Интерференция волн

Если в данную точку среды приходят две волны, то их действие складывается. Особо важное значение имеет сложение когерентных волн. Когерентными называются волны, имеющие постоянную во времени разность фаз.

Интерференция волн– это сложение в пространстве когерентных волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. В результате получается интерференционная картина в виде чередующихся максимумов и минимумов.

В точках, куда обе волны приходят в фазе, они усиливают друг друга, т.е.

если (1)

В точках, куда обе волны приходят в противофазе, они ослабляют друг друга:

(2)

Условия максимума (1) и минимума (2) можно еще записать и так:

(3)

Разность называется разностью хода волн. Следовательно, усиление (максимум) будет наблюдаться при интерференции, если разность хода волн равна целому числу длин волн; если разность хода составляет нечетное число длин полуволн, будет наблюдаться ослабление (минимум).

Стоячие волны

Важным случаем интерференции волн является сложение двух когерентных волн, движущихся навстречу друг другу вдоль одной прямой. При наложении этих волн возникает стоячая волна– периодическое во времени синфазное колебание с характерным пространственным распределением амплитуды – чередованием узлов и пучностей.

Стоячая волна может быть получена, если прямая волна, посланная вибратором к препятствию, наложится на отраженную от него волну. Уравнение стоячей волны получим сложением уравнения прямой волны

и уравнения отраженной волны, движущейся в направлении противоположном прямой волне

Смещение точки, участвующей одновременно в двух колебаниях, равно:

Из тригонометрии известно, что

Поэтому окончательно получим уравнение стоячей волны:

, (1)

где =- амплитуда стоячей волны, зависит от координаты точки х. Иными словами, амплитуды колебания различных точек различны.

Точки, в которых амплитуда максимальная, называются пучностями(точки 1,3,5).

Точки, в которых амплитуда равна нулю, в колебании не участвуют и называются узлами (точки 2,4,6)

У

1 2 3 4 5 6

Расстояние между соседними узлами (или пучностями) называется длиной стоячей волны:

,

где - длина бегущих волн.

В отличие от бегущей волны в стоячей волне не происходит переноса энергии, а осуществляется лишь пространственная перекачка энергии одного вида в энергию другого вида.

Лабораторная работа № 1 изучение собственных колебаний пружинного маятника

Цель работы:ознакомление с характером собственных колебаний и выяснение основных характеристик механических колебательных систем, определяющих процесс собственных колебаний.

Задачи работы:

1) определить: коэффициент упругости пружины;

2) исследовать зависимость периода собственных колебаний пружинного маятника от массы маятника;

3) определить логарифмический декремент затухания;

4) исследовать зависимость логарифмического декремента затухания от силы тока в катушке электромагнита.

Приборы и принадлежности: пружинный маятник, секундомер, набор грузов различной массы, электромагнит, выпрямитель.