Так как энергия колебаний пропорциональна квадрату колебаний, то в тех точках, куда обе интерферирующие волны приходят в одинаковой фазе, энергия колебаний определяется учетверенным квадратом амплитуды (2А)2=4А2. В этих точках энергия колебаний оказывается больше суммы энергии колебаний, приносимых в эту точку двумя интерферирующими волнами (эта сумма определялась бы удвоенным квадратом амплитуды2А2). Избыток энергии в этих точках значение которого определяется разностью 4А2 - 2А2 = 2А2, компенсируется тем, что в точках, куда колебания интерферирующих волн приходят в противофазе, амплитуда колебаний равна нулю и, следовательно, равна нулю также энергия (вместо энергии соответствующей удвоенному квадрату амплитуды). Перераспределение энергии в пространстве при интерференции волн находится в полном согласии с законом сохранения энергии.
6 О когерентности волн. В опытах по интерференции волн мы воспользовались либо двумя источниками гармонических волн, либо расщепляли один пучок гармонических волн на два, заставив их пройти разные пути, вновь сводили вместе.
Во всех этих случаях частоты колебаний в интерферирующих волнах были одинаковыми, а разность фаз гармонических колебаний в каждой точке пространства оставалась постоянной во времени. Источники таких волн называются согласованными или когерентными. Когерентность источников является необходимым условием образования в пространстве неизменной во времени интерференционной картины.
 |
7 Принцип Гюйгенса — Френеля.
Принцип Гюйгенса первоначально был сформулирован как геометрический прием для нахождения фронта волны. Согласно этому принципу фронт волны в момент t+∆t определяется огибающей вторичных волн, испускаемых всеми точками фронта волны, существовавшего в момент времени t . При таком чисто геометрическом подходе Гюйгенс не учитывал интерференцию вторичных волн.
Позже, после глубокого изучения явления интерференции, принцип Гюйгенса был дополнен французским физиком Френелем представлением об интерференции вторичных волн.
Содержание принципа Гюйгенса — Френеля может быть сформулировано следующим образом: каждаяточка среды, до которой дошла волна, становится самостоятельным источником вторичных волн; новый фронт волны образуется в результате интерференции вторичных волн.
8 Свет, подобно волнам, интерферирует. Рассмотрим два опыта по наблюдению интерференции света.
Опыт Юнга
Опыт, поставленный в 1802 г. Английским физиком Юнгом, был первым опытом, в котором наблюдалась интерференция света. Схема экспериментальной установки Юнга приведена на рисунке 7. От освещенной щели А в ширме 1 световой пучок падает на. щели В и С в ширме 2. Щели В и С служили двумя когерентными источниками света. От них свет падал на экран Э. Опыт ставился в темной комнате. При этом на экране наблюдалась следующая картина: края экрана были слабо освещены, а в середине экрана, где пучки света от щелей накладывались друг на друга, наблюдалось чередование нескольких светлых (радужных)и темных полос. Образование темных и светлых полос можно объяснить только интерференцией света, идущего от щелей В и С.Таким образом, опыт Юнга говорит о том, что свет обладает волновыми свойствами.
9 Почему не наблюдается, интерференция света от двух обычных источников света!
Если в опыте Юнга вместо двух щелей, освещаемых одним и тем же источником света, взять два независимых источника света (например, две лампы накаливания), то явление интерференции не наблюдается. Почему?
|
Мы уже знаем, что интерферируют только когерентные, т.е согласованные волны
При интерференции двух когерентных волн с одинаковыми амплитудами xm, амплитуда результирующих колебаний оказывается равной:
где 
-разность фаз с
которой интерферирующие две волны приходят в данную точку пространства.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.