Содержание

Главная >> Колебания и волны. Физика 11 кл. Мякишев

Глава 4. Механические волны. Звук

§ 4.16. Интерференция волн (окончание)

Условие минимумов

Теперь посмотрим, что произойдет, если на отрезке Δd укладывается половина длины волны. Очевидно, что вторая волна будет отставать от первой на половину периода. Разность фаз окажется равной π, т. е. колебания будут происходить в противофазе. В результате сложения этих колебаний амплитуда результирующего колебания равна нулю и в рассматриваемой точке колебаний нет (рис. 4.36). То же самое произойдет, если на отрезке укладывается любое нечетное число полуволн.

Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн:

Если разность хода d₂ - d₁ принимает промежуточное значение между λ и то амплитуда результирующего Колебания принимает некоторое промежуточное значение между удвоенной амплитудой и нулем. Но наиболее важно то, что амплитуда колебаний в любой точке не меняется с течением времени. На поверхности воды возникает определенное распределение амплитуд колебаний, которое называют интерференционной картиной (рис. 4.37).

Когерентные волны

Для получения устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и фазы их колебаний совпадали или отличались на некоторую постоянную (не зависящую от времени) величину. Иначе говоря, разность фаз колебаний обоих источников должна оставаться неизменной. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называются когерентными. Когерентными называют и созданные ими волны.

Только при сложении когерентных волн образуется устойчивая интерференционная картина.

Если же разность фаз колебаний источников не остается постоянной, то в любой точке среды будет меняться разность фаз колебаний, возбуждаемых двумя волнами. Поэтому амплитуда результирующих колебаний будет меняться с течением времени. В результате максимумы и минимумы перемещаются в пространстве и интерференционная картина размывается.

Интерференция присуща волновым процессам любой природы. Можно, в частности, наблюдать интерференцию звука.

Обнаружение интерференционной картины доказывает, что мы имеем дело с волновым процессом.

Распределение энергии при интерференции

Волны несут энергию. Что же с этой энергией происходит при гашении волн друг другом? Может быть, она превращается в другие формы и в минимумах интерференционной картины выделяется тепло? Ничего подобного. Наличие минимума в данной точке интерференционной картины означает, что энергия сюда не поступает совсем. Вследствие интерференции происходит перераспределение энергии в пространстве. Она не распределяется равномерно по всем частицам среды, а концентрируется в максимумах за счет того, что в минимумы совсем не поступает.

<<< К началу параграфа