Номер 2, страница 224 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Какое явление называют интерференцией волн?

Интерференция волн — это явление, которое возникает при наложении (суперпозиции) двух или нескольких когерентных волн. В результате этого наложения происходит перераспределение амплитуды (а следовательно, и интенсивности) результирующей волны в пространстве. В одних точках пространства волны усиливают друг друга, создавая максимумы интенсивности, а в других — ослабляют, создавая минимумы.

Ключевым условием для наблюдения устойчивой интерференционной картины является когерентность волн. Когерентными называют волны, которые имеют:

– одинаковую частоту (и, следовательно, длину волны);

– постоянную во времени разность фаз в любой точке пространства.

Явление интерференции основывается на принципе суперпозиции. Согласно этому принципу, если в некоторой точке пространства одновременно распространяются несколько волн, то результирующее смещение частицы среды в этой точке равно векторной (или алгебраической, для скалярных полей) сумме смещений, которые вызывала бы каждая из волн в отдельности.

Рассмотрим условия, при которых возникают максимумы и минимумы интерференции. Пусть две когерентные волны от источников $S_1$ и $S_2$ приходят в точку $P$. Разность хода волн — это разница в расстояниях, которые волны проходят от своих источников до точки наблюдения: $\Delta d = d_2 - d_1$.

Условие максимума (конструктивная интерференция)

Усиление волн происходит, когда их разность хода равна целому числу длин волн. В этом случае гребни одной волны совпадают с гребнями другой, а впадины — с впадинами. Амплитуда колебаний в этой точке максимальна.

Математически это условие выражается так:

$\Delta d = k \cdot \lambda$, где $k = 0, \pm 1, \pm 2, ...$

Здесь $\Delta d$ — разность хода, $\lambda$ — длина волны, а $k$ — целое число, называемое порядком максимума.

Разность фаз при этом равна: $\Delta \varphi = 2k\pi$.

Условие минимума (деструктивная интерференция)

Ослабление волн происходит, когда их разность хода равна нечетному числу полуволн. В этом случае гребень одной волны совпадает с впадиной другой. Если амплитуды исходных волн одинаковы, то в этой точке происходит полное гашение, и амплитуда результирующих колебаний равна нулю.

Математически это условие выражается так:

$\Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2}$, где $k = 0, \pm 1, \pm 2, ...$

Разность фаз при этом равна: $\Delta \varphi = (2k+1)\pi$.

Примерами интерференции в природе и технике являются:

– радужные цвета на мыльных пузырях или тонких пленках масла на воде;

– явление колец Ньютона;

– работа интерферометров — приборов для точного измерения длин, углов и показателей преломления;

– принцип действия голографии;

– технология активного шумоподавления в наушниках.

Ответ: Интерференцией волн называют явление взаимного усиления или ослабления двух или нескольких когерентных волн при их наложении друг на друга, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов интенсивности.