간섭(干涉, 영어: interference)은 물리학에서 파동이 위상을 지니기 때문에 발생하는 진폭의 공간적인 보강과 상쇄 현상을 말한다. 일반적으로 두 개 이상의 파동이 동시에 한 점에 도달했을 때 그 점에서 이들의 파동이 강하게 합쳐지거나 약하게 합쳐지는 현상을 파동의 간섭이라 한다.
정의
간섭이란 물리적으로 두 가지 이상의 파장이 중첩되어 새로운 파장의 형태를 나타내는 것을 의미한다. 이는 파동이 갖는 고유한 성질 중 하나로, 둘 이상의 파동이 동일한 공간에서 동시에 존재할 수 있다는 중첩 원리(superposition principle)에 기반한다. 두 파동이 정확히 같은 주파수를 가질 때 간섭 현상이 가장 뚜렷하게 나타난다.
종류
간섭은 크게 보강간섭과 상쇄간섭으로 구분된다.
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보강간섭(constructive interference): 같은 위상의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭이다. 마루와 마루, 또는 골과 골이 만나 합성파의 진폭이 커진다. 같은 진폭과 진동수를 가진 두 파동이 위상이 같아 마루와 마루, 골과 골이 만나도록 중첩될 때 합성파는 원래 파동과 진동수는 같고 진폭은 2배가 된다.
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상쇄간섭(destructive interference): 반대 위상의 두 파동이 중첩될 때의 간섭이다. 마루와 골이 만나 합성파의 진폭이 0이 되는 간섭으로, 소멸간섭이라고도 한다. 두 파동의 위상이 180°(π rad) 어긋나 있을 때 마루와 골이 중첩되어 파동이 완전히 상쇄된다.
이론
서로 다른 파동이 만날 때 중첩의 원리에 따라 서로 더해지면서 간섭 현상이 나타난다. 파동의 마루 부분이 다른 파동의 마루 부분과 같은 지점에서 만나면 보강간섭이 일어나 진폭이 커지고, 서로 일치하지 않은 위상으로 만나면 상쇄간섭이 일어나 진폭이 작아진다. 이러한 간섭은 두 개 이상의 서로 다른 경로를 가진 파동이 발생원에서 목적지까지 전파될 때 발생할 수 있다. 고정된 위상 관계를 가진 두 개 이상의 파원이 있을 때도 간섭이 발생한다.
실험
토마스 영(Thomas Young)의 이중 슬릿 실험(double-slit experiment)은 간섭 현상을 설명하는 대표적인 실험이다. 이 실험에서 두 광선이 이동 경로에 따른 위상 차이에 의해 생성과 소멸의 패턴(간섭 무늬)이 나타남이 확인되었다. 두 빛은 같은 광원에서 나오므로 같은 거리에서 같은 위상을 가지며, 간섭 무늬의 중심에서 두 빛은 같은 진행 거리를 갖게 된다.
활용 및 관련 개념
간섭 현상은 빛(광학), 소리(음향학), 전자기파, 수면파 등 모든 종류의 파동에서 관찰된다. 간섭은 결맞음(coherence), 회절(diffraction), 능동 소음 제어(active noise control), 무아레(moiré pattern) 등과 밀접한 관련이 있으며, 간섭계(interferometer)를 통한 정밀 측정, 홀로그래피, 박막 코팅 등 다양한 과학기술 분야에 응용된다. 양자역학에서도 입자의 파동성에 기반한 간섭 현상이 중요한 역할을 한다.
