Механика. Щербаченко Л.А. - 211 стр.

            всех точках одни и те же), можно рассмотрение «куска волны» заменить
            рассмотрением одного луча.
                  Казалось бы, что, выбирая «куски волн» достаточно малыми, мы всегда
            сможем достичь этого. Однако в действительности это не так. В самом деле,
            если размеры «куска волны» сравнимы с длиной волны, то даже если бы его
            можно было считать куском плоской волны, он не будет распространяться
            весь в одном направлении. В этом мы убедились, рассматривая прохождение
            плоской волны через узкую щель.
                  Щель вырезает «кусок плоской волны», но если ее ширина сравнима с
            длиной волны, то после щели этот «кусок плоской волны» распространяется во
            все стороны, а вовсе не в одном направлении (рис. 17). Поэтому представление
            о лучах применимо только в тех случаях, когда всякий кусок волны,
            размеры которого велики по сравнению с длиной волны, можно считав
            «куском плоской волны». Если на волновой поверхности есть такие места, в
            которых амплитуда или фаза волны на расстоянии порядка длины волны
            сколько-нибудь заметно изменяются, представление о лучах оказывается
            неприменимым. Так именно обстояло дело в рассмотренных выше явлениях
            дифракции. Например, вблизи края экрана, где амплитуда волны резко
            изменяется, картину распространения волны нельзя описать при помощи
            лучей.
                  В однородной среде лучи представляют собой прямые, и следовательно,
            если представление о лучах применимо, мы должны получить картину
            прямолинейного распространения волн, образования геометрической тени и т.
            д. В рассмотренных же явлениях этой картины не получалось именно потому,
            что создавались условия, при которых на отдельных участках волновой
            поверхности амплитуда волны заметно изменяется на расстоянии длины волны
            и представление о луче оказывается неприменимым. Отклонения от
            прямолинейного распространения волн, обусловленные этими причинами, и
            называются явлением дифракции.
                  Дифракционные явления свойственны всяким волновым процессам; в
            частности, они наблюдаются и при распространении световых волн. Однако,
            так как длина световых волн очень мала (порядка 10 −4 см), то препятствия
            даже малых, в обычном смысле, размеров все еще велики по сравнению с
            длиной световой волны. Поэтому-то в оптике так широко можно применять
            представление о луче и пользоваться законами геометрической оптики.

                                Гармонические и негармонические волны.

                 В заключение остановимся на вопросе о форме волн и о том особом месте,
            которое среди всевозможных по форме волн занимают гармонические волны.
            Прежде всего, при рассмотрении картины распространения бегущей волны в
            стержне мы пришли к выводу, что если на конец стержня действует
            гармоническая внешняя сила, заставляющая конец стержня совершать
            гармоническое движение, то и волна, бегущая по стержню, является
            гармонической. Этот вывод являлся непосредственным следствием того, что
                                                                                    211

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com