Интерференция волн. В исследовании вы наблюдали результат сложения когерентных волн, созданных на поверхности воды гармоническими колебаниями шариков генератора с одинаковой частотой.
• Когерентные волны - это волны, созданные различными источниками колебания, имеющими одинаковую частоту колебаний и постоянную разность фаз, не зависящую от времени.
Результирующие колебания, образованные сложением когерентных волн, в зависимости от разности между расстояниями от источника колебаний до точки их встречи или усиливаются, или ослабляются — происходит интерференция волн.
• Интерференция волн — усиление или ослабление амплитуды колебаний результирующей волны в результате сложения когерентных волн (лат. “интер” - взаимно, “ферио” -ударю).
Усиление или ослабление амплитуды результирующей волны определяется условиями максимума и минимума интерференции.
Условие максимума интерференции. Максимум интерференции наблюдается в точках пространства (поверхности), в которых максимумы слагаемых волн накладываются друг на друга. Это зависит от разницы пройденных волнами путей от источника колебаний до этой точки.
• Интерференционный максимум результирующей волны образуется в точках, в которых разность хода складываемых волн равна нулю или четному числу полудлин волн (разность фаз равна нулю или четному количеству π) (d):
Δd = λ
2 ⋅ 2k.
(1)
Здесь Δd = d2 - d1 — разность путей, проходимых волнами до точки сложения (разность хода), k - порядок максимума, является целым числом: k = 0,1,2,... .
Между разностью фаз и разностью хода когерентных волн существует такая связь:
Δφ = 2π
λ ⋅
Δd. (2)
Учитывая выражение (1) в формуле (2), для разницы фаз максимума интерференции получим
Aφ = π ⋅ 2k. (3)
В этом случае при равенстве амплитуд складываемых волн амплитуда результирующего колебания будет равна сумме амплитуд исходных волн (e):
Xmax = A + A = 2A (4)
Условие минимума интерференции. Минимумы интерференции наблюдаются в тех точках пространства, в которые волны доходят в противофазе. При этом максимум одной волны совпадает с минимумом другой. В результате волны ослабляют друг друга.