ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
68
где ν – частота волны .
Тогда , подставляя в уравнение (1)
Τ
=
/
λ
υ
и учитывая, что
πν
π
ω
2
/
2
=
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)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- …
- следующая ›
- последняя »