Skip to main content
Вся фізика

Інтерференція

Фейнманівські лекції з фізики

Візьмемо тепер два джерела, розташовані поруч, на відстані кількох сантиметрів одне від одного (фіг. 28.3). Якщо обидва джерела приєднані до одного генератора і заряди в них рухаються вгору й вниз однаковим чином, то за принципом суперпозиції дії обох джерел додаються; електричне поле дорівнює сумі двох доданків і виявляється вдвічі більшим, ніж у попередньому випадку. Тут з'являється цікава можливість. Нехай заряди в S1 і S2 прискорюються вгору й вниз, але в S2 рух зарядів запізнюється і зсунутий за фазою на 180°. Тоді в один і той самий момент часу поле, яке створює S1, матиме один напрямок, а поле, яке створює S2, — протилежний, і, отже, у точці 1 жодного ефекту не виникне. Відносну фазу коливань легко створити за допомогою трубки, що передає сигнал у S2. При зміні довжини трубки змінюється і час проходження сигналу до S2, а отже, змінюється різниця фаз коливань. Підібравши потрібну довжину трубки, ми можемо досягти такого стану, що сигнал зникне, попри рух зарядів у джерелах S1 і S2! Випромінювання кожного джерела окремо легко встановити, вимикаючи одне з них; тоді дія другого виявляється одразу. Таким чином, якщо все зробити акуратно, обидва джерела разом можуть дати нульовий ефект. Тепер цікаво переконатися, що додавання двох полів фактично є векторним додаванням. Ми щойно розглянули випадок руху зарядів вгору й вниз; звернімося тепер до прикладу двох непаралельних рухів. Насамперед встановимо для S1 і S2 однакові фази, тобто нехай заряди рухаються однаково. Далі повернемо S1 на кут 90°, як показано на фіг. 28.4. У точці 1 відбудеться додавання двох полів, одного від горизонтального джерела, а іншого — від вертикального. Повне електричне поле буде подане векторною сумою двох сигналів, що перебувають в одній і тій самій фазі; обидва сигнали одночасно проходять і через максимум, і через нуль. Сумарне поле повинно дорівнювати сигналу R, поверненому на 45°. Максимальний звук буде отримано, якщо повернути детектор D на 45°, а не у вертикальному напрямку. При повороті на прямий кут стосовно вказаного напрямку звуковий сигнал, як легко перевірити, повинен дорівнювати нулю. І справді, саме це й спостерігається! А як бути із запізненням? Як показати, що сигнал справді запізнюється? Звісно, вдавшись до великої кількості складних пристроїв, можна виміряти час прибуття сигналу, але є інший, дуже простий спосіб. Звернімося знову до фіг. 28.3 і припустімо, що S1 і S2 перебувають в одній фазі. Обидва джерела коливаються однаково і створюють у точці 1 рівні поля. Але ось ми перейшли в точку 2, яка розташована ближче до S2, ніж до S1. Тоді, оскільки запізнення визначається величиною r/с, за різних запізнень сигнали надходитимуть з різними фазами. Отже, повинна існувати така точка, для якої відстані від D до S1 і S2 відрізняються на таку величину Δ, коли сигнали будуть гаситися. У цьому разі Δ повинна дорівнювати відстані, яку проходить світло за половину періоду коливань генератора. Посунемося ще далі й знайдемо точку, де різниця відстаней відповідає повному періоду коливань, тобто сигнал від першої антени досягає точки 3 із запізненням порівняно із сигналом від другої антени, і це запізнення в точності дорівнює одному періоду коливань. Тоді обидва електричні поля знову перебувають в одній фазі, і сигнал у точці 3 знову стає сильним. На цьому закінчимо опис експериментальної перевірки найважливіших наслідків формули (28.6). Ми, звісно, не торкалися питання про електричні поля, що спадають за законом 1/r, і не враховували, що магнітне поле супроводжує електричне при поширенні сигналу. Для цього потрібна доволі складна техніка обчислень, і навряд чи це щось додасть до нашого розуміння питання. У всякому разі, ми встановили властивості, найважливіші для подальших застосувань, а до інших властивостей електромагнітних хвиль ми ще повернемося.