Интерференция волн. Условия когерентности

Явление интерференции является характерным признаком волновых процессов любой природы.

Интерференцией называется сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний. При интерференции происходит пространственное перераспределение энергии волны. В одних точках наблюдается концентрация энергии (интерференционные максимумы), в других - гашение волн (интерференционные минимумы). Причиной перераспределения энергии является разность фаз колебаний в складывающихся волнах. Необходимое условие - когерентность волн.

Когерентными называются волны одинаковой частоты, разность фаз которых не изменяется со временем в каждой точке волнового поля.

Когерентные волны должны иметь:

¾ одинаковую частоту колебаний

¾ постоянную разность фаз (не зависящую от времени)

¾ одинаковость колебания векторов Е вдоль одной прямой или вдоль параллельных прямых.

Когерентность волн бывает временной и пространственной. Источники, у которых разность фаз остается постоянной, называются когерентными.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства называется временной когерентностью.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности, называется пространственной когерентностью.

Кроме того, колебания полей в этих волнах должны происходить в одной плоскости.

Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине.

Результат сложения волн, приходящих в точку наблюдения М от двух когерентных источников О1 и О2 зависит от разности фаз между ними Df (см. рис 1.)

Расстояния, проходимые волнами от источников до точки наблюдения, равны соответственно d1и d2. Величина называется геометрической разностью хода Dd = d2- d1. Эта величина и определяет разность фаз колебаний в точке М. Возможны два предельных случая наложения волн.

Условия максимумов

¾ Разность хода Dd = k·l, где k = 0, 1, 2...

¾ Разность фаз Df = 2·k·p

¾ Колебания в точке наложения волн имеют одинаковую фазу.

¾ Наблюдается усиление колебаний

Условия минимумов

¾ Разность хода Dd = (2k+1)·l/2

¾ Разность фаз Df = (2k+1)·p

¾ Колебания в точке наложения волн имеют противоположную фазу.

¾ Наблюдается ослабление колебаний.

Дата добавления: 2015-04-24