Інтерференція (фізика) - це
Картина інтерференції двох кругових когерентних хвиль, в залежності від довжини хвилі і відстані між джерелами
Інтерференція хвиль - нелінійне складання інтенсивностей двох або декількох хвиль, що супроводжується чергуванням в просторі максимумів і мінімумів інтенсивності. Результат інтерференції (інтерференційна картина) залежить від різниці фаз накладаються хвиль.
Інтерферувати можуть всі хвилі, проте стійка інтерференційна картина буде спостерігатися тільки в тому випадку, якщо хвилі мають однакову частоту і коливання в них не ортогональні. Інтерференція може бути стаціонарної і нестаціонарної. Стаціонарну інтерференційну картину можуть давати тільки повністю когерентні хвилі. Наприклад, дві сферичні хвилі на поверхні води, що поширюються від двох когерентних точкових джерел, при інтерференції дадуть результуючу хвилю, фронтом якої буде сфера.
При інтерференції хвиль не відбувається складання їх енергій. Інтерференція хвиль призводить до перерозподілу енергії коливань між різними близько розташованими частками середовища. Це не суперечить закону збереження енергії тому, що в середньому, для великої області простору, енергія результуючої хвилі дорівнює сумі енергій интерферирующих хвиль.
При накладенні некогерентних хвиль середня величина квадрата амплітуди результуючої хвилі дорівнює сумі квадратів амплітуд накладаються хвиль. Енергія результуючих коливань кожної точки середовища дорівнює сумі енергій її коливань, обумовлених усіма некогерентними хвилями окремо.
Розрахунок результату складання двох сферичних хвиль
Якщо в деякій однорідної і ізотропного середовищі два точкових джерела збуджують сферичні хвилі, то в довільній точці простору M може відбуватися накладення хвиль відповідно до принципу суперпозиції (накладення): кожна точка середовища, куди приходять дві або кілька хвиль, бере участь в коливаннях, викликаних кожною хвилею окремо не взаємодіють один з одним і поширюються незалежно одна від одної.
Дві одночасно поширюються синусоїдальні сферичні хвилі і, створені точковими джерелами B1 і B2. викличуть в точці M коливання, яке, за принципом суперпозиції, описується формулою. Відповідно до формули сферичної хвилі:
, ,
і - фази поширюються хвиль і - хвильові числа () і - циклічні частоти кожної хвилі і - початкові фази, і - відстані від точки М до точкових джерел B1 і B2
В результуючої хвилі, амплітуда і фаза визначаються формулами:
,
когерентність хвиль
Хвилі і збуджуючі їх джерела називаються когерентними, якщо різниця фаз хвиль не залежить від часу. Хвилі і збуджуючі їх джерела називаються некогерентними, якщо різниця фаз хвиль змінюється з плином часу. Формула для різниці:
- швидкість поширення хвилі, однакова для обох хвиль в даному середовищі. У наведеному вище виразі від часу залежить тільки перший член. Дві синусоїдальні хвилі когерентні, якщо їх частоти однакові (ω1 = ω2), і некогерентного, якщо їх частоти різні.
Для когерентних хвиль (ω1 = ω2 = ω) за умови α2 - α1 = 0
, .
Амплітуда результуючих коливань в будь-якій точці середовища не залежить від часу. Косинус дорівнює одиниці, а амплітуда коливань в результуючої хвилі максимальна в усіх точках середовища, для яких, де (m-ціле) або, (так як)
Величина називається геометричній різницею ходу хвиль від їх джерел B1 і B2. до даної точки середовища.
Амплітуда коливань в результуючої хвилі мінімальна у всіх точках середовища, для яких
.
При накладенні когерентних хвиль квадрат амплітуди і енергія результуючої хвилі відмінні від суми квадратів амплітуд і суми енергій накладаються хвиль.
література
- Яворський Б. М. Селезньов Ю. А. Довідник з фізики. М. Наука. +1984