Интерференция.

Основные характеристики волны.

Гармоническим колебаниям свойственна двойная периодичность:

- во времени - Т (период), n (частота);

- в пространстве l - длина волны, т.е. расстояние между точками, колеблющимися с разностью фаз 2p.

Волновому движению присущи такие свойства как интерференция, дифракция и поляризация.

Интерференция.

Явление интерференции происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. Интерференция является свойством волн как таковых и не зависит ни от свойств среды, ни от ее наличия. Можно привести пример волн на водной поверхности и представить себе, что каждая волна несет в себе инструкцию для элементов поверхности, например «подняться на 1 метр» или «опуститься на 30 см». В точке взаимодействия двух волн поверхность просуммирует две такие инструкции – в данном примере, она поднимется на 70 см (1 метр минус 30 см). Такое сложение движений иллюстрирует так называемый принцип суперпозиции, когда каждое движение можно представить как сумму двух других в точке встречи двух волн равной амплитуды, достигших места встречи в противофазе (то есть когда пик максимума амплитуды одной волны накладывается на пик минимума амплитуды другой).

Рис.2. Интерференция волн

В таком случае, условно говоря, одна волна передает поверхности инструкцию «подняться на 1 м», а другая – «опуститься на 1 м», в результате чего поверхность воды просто остается на месте. В этом случае на воде мы наблюдаем точку штиля. (В акустике это называется мертвой точкой. В оптике — точкой полного затемнения). Это явление называется интерференционным гашением волн, или деструктивной интерференцией.

Прямо противоположная ситуация наблюдается, когда две волны встречаются в точке совпадения фаз, и амплитуды колебаний среды складываются (при равной амплитуде встретившихся волн, например, амплитуда линейных колебаний среды удвоится). Это явление называется интерференционным усилением волн, или конструктивной интерференцией. Волны на поверхности воды в таких точках будут самыми высокими, звуки – самыми громкими, свет – самым ярким. Естественно, имеется множество промежуточных значений интерференционной амплитуды колебаний, лежащих в пределах от полностью конструктивной до полностью деструктивной интерференции, которые образуют причудливую и в то же время упорядоченную интерференционную картину взаимодействия волн.

Именно явление интерференции света окончательно убедило ученых 19 столетия в его волновой природе (опыт Т.Юнга).