Толқындардың араласуы

Толқындық процестерге тән құбылыстардың арасында толқындардың араласуы болып табылады, бұл екі толқындардың үстінде болған кезде тербелістерді күшейту және әлсіреу мүмкін.

Осы құбылыспен танысу үшін, бірдей ұзындықтағы толқындар ғарышта белгілі бір нүктеге жеткенде не болатынын қарастырайық.

Бұл құбылыстарды су бетінде таралатын толқындардың мысалын қолданамыз. Біз оның бетінде толқындарды үздіксіз екі нүкте арқылы жасаймыз. Мұны істеу үшін, судың бетіне тікелей жақын жерде серпімді металл плитаға бекітілген екі сымның ұштарын орналастырамыз. Плита дірілдегенде, сымдардың ұштары мезгіл суда суға батып, беті бойымен тең ұзындығы толқындар түрінде таралатын тербелістерді қоздырады. Әрбір сымдар толқындардың өз жүйесінен шығады. Екі толқынды жүйе бір-біріне қосылып, өзара әрекеттеседі, сондықтан толқындардың араласуы орын алады.

Екі толқындық жүйенің бірдей фазаларда бірдей ұзындықта шығып кетуі немесе фазалық ауысқан жағдайда (мысалы, қарсы фазаларда пайда болған), онда уақытпен фазалық жылжудың маңызды екені маңызды. Өзгерістер болмауы керек. Мұндай толқындар когерентті деп аталады. Бұл экспериментте когеренттілік сымның екі жағы мезгіл-мезгіл су бетіне тиіп кетуімен қамтамасыз етіледі - толқындар бірдей фазаларда діріл орталықтарын қалдырады.

Когерентті толқындардың екі жүйесіндегі суперпозицияларды құрайық. Қатты шеңберлер көздерден су бетінде таратылатын сақиналық толқындардың шеттерін білдіреді және нүктелі сызықтар депрессиялар болып табылады. Екі жүйенің толқындары бірдей фазаларда кездесетін нүктелер, депрессияға ұшыраған депрессия және шыңы бар крест күшейген тербелістердің (максимум) нүктелері болып табылады. Әлсіз тербелістердің нүктелері (минима) бір толқындардың депрессиясы басқа бір шепте кездесетін жерлерде орналасқан. Толқындардың когеренттілігінің болған кезде максимум мен минимумдардың ауысуы тұрақты болады. Шындығында, егер бір сәтте шыңы бар крест болса, онда жарты кезеңде депрессиямен депрессия болады, ал екінші жартысында қайтадан крест жартасы және т.б. Осы сәтте ең көп тербелістер болады. Осындай тербеліс амплитудасының минимумы мен максимумының өзгеруі интерференциялық деп аталады. Және толқындардың суперпозициясының феномені интерференциялық үлгіні қалыптастырады, толқындардың араласуы деп аталады.

Кездейсоқ толқындардың белгілі бір нүктеде кездесетін фазалардың мәселесін шешу үшін олардың бағытындағы айырмашылықты ескеру қажет. Ол үшін максимум нүктелері мен біз үшін қызықтыратын нүктелер мен діріл орталықтары арасындағы қашықтыққа сәйкес келетін тиісті жүйенің толқын сандарын есептеу жеткілікті. Максимум екі орталықтардан бірдей қашықтықта орналасқан нүктелерде немесе жолдың жартысы толқын санына сәйкес келетін нүктелерде болады, ал минимум тақ санға сәйкес келеді.

Осы эксперименттің мысалын қолдану арқылы механикалық толқындардың кедергісі сияқты мұндай құбылысты қарастырдық .

Дегенмен, кедергі құбылысы су бетінде пайда болатын толқындарға ғана тән емес, сондай-ақ толқындардың барлық түрлеріне : дыбыс, электромагниттік және басқаларына тән. Сондықтан жарықты толқындық қасиеттері бар болса, онда оның екі шоғыры үстіне орнатылған кезде жарық толқындарының араласуы пайда болады.

Осындай толқындарды шығаратын көздер когерентті деп аталады. Оптикада когерентті көздер тек жасанды түрде жасалуы мүмкін.

Толқындардың кедергісі (кез келген, соның ішінде жарық толқындары) өзара әрекеттескен толқындардың кез келген уақытта бірдей жиілікте және уақыт тәуелсіз фазалық ауысқан кезде болғандығын ұмытпау керек.