Интерференция и суперпозиция волн

введите описание изображения здесь

На изображении выше черные и синие линии представляют собой волны (механические), выходящие из щелей (после дифракции). Будем считать, что в точке А находится центр яркой полосы. Это означает, что разница хода между самой восходящей черной и синей линиями является целым кратным длины волны. Но синяя линия, прежде чем попасть в точку А, взаимодействует со многими синими линиями. Нет ли шансов на отмену волны (синяя линия)? Хорошо, тогда некоторое время считаем, что в точке F обе волны находятся в противофазе. Как же тогда эта синяя линия достигнет точки А? Разве частица в точке F не должна оставаться неподвижной, поскольку там волны нейтрализуются?

Хорошо, тогда мы снова можем считать, что волна каким-то образом распространяется. Однако эти взаимодействия в точке E и некоторые другие изменяют интенсивность синей линии. Почему же тогда мы считаем, что интенсивность равнодействующей в точке А в два раза выше, чем у черной/синей линии? Или это просто приближение, а на самом деле оно зависит от положения?

** Все волны, представленные черными и синими линиями, имеют одинаковую частоту и амплитуду**

Предполагается, что большинство/все среды, которые мы используем в науке (воздух, вода, электромагнитное поле и т. д.), не имеют потерь. Слишком много учителей математики учат, что волны складываются, а затем сокращаются, в физике суперпозиция носит временный характер, короткий момент или секунду во времени, волны на самом деле продолжаются вечно, пока не будут поглощены. Все волны в конечном итоге поглощаются: волны воды разбиваются о пляж, звук поглощается материалами, электромагнитные волны (их можно назвать фотонами) создаются электронами в отдельных атомах/молекулах и поглощаются только атомами/молекулами. ОБЯЗАТЕЛЬНО экономить энергию!
Но разве она не должна трансформироваться в какие-то другие формы энергии при наложении в противофазе? Тогда как последующие частицы будут двигаться в волновой форме, я имею в виду колебания?
см. этот вопрос и мой ответ physics.stackexchange.com/questions/623648/…

Ответы (2)

Результирующее смещение из-за волны связано со смещением «вибрирующей среды», например, в водной волне вода поднимается на разную высоту по мере прохождения волны.

Две волны, движущиеся в разных направлениях, могли пройти точку в воде. Если они конструктивно мешают, высота равнодействующей удваивается. Если они интерферируют деструктивно, высота может быть нулевой (относительно первоначальной поверхности воды), но это не означает, что две волны остановились. Они оба будут продолжать и не будут затронуты.

эта ссылка может быть полезной

https://courses.lumenlearning.com/boundless-physics/chapter/waves/

Но если мы представим волны как нить с несколькими бусинками на ней, и получится поперечная волна, то колебание бусинки будет зависеть от предыдущей. Если предыдущий не колеблется, то как будет колебаться следующий? Считая волну непрерывной
Если две волны, встречающиеся в F, непрерывны, то да, там всегда может быть деструктивная интерференция, например, пик всегда встречается с впадиной. При переходе от F к E существует разница в том, насколько далеко мы удаляемся от каждой щели. например, E может быть на 1,2 см дальше от нижней щели (чем F), но только на 0,9 см дальше от верхней щели. Таким образом, смещения двух волн различаются по-разному, допуская ненулевую результирующую, крошечную около F и растущую по мере приближения к E. Для линии, проходящей через F, перпендикулярной красным линиям, на этой линии всегда может быть деструктивная интерференция.
В основном мой вопрос заключается в том, что, как мы заметили на изображении, между волнами существует бесчисленное множество взаимодействий. Многие из них могут быть разрушительными, а это означает, что какая-то пара волн в конечном итоге исчезнет. Но поскольку существует бесконечное количество этих взаимодействий, как эти волны могут двигаться к экрану? Даже если некоторым вейвлетам каким-то образом удастся продолжить работу, их число должно быть меньше. И в результате оказалось бы, что количество ярких полос будет слишком мало по сравнению с тем, что наблюдается в реальности.
Я знаю, что я что-то упустил или, возможно, неправильно понял все это. Было бы здорово, если бы вы указали, какие моменты мне не хватает или нужно больше понять.
Извините, но я подозреваю, что есть какое-то базовое непонимание волн. То, как вы нарисовали линии, сбивает с толку. Обычно люди также изображают концентрические круги с центром в каждой щели, тогда круги могут представлять, например, пики волны в определенный момент времени. Радиальные линии просто показывают направление передачи энергии. К ответу добавляется ссылка, которая поможет вам изучить волны.

Хороший вопрос.

Для волн на воде в точках несовпадения фазы (наша точка F) энергия не исчезает, а распределяется в стороны и возвращается в эту точку позже. Волны на воде — это не только поперечные волны. Имеют также продольные компоненты.

Не так для электромагнитных волн. Такие волны состоят из фотонов (для КМ-теоретиков: как создать электромагнитную волну без испускания фотонов возбужденными субатомными частицами?) Фотоны не взаимодействуют при низких энергиях, и любая интерференция является хорошим математическим инструментом для расчета интерференционных полос. В природе фотоны отклоняются на краях таким образом, что некоторые направления предпочтительнее, чем видна картина интенсивности на экране.

То есть в основном мы наблюдаем распространение продольной составляющей водной волны при интерференции? Это делает его интуитивно более правильным, чем случай поперечной волны.
При изучении интерференции мы видим, что в точке А, если обе волны встретятся в фазе, то будет конструктивная интерференция. Но я не мог понять, как эта синяя линия (волна) попадает в точку A, если она уже встретила другую волну в противофазе в точке F. Энергия волны была преобразована в какое-то другое средство, как бы остальные частицы вдоль FA начинают колебаться?
Интерференция и суперпозиция волн
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v