№ п/п

 

 

65

Вопрос

При каких условиях возникает интерференция волн?

Ответ

если накладывающиеся волны являются когерентными

Физическая энциклопедия

Т.2, стр. 164

Для существования интерференц. эффекта здесь необходимо, чтобы векторы А1,2 (напр., напряжённости электрич. поля в эл--магн. волне) не были ортогональны друг к другу. Поверхности максимумов и минимумов (и соответствующие им интерференц. полосы на экране) неподвижны, если разность фаз Δφ и, строго говоря, также амплитуды A1,2 в (1) неизменны во времени. В случае независимых источников, напр., небольшая расстройка между их частотами Δw=w2-w1 эквивалентна монотонному уходу разности фаз: Δφ=Δwt, при этом координаты максимумов и минимумов будут перемещаться в пространстве, а в заданной точке амплитуда будет испытывать биения с разностной частотой Δw: от А1+А2 до |А1- A2|. Такие же биения, но нерегулярные во времени, возникают из-за фазовых нестабильностей источников, если случайные уходы разности фаз порядка или больше p. Возможность наблюдения интерференц. максимумов и минимумов при этом зависит от степени инерционности регистрирующей аппаратуры - любой прибор, строго говоря, проводит усреднения по нек-рому времени t0. Если t0 мало по сравнению с характерным периодом биений результирующего поля ("времени когерентности" t, к-рое порядка обратной ширины спектра волны), то обусловленные интерференц. членом в (1) максимумы и минимумы будут зарегистрированы и в случае независимых источников. По мере роста отношения t0/t, вследствие случайных изменений cosΔφ(t), происходит постепенное сглаживание ("размывание") интерференц. максимумов и минимумов, а при t0дt И. в. не наблюдается - измеряемая интенсивность А2 результирующего поля будет равна сумме ннтенсивностей составляющих волн. В случае типичных генераторов радиоволн, напр., легко достигается не только условие t0<t, но и более сильное неравенство t0<2π/w, поэтому наблюдение И. в. от независимых источников не представляет трудностей. В оптике же для "естеств." источников квазимонохроматич. света (даже отд. спектральных линий теплового излучения газов) ситуация существенно иная - здесь при нормальных условиях значение t~10-9-10-10 с, тогда как для человеческого глаза t0~10-1 с, для скоростных фотокинокамер t0/10-7 с. Поэтому долгое время интерференцию в оптике удавалось наблюдать лишь в случае когерентных волн (см. Когерентность ),получаемых путём разделения излучения от к--л. одного источника. При этом для небольших разностей хода между интерферирующими лучами случайные уходы фаз j1(t) и j2(t) оказываются одинаковыми и разность фаз Δφ от времени почти не зависит (о конкретных схемах разделения см. Интерференция света ).Благодаря появлению источников высококогерентного света - лазеров стало возможным наблюдать интерференцию от независимых источников и в оптич. диапазоне, поскольку время их когерентности может достигать 10-2 с и более, а также в результате разработки малоинерц. фотоэлектронных устройств с t0[10-9с. Принцип суперпозиции перестаёт выполняться при распространении волн достаточно большой интенсивности в нелинейных средах; при этом имеют место качественные особенности (см. Волны, Нелинейная оптика, Нелинейная, акустика).

Савельев И.В, т.2, стр. 126

В случае, когда колебания, обусловленные отдельными волнами в каждой из точек среды, обладают постоянной разностью фаз, волны называются когерентными. При сложении когерентных волн возникает явление интерференции, заключающееся в том, что колебания в одних точках усиливают, а в других точках ослабляют друг друга.

Википедия

Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональны. Интерференция может быть стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только полностью когерентные волны. Например, две сферические волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух когерентных точечных источников, при интерференции дадут результирующую волну, фронтом которой будет сфера.

 

Назад к списку вопросов

Главная