Наложение волн

Наложение волн

В начале 19-го века английский ученый Томас Юнг поставил опыт, в котором отчетливо проявилась волновая природа света.

Свет, пропущенный через узкую щель, падал на две близко расположенные щели, за которыми находился экран. И на экране вместо ожидаемых двух светлых полос появлялись чередующиеся цветные полосы (рис. 22.1а и 22.1б)

Наложение волн 1

Наложение волн 2

Томас Юнг

(1773-1829)

Рис. 22.1. Опыт Юнга с двумя щелями.
Наложение волн 3 Рис. 22.1б. Интерференционные полосы в опыте Юнга с двумя щелями.

Свой опыт Юнг объяснил с помощью волновой теории света. Согласно этой теории, световые волны, прошедшие через различные щели, накладываются друг на друга.

Наложение волн 4 Лабораторная работа «Опыт Юнга».

Вследствие этого в тех точках пространства, куда волны, прошедшие через щели, приходят в одинаковой фазе, то есть когда максимум одной волны совпадает с максимумом другой, они взаимно усиливают друг друга (рис. 22.2а). А в тех точках пространства, куда волны приходят в противофазе, то есть когда максимум одной волны накладывается на минимум другой, они взаимно гасят друг друга (рис. 22.2б). В результате такого наложения волн и возникает чередование полос на экране.

Ниже мы объясним, почему эти полосы оказываются цветными (см. также § 23. Цвет).

Наложение волн 5 Рис. 22.2. Если волны приходят в данную точку экрана: а) в одинаковой фазе, они взаимно усиливают друг друга, и на экране в этом месте наблюдается светлая полоса; . б) в противофазе, они взаимно ослабляют друг друга, и на экране в этом месте наблюдается темная полоса.

Открытое им явление наложения волн Юнг назвал интерференцией волн.

Особенно ярко интерференция волн проявляется тогда, когда складываются волны с одинаковой длиной волны и примерно одинаковой амплитудой. При наложении таких волн в одних областях пространства волны все время усиливают друг друга, а в других - все время ослабляют друг друга практически до полного взаимного гашения. Таким образом, в некоторых точках пространства один свет может погасить другой свет! Этот вывод показался поначалу настолько странным, что далеко не все ученые-современники Юнга приняли его объяснение.

Однако сегодня уже ни у кого не вызывает сомнения, что явление интерференции свидетельствует о волновой природе света: для потоков частиц «взаимного гашения» быть не может.



Электродинамика.