什么叫波的干涉现象(波的干涉的定义)

导语：第二十章 什么是波的干涉？干涉是波动特征现象之一

干涉现象

干涉是波动的特征现象之一（其他特征还有波的衍射，以后再介绍）。观察到干涉现象，说明这种运动是波动。比如1801年，T. Young首先设计了光的干涉实验，用光的波动性解释了光的干涉现象，并根据实验结果第一次测算出了光的波长。T. Young的这个实验有力地支持了光的波动理论。

在现实生活中，波的干涉现象很常见。孩子们玩的五颜六色的肥皂泡，马路上色彩斑驳的油滴，昆虫翅膀上的彩色条纹等，就是光波干涉的结果。

肥皂泡

肥皂膜

干涉，就是牵涉、关联之意。在物理上，干涉是指：满足特定条件的两列波相遇（即在空间叠加）时，某些地方振动始终加强，另外一些地方振动始终减弱，并且振动的加强区和减弱区相互间隔，在空间呈现周期性稳定分布的现象。

为了简化问题、便于讨论、有助理解，作如下假设：传播的两列波相遇叠加时（1）振动方向相同，比如都是上下振动；（2）振动频率相同；（3）相位相同或有恒定不变的相位差；（4）振幅相等，即波的强度都一样。

对假设（3）的两个情况，分开讨论如下。

同相

第一种情况：同时传播的两列波相位相同，称为两列波同相。就像在跑道上并肩齐跑的两个人，一起起跑，跑的方向一样，步伐大小一样，跑的快慢也一样，一个人跑到了100米处，另一个人也同时跑到了100米处。

图1 干涉极大

这种情况下的两列波相叠加，如图1所示，很明显，两列波波峰对波峰，波谷对波谷，两列波振动完全同步。空间任一点同时参与上述两个波动，则其总的振幅是两列波的振幅之和。在第十九章中知道，波传播的能量与振幅A的平方成正比。在这里，就把A的平方看成是波的强度。参与叠加的两列波，如果到达某一点时每个单独的波强度是A的平方，叠加后，这一点的波动强度则是（2A）的平方，也即是单个波强度的4倍，而不是两倍！。这种现象称为波的干涉极大，或者干涉相长。

反相

第二种情况：两列波相位有恒定的相位差。这个相位差如果等于0度，则回到第一种情况；如果等于360度，或者是360度的整数倍，相当于并肩齐跑的两个人中，有一个人先跑了一圈或几圈，然后回到起点，与另一个人再一起起跑，这又回到了第一种情况，都属于同相。如果这个相位差等于180度，则称两列波反相。也就是说，在跑道上的两个人，起跑时站的不是一个位置：一个在起跑处，另一个在200米处。除此之外，这两个人其他都一样。这样，两个人始终是处于相对方位。对两列反相的波，情况如图2所示。

图2 干涉极小

这种情况下的两列波相叠加，很明显，是波峰对波谷，波谷对波峰。叠加区域任一点同时参与上述两个波动，则其总的振幅是两列波的振幅之差，即等于0，没有振动！也就是说，两列波的振动加起来彼此相互抵消了，这种现象称为波的干涉极小，或者干涉相消。

相干条件

综上所述，两列波相遇叠加，要想发生干涉，必须满足以下三个条件：（1）振动方向相同；（2）频率相同；（3）相位相同或相位差恒定。这三个条件必须同时具备，缺一不可，称为波的相干条件。满足相干条件的波，称为相干波，波的这种叠加称为相干叠加。相干条件不满足的，称为非相干波、非相干叠加。

当然，满足相干条件的波，振幅不一定相等。如图3所示，干涉极大时，叠加后的总振幅是两列波振幅之和；

图3 干涉极大

如图4所示，干涉极小时，叠加后的总振幅是两列波振幅之差。

图4 干涉极小

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