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波における干渉（interference）とは、複数の波の重ね合わせによって新しい波形ができること。互いにコヒーレントな波のとき干渉が顕著に現れます。このような波は、同じ波源から出た波や、同じもしくは近い周波数を持つ波とされています。波の重ね合わせの原理とは、ある点に生じた波の振幅が、その点に影響するすべての波の振幅の和と一致することです。同じ点で波の山と山または谷と谷が干渉すると振幅の絶対値は大きくなり、山と谷が干渉すると振幅の絶対値は小さくなります。波の干渉は、トマス・ヤングの複スリットを使った光の干渉の実験とも関係しています。ヤングはこの実験で、2つのコヒーレントな光波が干渉しあって、干渉縞を形成することを示しました。複スリットからの2つの光波は同じ波源から来たものであり、同じ波長分布を持っています。ヤングの干渉縞の中心では、この二つの波が、それぞれの波長において同じ位相をもちます。一般的にこの種の干渉は、1つの波源から発し、2つの異なる経路を通って伝播した波に起こりやすいとされています。複数の波源からの波では、位相関係を調整できるときのみ干渉が起きます。これは位相関係が調整された波は、1つの波源から発したのと同じとみなせるからです。干渉縞には、波が強めあう「明るい」領域と、波が弱めあう「暗い」領域が形成されますが、エネルギー保存の法則により、干渉縞にエネルギーの失われた暗い領域が形成されればその分明るい領域が形成されます。

干渉縞はどんな光源でも作ることができます。例えば、ニュートン環は太陽光でも観察することができます。しかし、白色光はあらゆる色のスペクトルが混ざっているためさまざまな幅の縞模様ができ、鮮明な干渉縞を得ることができません。一方、ナトリウムランプは単色光に近い光なので、鮮明な干渉縞を得ることができます。そして、最も鮮明な干渉縞が得られるのはほぼ完全な単色光を出すことができるレーザーです。

物理学（physics）は、自然科学の一分野です。自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること『力学的理解』、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること『原子論的理解』を目的とします。化学、生物学、地学などほかの自然科学に比べ数学との親和性が非常に強くなっています。古代ギリシアの自然学 (φύσις physis) にその源があり、『physics』という言葉も、元々は自然についての一般的な知識の追求を意味しており、天体現象から生物現象までを含む幅広い概念でした。現在の、物理現象のみを追求する『physics』として自然哲学から独立した意味を持つようになったのは19世紀からです。物理学の古典的な研究分野は、物体の運動、光と色彩、音響、電気と磁気、熱、波動、天体の諸現象（物理現象）です。

物理学と数学の関係

物理学では、理論やモデルを数式として表現することが多いとされています。これは、自然言語で記述するとどうしても厳密さに欠け、定量的な評価や複雑な推論をすることが難しいためです。数学は非常に強力な記号操作体系であるため、推論を一連の計算として実行することが可能なことと、複雑なモデルを正確・簡潔に表現することに適しています。このように言語としての数学は、物理学を記述するのに適した特性を備えていますが、学問としての物理学と数学は扱う対象も方法論も異なります。物理学の研究において最も重要なステップのひとつは、物理法則を数式に表現する前の段階、観測された事実の中から記述すべき基本的な要素を抽出する行為です。電磁気学に貢献したマイケル・ファラデーが正規の教育を受けなかったため、数学的知識がなかったにもかかわらず、さまざまな発見を成し遂げたことや、ノーベル賞を受賞したリチャード・P・ファインマンが液体ヘリウムについて論じた論文やジョージ・ガモフが初めてビッグバン理論を提唱した論文には数式が出てこないことは、自然界の中に記述すべき対象を見つけ出す営みが物理学において重要なステップであるということを示しています。

他の自然科学との関係

物理学はほかの自然科学と密接に関係しています。物理学で得られた知見が非常に強力なために他の自然科学の分野の問題の解決に寄与することも多く、生物学、医学など他の分野との連携も進んでいます。特に化学とは分子科学と分子がバルク中で形成する化学化合物の科学と関係深いとされています。化学反応は理論的には、量子力学、熱力学、電磁気学などの多くの物理分野に基づいて記述されます。実際に量子力学に基づいて化学反応の原理を解き明かす量子化学という分野が存在しています。生物学においても、生物の骨格や筋肉を力学的に考察したり、遺伝子レベルでの解析や進化の物理的考察を行う分子生物学があります。地球科学においても地球を物理的な手法を用いて研究する地球物理学があり、地震学・気象学・海洋物理学・地球電磁気学等は地球物理学の代表的な分野であるといえるでしょう。今日の物理学は自然科学のみならず人文科学・社会科学とも密接に関係しています。人文科学においては「哲学との学際領域に自然哲学があり、自然哲学から今日の哲学と自然科学が分離した」という見方もあるようです。また、心理学も精神物理学を通じて物理学と密接に関係しているといえます。社会科学においては中学校・高等学校における教科としての物理は教育学と密接に関係しており、経済現象を物理的に解明する経済物理学は経済学との学際的分野であるといえます。

物理光学（ぶつりこうがく）または波動光学（はどうこうがく）は、物理学において光学の一分野であり、干渉・回折・偏光など幾何光学による光線近似が適用できない現象を扱います。量子ノイズや光通信などコヒーレンス理論の範疇とされる現象は含まないことが多いようです。

物理光学という名称は、光学・電気工学・応用物理学で一般的に使われる高周波近似を指すこともあります。その場合、光の波動性を無視した幾何光学と、完全に波動として記述する厳密な理論である電磁気学との中間的手法です。「物理」と冠されているのは、幾何あるいは光線光学よりは物理学的であるからであって、完璧に物理学的な理論であるからではありません。この近似では、まず光線を用いてある面での電磁場を見積り、それからその電磁場をその面全体にわたって積分することで透過または散乱された電磁場を計算します。光学においては通常、レンズ・鏡・絞りなどの面で積分します。これは量子力学における問題を摂動として扱うボルン近似と同様の方法です。

この近似は、光学において回折の効果を概算する一般的な方法です。電波工学では、光学現象とよく似た現象を概算するのに用いられています。干渉・回折・偏光を大体正しく記述するものの、回折の偏光への依存は記述できません。高周波近似であるため、光学よりも電波の領域においてより正確である場合が多いようです。レーダー散乱においては、似た物質の接平面に現れるであろう電流を、波面上の各点での散乱体上の電流と見なすことを意味します。影になる部分での電流は零と見なされます。それらの電流を積分して近似散乱場が得られるのです。これは大きくて滑らかな凸形状の物体や反射率の低い面に対して有効です。