Інтэрферэнцыя хваляў

Да ліку з'яў, характэрных для хвалевых працэсаў, ставіцца інтэрферэнцыя хваляў, якая складаецца ў тым, што пры ўзаемнай накладанні двух хваляў можа адбывацца ўзмацненне і паслабленне ваганняў.

Каб азнаёміцца з гэтай з'явай, разгледзім, што адбудзецца, калі ў некаторую кропку прасторы будуць прыходзіць хвалі аднолькавай даўжыні.

Праназіраць гэта з'ява на прыкладзе хваляў, якія распаўсюджваюцца на паверхні вады. Будзем бесперапынна ствараць хвалі на яе паверхні ў двух якіх-небудзь кропках. Для гэтага ў непасрэднай блізкасці да паверхні вады змесцім канцы двух затрымак, прымайстраваць да пругкай металічнай пласцінцы. Пры ваганні пласцінкі канцы затрымак будуць перыядычна апускацца ў ваду, і абуджаць ваганні, якія распаўсюджваюцца ў выглядзе хваляў роўнай даўжыні па яе паверхні. Кожная з затрымак ўзбуджае сваю сістэму хваль. Дзве хвалевыя сістэмы, накладаючы адна на іншую, будуць узаемадзейнічаць, а значыць, будзе адбывацца інтэрферэнцыя хваль.

Важна, каб дзве хвалевыя сістэмы былі ўзгодненыя, т. Е. Каб пры аднолькавай даўжыні яны выходзілі з цэнтраў ваганні ў аднолькавых фазах, або, калі яны пры ўзнікненні ссунутыя па фазе (напрыклад, паўсталі ў процілеглых фазах), то зрух па фазе з часам не павінен мяняцца. Такія хвалі называюць кагерэнтнасці. У дадзеным вопыце кагерэнтнасць забяспечана тым, што абодва канца дроту перыядычна тычацца паверхні вады адначасова - хвалі пакідаюць цэнтры ваганні ў аднолькавых фазах.

Пабудуем карціну накладання двух сістэм кагерэнтныя хваль. Суцэльнымі акружнасцямі пазначым грабяні колцавых хваляў, якія распаўсюджваюцца па паверхні вады ад крыніц, а пункцірам - западзіны. Кропкі, дзе сустракаюцца хвалі абедзвюх сістэм у аднолькавых фазах, западзіна з правалінай і грэбень з грэбнем, - кропкі узмоцненых ваганняў (максімумы). Кропкі жа аслабленых ваганняў (мінімумы), размешчаны ў месцах, дзе сустракаецца западзіна адной хвалі з грэбнем іншы. Пры наяўнасці кагерэнтнасці хваляў карціна чаргавання максімумаў і мінімумаў будзе ўстойлівай. На самай справе, калі ў дадзены момант у якой-небудзь кропцы сустракаюцца, грэбень з грэбнем, то праз полпериода там жа сустрэнуцца западзіна з правалінай, а яшчэ праз полпериода зноў грэбень з грэбнем і г.д., г.зн. у дадзенай кропцы ўвесь час будзе максімум ваганняў. Такое змену мінімумаў і максімумаў амплітуд ваганняў называюць інтэрферэнцыйнай карцінай. А з'ява накладання хваляў, утваральнае інтэрферэнцыйныя карціну, называецца інтэрферэнцыя хваль.

Для вырашэння пытання аб тым, у якіх фазах сустрэнуцца ў дадзенай кропцы интерферирующие хвалі, трэба ўлічыць рознасць іх ходу. Для гэтага дастаткова злічыць лік хваляў адпаведнай сістэмы, якія ўкладваюцца на адлегласцях паміж цікавяць нас кропкамі максімумаў і мінімумаў і цэнтрамі ваганняў. Мы ўбачым, што максімумы будуць у тых кропках, якія або знаходзяцца на аднолькавых адлегласцях ад абодвух цэнтраў, або ў кропках, дзе рознасць ходу адпавядае цотная колькасць паўхваляў, у той час як мінімумы - няцотнаму ліку.

На прыкладзе дадзенага вопыту мы разгледзелі такая з'ява як інтэрферэнцыя механічных хваль.

Тым не менш, з'ява інтэрферэнцыі ўласціва не толькі хвалях, якія ўзнікаюць на паверхні вады, але і ўсіх відах хваль: гукавым, электрамагнітным і іншым. Стала быць, калі святло мае хвалевыя ўласцівасці, то пры накладанні двух яго пучкоў паўстане інтэрферэнцыя светлавых хваляў.

Крыніцы, выпускалыя такія хвалі, называюць кагерэнтнасці. У оптыцы кагерэнтныя крыніцы можна стварыць толькі штучна.

Не варта забываць, што інтэрферэнцыя хваль (любых, у тым ліку і светлавых) узнікае толькі тады, калі хвалі, якія ўзаемадзейнічаюць, валодаюць аднолькавай частатой і не залежных ад часу зрухам фаз ва ўсякай кропцы.