Курс общей физики. Миловидова С.Д - 68 стр.

UptoLike

Рубрика: 

68
где ν частота волны .
Тогда , подставляя в уравнение (1)
Τ
=
/
λ
υ
и учитывая, что
πν
π
ω
/
=
Τ
=
, получим другие формы уравнения волны :
(
)
(
)
λ
ν
π
λ
π
/2sin//2sin ytytx
Α
=
Τ
Α
=
или
(
)
λ
π
ω
/2sin ytx
Α
=
. (3)
Интерференция волн
Если в среде несколько источников колебаний , то исходящие от них
волны распространяются независимо друг от друга и после взаимного
пересечения расходятся, не имея никаких следов происшедшей встречи.
Это положение называется принципом суперпозиции. Его иллюстрацией
может служить распространение водяных волн, вызванных двумя
брошенными на поверхность воды камнями (рис.2).
В местах встречи волн колебания среды , вызванные каждой из волн,
складываются друг с другом (можно сказать: волны складываются)
Результат сложения (результирующая волна ) зависит от
соотношения фаз, периодов и амплитуд встречающихся волн. Большой
практический интерес представляет случай сложения двух (или
нескольких ) волн, имеющих постоянную разность фаз и одинаковые
частоты . Подразумевается , что направление колебаний у всех волн
одинаково. Такие волны и создающие их источники колебаний называются
когерентными. Сложение когерентных волн называется интерференцией .
Рассмотрим интерференцию двух волн одинаковой амплитуды ,
исходящих из когерентных источников S΄ и S˝ и встречающихся в точке
Р (рис.3).
Согласно уравнению волны (3), смещения, вызванные в точке Р
первой и второй волнами, равны соответственно :
х
1
= А sin(ωt 2πу
1
/λ ) и х
2
= А sin(ωt 2πу
2
/λ )
В результате точка Р будет совершать колебания по синусоидальному
закону :
х = х
1
+х
2
= 2А cos 2π(у
1
y
2
)
/λ ·sin(ωt 2π(у
1
+y
2
)
/λ )
с амплитудой 2 А cos 2π(у
1
y
2
)
/λ , зависящей от разности фаз
(
)
λ
π
θ
/2
2
1
yy
=
.
Если
(
)
,2/2
2
1
nyy
π
λ
π
=
(4)
то в точке Р наблюдается максимум: колебания максимально усилят друг
друга и результирующая амплитуда будет равна 2А .
Если же
(
)
,)12(/2
2
1
π
λ
π
+
=
nyy
(5)
*
*
·
S
S’’
Δу
у
2
P
у
1
Рис.3
*
*
Рис.2
·
·
                                             68
где ν– ча стота волны .
     Т огда , подста вляя в у ра внение (1) υ = λ / Τ и у читы ва я, что
ω = 2π / Τ = 2πν , полу чим дру гие ф ормы у ра внения волны :
                 x = Α sin 2π (t / Τ − y / λ ) = Α sin 2π (ν t − y / λ )
или                   x = Α sin (ω t − 2πy / λ ).                                 (3)

                            И нт ерф еренц ияв олн
      Е сли в среде несколько источников колеба ний , то исх одящ ие от них
волны ра спростра няю тся нез   а висимо дру г от дру га и после вз  а имного
пересечения ра сх одятся, не имея никаких следов происш едш ей встречи.
Э то положение на з  ы ва ется принципо м суперпо зиции. Е го иллю стра цией
может слу жить ра спростра нение водяны х волн, вы з         ва нны х дву мя
брош енны ми на поверх ность воды ка мнями (рис.2).

                                        S’’
                                         *                     у2
           ·
            * *
                      ·          S’
                                  *   Δу                  у1
                                                                            · P

                                                                    Рис.3
            Рис.2
В местах встречи волн колеба ния среды , вы з              ва нны е ка ждой из волн,
скла ды ва ю тся дру гс дру гом (можно сказ      а ть: волны скла ды ва ю тся)
       Рез у льта т сложения (рез          у льтиру ю щ а я волна ) з       а висит от
соотнош ения ф а з    , периодов и а мплиту д встречаю щ их ся волн. Больш ой
пра ктический интерес предста вляет слу ча й сложения дву х (или
нескольких ) волн, имею щ их постоянну ю ра з             ность ф а з и одина ковы е
ча стоты . П одра з   у мева ется, что на пра вление колеба ний у всех волн
одинаково. Т а кие волны и соз     да ю щ ие их источники колеба ний на з       ы ва ю тся
когерентны ми. С ложение когерентны х волнна з           ы ва ется интерф еренцией .
       Ра ссмотрим интерф еренцию дву х волн одина ковой а мплиту ды ,
исх одящ их из когерентны х источников S΄ и S˝ и встреча ю щ их ся в точке
Р (рис.3).
        С огласно у равнению волны (3), смещ ения, вы з            ва нны е в точке Р
первой и второй волна ми, ра вны соответственно:
                  х 1 = А sin(ωt –2πу1/λ ) и х 2 = А sin(ω t –2πу2/λ )
В рез у льта те точка Р бу детсоверш а ть колеба ния по сину соида льному
за кону :
               х = х 1+х 2 = 2А cos 2π(у1 –y2) /λ ·sin(ωt –2π(у1 +y2 ) /λ )
с а мплиту дой 2А cos 2π(у1 –y2) /λ , з  а висящ ей отра з  ности ф а з
                                θ = 2π ( y1 − y 2 ) / λ .
       Е сли                               (          )
                                    2π y1 − y 2 / λ = 2πn,              (4)
то в точке Р на блю да ется ма ксиму м: колеба ния ма ксима льно у силят дру г
дру га и резу льтиру ю щ ая а мплиту да бу детра вна 2А .
 Е сли же               2π ( y1 − y 2 ) / λ = (2 n + 1)π , (5)