Физическая энциклопедия - интерференция волн

(от лат. inter взаимно, между собой и ferioударяю, поражаю), сложение в пр-ве двух (или нескольких) волн, при к-ром в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция характерна для волн любой природы; волн на поверхности жидкости, упругих (напр.

, звуковых), эл.-магн. (напр., радиоволн или световых). При И. в. результирующее колебание в каждой точке представляет собой геом. сумму колебаний, соответствующих каждой из складывающихся волн. Этот т. н. суперпозиции принцип соблюдается обычно с большой точностью и нарушается только при распространении волн в к.-л. среде, если амплитуда (интенсивность) волн очень велика (см.

НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА, НЕЛИНЕЙНАЯ АКУСТИКА). И. в. возможна, если они когерентны (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ). Простейший случай И. в.сложение двух гармонических волн одинаковой частоты при совпадении направления (поляризации) колебаний в складывающихся волнах. В этом случае амплитуда А результирующей волны в к.

-л. точке пр-ва равна: A = ?(A21+A22+2A1A2cosj) , где А1 и А2амплитуды складывающихся волн, а j разность фаз между ними в рассматриваемой точке. Если волны когерентны, то разность фаз j остаётся неизменной в данной точке, но может изменяться от точки к точке и в пространстве получается нек-рое распределение амплитуд результирующей волны с чередующимися максимумами и минимумами.

Если амплитуды складывающихся волн одинаковы: A1=A2, то макс. амплитуда равна удвоенной амплитуде каждой волны, а минимальная равна нулю. Геом. места равной разности фаз, в частности соответствующей максимумам или минимумам, представляют собой поверхности, зависящие от св-в и расположения источников, излучающих складывающиеся волны.

Напр., в случае двух точечных источников, излучающих сферич. волны, эти поверхности гиперболоиды вращения. Другой важный случай И. в.сложение двух плоских волн одинаковой частоты, распространяющихся в противоположных направлениях (напр., прямой и отражённой), приводящее к образованию стоячих волн. При И, в. происходит также перераспределение потока энергии волны в пр-ве.

Характерное для И. в. распределение амплитуд с чередующимися максимумами и минимумами остаётся неподвижным в пр-ве (или перемещается столь медленно, что за время, необходимое для наблюдений, максимумы и минимумы не успевают сместиться на величину, сравнимую с расстоянием между ними), и его можно наблюдать только в случае, если волны когерентны.

Если волны не когерентны, то разность фаз j быстро и беспорядочно изменяется, принимая все возможные значения, так что cos j=0. В этом случае ср. значение амплитуды результирующей волны оказывается одинаковым в разл. точках, максимумы и минимумы размываются и интерференц. картина исчезает. Ср. квадрат результирующей амплитуды при этом равен сумме ср.

квадратов амплитуд складывающихся волн, т. е. при сложении волн происходит сложение потоков энергии или интенсивностей. Явление И. в. используется, напр., для создания в радиотехнике и акустике сложных антенн, в к-рых нужные св-ва направленности получают за счёт И. в. от различных «элементарных» излучателей. Особенно большое значение И.

в. имеет в оптике (см. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА). И. в. лежит в основе оптич. и акустич. голографии. Поскольку между длиной волны, разностью хода интерферирующих лучей и расположением максимумов и минимумов существует вполне определ. связь, можно, зная разности хода интерферирующих волн, по расположению максимумов и минимумов определить длину волны, и наоборот, зная длину волны, по расположению максимумов и минимумов определять разность хода лучей, т.

е. измерять расстояния. И. в. используется в оптич. интерферометрах, радиоинтерферометрах, интерференц. радиодальномерах и т. д. .