ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ волн,
сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при к-ром в разных
точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.
И. характерна для всяких волн независимо от их природы: для волн на поверхности
жидкости, упругих (напр., звуковых) волн, электромагнитных (напр., радиоволн
или световых) волн.

Если в пространстве
распространяются две волны, то в каждой точке результирующее колебание
представляет собой геометрич. сумму колебаний, соответствующих каждой из
складывающихся волн. Этот т. н. принцип суперпозиции соблюдается обычно
с большой точностью и нарушается только при распространении волн в к.-л.
среде, если амплитуда (интенсивность) волн очень велика (см. Нелинейная
оптика, Нелинейная акустика). И. волн возможна, если они когерентны
(см. Когерентность).

Простейший
случай И.- сложение двух волн одинаковой частоты при совпадении направления
колебаний в складывающихся волнах. В этом случае, если колебания происходят
по синусоидальному (гармоническому) закону, амплитуда результирующей волны
в к.-л. точке пространства

где A1и
А2
- амплитуды складывающихся волн, а ф - разность фаз между ними в рассматриваемой
точке. Если волны когерентны, то разность фаз ф остаётся неизменной в данной
точке, но может изменяться от точки к точке и в пространстве получается
нек-рое распределение амплитуд результирующей волны с чередующимися максимумами
и минимумами. Если амплитуды складывающихся волн одинаковы:
Ai =
Ато макс, амплитуда равна удвоенной амплитуде каждой
волны, а минимальная - равна нулю. Геометрич. места равной разности фаз,
в частности соответствующей максимумам или минимумам, представляют собой
поверхности, зависящие от свойств и расположения источников, излучающих
складывающиеся волны. В случае двух точечных источников, излучающих сферич.
волны, эти поверхности - гиперболоиды вращения.

Другой важный
случай И.- сложение двух плоских волн, распространяющихся в противоположных
направлениях (напр., прямой и отражённой). В этом случае получаются стоячие
волны.

Среднее за
период значение потока энергии в волне пропорционально квадрату амплитуды.
Поэтому, как следует из выражения для результирующей амплитуды, при И.
происходит перераспределение потока энергии волны в пространстве. Характерное
для И. распределение амплитуд с чередующимися максимумами и минимумами
остаётся неподвижным в пространстве (или перемещается столь медленно, что
за время, необходимое для наблюдений, максимумы и минимумы не успевают
сместиться на величину, сравнимую с расстоянием между
ними) и его можно наблюдать только в случае, если волны когерентны. Если
волны не когерентны, то разность фаз ф быстро и беспорядочно изменяется,
принимая все возможные значения, так что среднее значение cos ф = 0. В
этом случае среднее значение амплитуды результирующей волны оказывается
одинаковым в различных точках, максимумы и минимумы размываются и интерференц.
картина исчезает. Средний квадрат результирующей амплитуды при этом равен
сумме средних квадратов амплитуд складывающихся волн, т. е. присложении
волн происходит сложение потоков энергии или интенсивностей.

Описанные выше
основные черты явления И. в одинаковой степени относятся как к упругим,
так и электромагнитным волнам. Однако в то время как в случае звуковых
волн и радиоволн легко обеспечить их когерентность (напр., питая разные
громкоговорители или антенны одним и тем же током), когерентные световыепучки
можно получить только от одного и того же источника света, применяя спец.
методы. Другое существенное различие между способами осуществления И. звуковых
волн и радиоволн, с одной стороны, и световых волн - с другой, связано
с размерами излучателей. Размеры излучателей звуковых волн и радиоволн
почти всегда сравнимы с длиной излучаемой волны, тогда как в случае световых
волн обычно приходится иметь дело с источниками света, размеры к-рых велики
по сравнению с длиной волны. Поэтому при И. световых волн
существенную роль
играет вопрос о протяжённости источников. В силу этих особенностей И. света
можно наблюдать только в специальны: условиях (подробнее см. в ст. Интер
ференция света).

И. волн находит
важное применение как в научных исследованиях, так и в технике. Поскольку
между длиной волны разностью хода интерферирующих лучей и расположением
максимумов и мини мумов существует вполне определённа: связь, можно, зная
разности хода интер ферирующих волн, по расположении максимумов и минимумов
определит: длину волны, и наоборот, зная длин; волны, по расположению максимуме
и минимумов определять разность ход; лучей, т. е. измерять расстояния.
К чис лу приборов, в к-рых используется И волн, относятся: оптич. интерферомет
ры, радиоинтерферометры, интерференц радиодальномеры и т. д.
См. такж Интерференция радиоволн.

Лит.: Элементарный
учебник физики, по, ред. Г. С. Ландсберга, 6 изд., т. 3, М., 1970 гл. 3;
Горелик Г. С., Колебания i волны, 2 изд., М.- Л., 1959; Ландсберг Г. С.,
Оптика, 4 изд., М., 1957 (Об щий курс физики, т. 3).