Інтерференція хвиль
До числа явищ, характерних для хвильових процесів, відноситься інтерференція хвиль, яка полягає в тому, що при взаємній накладення двох хвиль може відбуватися посилення і ослаблення коливань.
Щоб ознайомитися з цим явищем, розглянемо, що відбудеться, якщо в деяку точку простору будуть приходити хвилі однакової довжини.
Поспостерігаємо це явище на прикладі хвиль, що поширюються на поверхні води. Будемо безперервно створювати хвилі на її поверхні в двох якихось точках. Для цього в безпосередній близькості до поверхні води помістимо кінці двох зволікань, прироблених до пружної металевої платівці. При коливанні платівки кінці дротиків будуть періодично занурюватися в воду, і порушувати коливання, що поширюються у вигляді хвиль рівної довжини по її поверхні. Кожна з зволікань збуджує свою систему хвиль. Дві хвильові системи, накладаючись одна в іншу, будуть взаємодіяти, а значить, буде відбуватися інтерференція волн.
Відео: Інтерференція хвиль
Важливо, щоб дві хвильові системи були узгоджені, т. Е. Щоб при однаковій довжині вони виходили з центрів коливання в однакових фазах, або, якщо вони при виникненні зрушені по фазі (наприклад, виникли в протилежних фазах), то зсув по фазі з часом не повинен змінюватися. Такі хвилі називають когерентними. В даному досвіді когерентність забезпечена тим, що обидва кінці дроту періодично торкаються поверхні води одночасно - хвилі залишають центри коливання в однакових фазах.
Побудуємо картину накладення двох систем когерентних хвиль. Суцільними колами позначимо гребені кільцевих хвиль, що поширюються по поверхні води від джерел, а пунктиром - западини. Точки, де зустрічаються хвилі обох систем в однакових фазах, западина з западиною і гребінь з гребенем, - точки посилених коливань (максимуми). Точки ж ослаблених коливань (мінімуми), розташовані в місцях, де зустрічається западина однієї хвилі з гребенем інший. При наявності когерентності хвиль картина чергування максимумів і мінімумів буде стійкою. Справді, якщо в даний момент в будь-якій точці зустрічаються, гребінь з гребенем, то через півперіоду там же зустрінуться западина з западиною, а ще через півперіоду знову гребінь з гребенем і т.д., тобто в даній точці весь час буде максимум коливань. Таке зміну мінімумів і максимумів амплітуд коливань називають інтерференційної картиною. А явище накладення хвиль, який утворює интерференционную картину, називається інтерференція хвиль.
Для вирішення питання про те, в яких фазах зустрінуться в даній точці интерферирующие хвилі, потрібно врахувати різницю їх ходу. Для цього достатньо порахувати кількість хвиль відповідної системи, що укладаються на відстанях між важливими нас точками максимумів і мінімумів і центрами коливань. Ми побачимо, що максимуми будуть в тих точках, які або перебувають на однакових відстанях від обох центрів, або в точках, де різниця ходу відповідає парним кількості півхвиль, в той час як мінімуми - непарному числу.
На прикладі даного досвіду ми розглянули таке явище як інтерференція механічних хвиль.
Проте, явище інтерференції властиво не тільки хвилях, що виникають на поверхні води, але і всім видам хвиль: звуковим, електромагнітним і іншим. Стало бути, якщо світло має хвильові властивості, то при накладенні двох його пучків виникне інтерференція світлових хвиль.
Відео: Інтерференція звукових хвиль
Джерела, що випускають такі хвилі, називають когерентними. В оптиці когерентні джерела можна створити лише штучно.
Не слід забувати, що інтерференція хвиль (будь-яких, в тому числі і світлових) виникає тільки тоді, коли хвилі, які взаємодіють, мають однаковою частотою і не залежних від часу зрушенням фаз у всякій точці.
