тел. (044) 568-35-16
факс (044) 568-35-16
моб. (067) 998-25-37

США начнет продавать сланцевый газ Японии

Інтерференція хвиль - HomeWork.net.ua

Уявімо собі, що на поверхні води поширюються хвилі, що йдуть з двох різних точок. Ці хвилі будуть накладатися один на одного в тих місцях, де вони зустрічаються і перетинаються. Однак кожна з хвиль, пройшовши місце зустрічі з іншою хвилею, продовжує поширюватися далі так, як ніби цієї зустрічі не було. Це означає, що поширення в просторі хвиль від одного джерела не заважає поширенню в ньому інших хвиль. Якщо хвилі від різних джерел викликають в кожній точці коливання, що відбуваються по одній прямій, то при накладенні таких хвиль зміщення кожної точки одно алгебраїчній сумі зміщень, що створюються кожною хвилею окремо. Описане властивість хвиль називають суперпозицією.

Коли в середовищі поширюються хвилі з різною частотою коливань, коливання кожної точки виявляється негармонійним. У кожній точці середовища різницю фаз двох коливань безперервно змінюється в часі, і стійких результуючих коливань не виходить.

Інша картина виникає при поширенні хвиль з однаковими частотами коливань. Джерела хвиль, що коливаються з однаковою частотою, протягом всього часу коливань зберігають постійну різницю фаз, називають когерентними. Хвилі, створювані цими джерелами в якому-небудь середовищі, називають когерентними. У кожній точці середовища різницю фаз коливань, викликаних когерентним хвилями, весь час залишається постійною.

При накладенні когерентних хвиль, що поширюються в якому-небудь середовищі, виходить стійка картина коливань точок середовища, на якій видно, що одні точки коливаються з великою амплітудою, а інші - з маленької. Розподіл взаємного посилення і ослаблення коливань в різних точках середовища в результаті накладення когерентних хвиль називають інтерференцією. Прикладом інтерференційної картини коливань точок середовища є стоячі хвилі на шнурі, так як прямі і відбиті хвилі когерентні.

Зауважимо, що для спостереження інтерференції найзручніше користуватися когерентними джерелами, які створюють гармонійні коливання точок середовища. В цьому випадку результуючі коливання точок, що виходять внаслідок накладання хвиль, будуть гармонійними і для їх опису можна користуватися співвідношеннями.

Зокрема, при накладенні таких хвиль в будь-якій точці середовища з протилежними фазами амплітуда її коливання дорівнює різниці амплітуд накладаються коливань, а в разі накладення хвиль з однаковими фазами амплітуда коливання точки дорівнюватиме сумі амплітуд накладаються коливань. Якщо накладаються коливання з однаковою амплітудою, то в першому випадку точка буде зберігати стан спокою, а в другому - коливатися з подвоєною амплітудою. Прикладом таких точок є вузли і пучности в стоячій хвилі. Інтерференція когерентних хвиль на поверхні води показана на рис. 24.23, де видно лінії, на яких точки не вагаються.

23, де видно лінії, на яких точки не вагаються

На рис. 24.24 зображені два когерентних джерела А і В, які мають однакові фази і створюють в середовищі хвилі довжиною λ. У разі однорідного середовища відстань від обраної точки, наприклад, від точки D, до джерела коливань називають хвильовим шляхом. Відзначимо, що для однорідного середовища хвильової шлях збігається з геометричним шляхом, пройденим фронтом хвилі від джерела хвиль до обраної точки.

Щоб встановити, в яких точках середовища при інтерференції хвиль вийде найбільша (або найменша) амплітуда коливань, користуються наступним прийомом. Знаходять різницю хвильових шляхів від джерел хвиль до обраної точки, т. Е. (ВD-АD), н визначають, скільки довжин хвиль вкладається в цій різниці. Якщо в ній вкладеться непарне число півхвиль, т. Е. Хвилі від джерел в точку D приходять в протифазі, то в потрібній точці відбудеться максимальне ослаблення коливань. Якщо різниця хвильових шляхів дорівнює парним числом напівхвиль (або нулю), то в потрібній точці відбудеться максимальне посилення коливань.

Для точки D в різниці хвильових шляхів укладається λ / 2, тому в ній виходить максимальне ослаблення коливань. Для точки С різниця хвильових шляхів (ВС-АС) дорівнює нулю. Це означає, що коливання в ній накладуться однаковими фазами, т. Е. Відбудеться максимальне посилення коливань.

На закінчення зазначимо, що наявність інтерференції в будь-яке явище служить вірною ознакою його хвильового характеру.