Интерференция волн. Дифракция волн. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия волн, типы спектров, спектральный анализ, страница 7

Образование   неизменной ко времени картиныраспределения в пространстве амплитуд колебаний в результате наложения двух волн с одинаковой частотой колебаний называется интерференцией волн, а само неизменное во времени распределение амплитуд в пространстве - интерференционной картиной.

		Рисунок 1 – Две одиночные волны
				Рисунок 3 – Две системы волн
	Рисунок 2 - Колебания, производимые с помощью вибратора

3 Интерференция  звуковых  волн.

 Для наблюдения интерференции звуковых волн соберем установку, изображенную на рисунке 4.   Включив один из громкоговорителей, заметим угол отклонения стрелки вольтметра. Выключив первый громкоговоритель, включим второй. Стрелка вновь отходит на такой же угол, что и в первом случае. При включении обоих громкоговорителей стрелка вольтметра отклоняется либо на больший угол, чем и предыдущих случаях либо на меньший. Понятно, что угол отклонения стрелки вольтметра при включении обоих громкоговорителей  зависит от значения результирующей амплитуды колебаний и, следовательно, от разности хода волн, излучаемых громкоговорителями.

Медленно двигая микрофон, мы заметим, что вольтметр покажет то большее, то меньшее напряжение, что свидетельствует о наличии интерференционной картины.

4 Интерференция электромагнитных волн.

 Для наблюдения явления интерференции воли необходимо иметь два источника синусоидальных волн одинаковой частоты. В случае звуковых волн такими источниками в описанном опыте служили два одинаковых громкоговорителя, подключенные к одному генератору. Такой же прием можно применить для наблюдения интерференции электромагнитных волн, к одному генератору подключить две излучающие антенны.

Однако практически более удобным оказывается другой прием – так называемый метод расщепления одного пучка волн на два. Впервые такой метод предложи французский физик Френель.

Один из опытов поставленных по методу Френеля, заключается в следующем. Установим рупорную антенну генератора высокочастотных колебания так, чтобы ее ось была направлена под небольшим углам к оси приемной антенны. Этот угол выберем таким чтобы вольтметр все же еще отмечал прием электромагнитных волн (рис. 4). Поставив снизу плоское металлическое зеркало, мы заметим, что стрелка отклонится от предыдущего ее положения.

Это произойдет по тому, что в приемную антенну приходит волна, отраженная зеркалом, которое интерферирует с прямой волной. Результирующие колебания приведут либо усиленными, либо ослабленными в зависимости от положения зеркала. Перемещая зеркало параллельно самому себе мы заметим то увеличение, то уменьшения   показаний вольтметра что свидетельствует об интерференции электромагнитных волн.

Особенно четко метод Френеля виден в следующем опыте. На пути электромагнитных волн излучаемых генератором помещают два металлических зеркала, образующих друг с другом угол близкий к 180º. Отраженные пучки волн (рис. 5) накладываются друг на друга и интерферируют. Перемещая приемную антенну в зоне взаимного наложения волн, можно по показаниям вольтметра обнаружить наличии интерференционной картины: в зависимости то местонахождения приемной антенны стрелка откланяется то больше, то меньше (Рис. 6).

5. Перераспределение энергии при интерференции.

Для явления интерференции характерно то, что в одних точках пространства колебания происходят с увеличенной амплитудой, а в других – с уменьшенной. Если амплитуды интерферирующих волн одинаковы, то в одних точках пространства амплитуда колебаний равна удвоенной амплитуде интерферирующих волн, а в других точках она равна нулю. В результате этого имеет место перераспределение энергии в пространстве.