— это электромагнитное излучение с короткой длиной волны. И как любому волновому процессу, свету свойственны волновые явления, в частности интерференция и дифракция. Поговорим кратко о явлении интерференции и дифракции света.

Интерференция света

Интерференция — это сложение в пространстве двух волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд колебаний среды.

Такое постоянное во времени распределение возможно лишь только в том случае, если складывающиеся волны будут иметь одинаковую длину волны, и разность фаз источников будет постоянной (то есть волны будут когерентными). В этом случае в разных точках пространства условия сложения волн будут различны, но постоянны. Это приведет к тому, что в одном месте волны будут складываться, а в другом — вычитаться. В случае света возникнет интерференционная картина: чередование темных и светлых областей. Какая именно область будет в данной точке, зависит от того, какое расстояние прошла от источника каждая волна.

В точке будет наблюдаться максимум интерференционной картины, если разность хода двух волн будет равна целому числу длин волн ($Δd=\pm k \lambda$). Минимум интерференционной картины будет наблюдаться, если разность хода составит нечетное число полуволн $$Δd=\pm (2k+1)< \lambda \over 2>$$.

Легче всего наблюдать интерференцию света на тонких пленках (к примеру, на пленке мыльного пузыря или масла на воде). Световая волна, частично отражаясь от разных сторон пленки, складывается и вычитается в соответствии с указанными формулами. В результате мы можем видеть чередование светлых и темных областей на пленке. При этом, если свет белый, представляющий собой смесь основных цветов спектра, то условия максимума и минимума будут разными для разной длины волн, и интерференционные переливы будут радужными.

Дифракция света

Другим волновым явлением, которое демонстрирует свет, является дифракция.

Дифракция — это огибание волнами препятствий и искривление прямолинейного направления их распространения.

Проще всего наблюдать дифракцию света, если свет от удаленного источника перекрыть непрозрачной шторкой с маленьким круглым отверстием. Далее на экране размер светового пятна будет отличаться от размера отверстия, нарушая линейное распространение световых волн.

Другим свидетельством дифракции света является предел увеличения микроскопа. Если рассматриваемый объект слишком мал, то световые волны начинают его огибать, и увидеть его становится невозможно.

Опыт Юнга

Для наблюдения явления интерференции и дифракции света в 1802 г. Т. Юнг поставил опыт, ставший классическим.

Сперва свет пропускался сквозь первое небольшое отверстие, за которым, в соответствии с принципом Гюйгенса, образовывалась сферическая световая волна. А затем эта волна пропускалась через два расположенных рядом маленьких отверстия. Поскольку на два отверстия падала одна и та же волна, волны за этими отверстиями были когерентными и при наложении давали интерференционную картину чередования темных и светлых полос.

В результате можно было видеть оба явления: дифракцию световых волн, выходящих из двух отверстий, и их интерференцию на экране.

Что мы узнали?

Интерференция — это сложение двух распространяющихся в пространстве волн одинаковой длины волны. Дифракция — это отклонение распространения волны от прямолинейного, а также огибание ею препятствий. Поскольку свет — это электромагнитная волна, он демонстрирует оба этих явления.