ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН
Мы рассмотрели методы измерения скорости света и доказательства того, что в среде свет распространяется медленнее, чем в вакууме. Это подтверждает справедливость волнового принципа Гюйгенса, с успехом примененного для объяснения отражения и преломления света. Однако необходимы более веские доказательства того, что свет при распространении ведет себя как волна. Любому волновому движению присущи явления интерференции и дифракции. Для того чтобы быть уверенным в том, что свет имеет волновую природу, необходимо найти экспериментальные доказательства интерференции и дифракции света. Интерференция достаточно сложное явление. Чтобы лучше понять его суть, мы вначале остановимся на интерференции механических волн. Сложение волн. Очень часто в среде одновременно распространяется несколько различных волн. Например, когда в комнате беседуют несколько человек, то звуковые волны накладываются друг на друга. Что при этом происходит? Проще всего проследить за наложением механических волн, наблюдая волны на поверхности воды. Если мы бросим в воду два камня, создав этим две кольцевые волны, то нетрудно заметить, что каждая волна проходит сквозь другую и ведет себя в дальнейшем так, как будто бы другой волны совсем не существовало. Точно так же любое число звуковых волн может одновременно распространяться в воздухе, ничуть не мешая друг другу. Множество музыкальных инструментов в оркестре или голосов в хоре создает звуковые волны, одновременно улавливаемые нашим ухом. Причем ухо в состоянии отличить один звук от другого. Теперь посмотрим более внимательно, что происходит в местах, где волны накладываются друг на друга. Наблюдая волны на поверхности воды от двух брошенных в воду камней, можно заметить, что некоторые участки поверхности не возмущены, в других же местах возмущение усилилось. Если две волны встречаются в одном месте гребнями, то в этом месте возмущение поверхности воды усиливается. Если же, напротив, гребень одной волны встречается с впадиной другой, то поверхность воды не будет возмущена. Вообще же в каждой точке среды колебания, вызванные двумя волнами, просто складываются. Результирующее смещение любой частицы среды представляет собой алгебраическую сумму смещений, которые происходили бы при распространении одной из волн в отсутствие другой. Интерференция. Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией1. Выясним, при каких условиях имеет место интерференция волн. Для этого рассмотрим более подробно сложение волн, образующихся на поверхности воды. Можно одновременно возбудить две круговые волны в ванне с помощью двух шариков, укрепленных на стержне, которые совершают гармонические колебания (рис. 198). В любой точке М на поверхности воды (рис. 199) будут складываться колебания, вызванные двумя волнами (от источников Оj и 02). Амплитуды колебаний, вызванных в Рис ¦9§ точке М обеими волнами, будут, 1 От латинских слов inter — взаимно, между собой и Ferio — ударяю, поражаю. вообще говоря, отличаться, так как волны проходят различные пути dl и d2. Но если расстояние / между источниками много меньше этих путей (l<&dl и /