六、波的干涉

波的叠加 前面研究的只限于从一个波源传出的一列波，但常常有几列波同时在介质中传播。例如，把两块石子在不同的地方投到池塘里，就有两列水波在水面上传播。

两列或几列波相遇，会不会像两个球或几个球相碰那样改变了它们原来的运动状态呢？我们用实验来研究这个问题。

一个波源在绳的左端发出波 1，另一个波源在绳的右端发出波 2，如果两个波源都在经过 1/2 周期后停止振动，就会有两个波分别从绳的两端出发相向传播(图 6-23)。我们发现，两个波相遇以后，仍像相遇以前一样， 各自保持原有的波形，继续向前传播；只是在两波重叠时，绳上质点的位移等于两个波单独传播时引起的位移的矢量和。

在．两．列．波．重．叠．的．区．域．里．，．任．何．一．个．质．点．的．总．位．移．，．都．等．于．两．列．波．分．别． 引．起．的．位．移．的．矢．量．和．。

波的干涉 把两根金属丝固定在同一个振动片上做为振源，在水波槽里分别发出两列圆形波。由于振源的振动频率和振动步调都相同，这两列波重叠时会形成如图 6-24 所示的水波图样：在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的水面平静的区域。

这种现象是怎样产生的呢？可以用波的叠加来解释。

如图 6-25 所示，用两组同心圆弧分别表示从波源 S1、S2 发出的两列波的波面，实线圆弧表示波峰，虚线圆弧表示波谷。某一时刻，在某一点如果是两列波的波峰和波峰相遇，位移为正的最大值(等于两列波振幅之和)，那么经过半个周期，两列波各前进了半个波长的距离，在这一点就是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值。再经过半个周期，这一点又是波峰和波峰相遇。依此类推，这一点就会按一定的振幅振动，振幅等于两列波的振幅之和，所以这一点的振动总是最强。从图 6-25 可以看出，这样的点都在实线 a 上。

某一时刻，在某一点如果是第一列波的波峰和第二列波的波谷相遇， 那么经过半个周期，这一点就是第一列波的波谷和第二列波的波峰相遇， 再经过半个周期，在这一点又是第一列波的波峰和第二列波的波谷相遇。依此类推，这一点也会按一定的振幅振动，它的振幅等于两列波的振幅之差，所以这一点的振动总是最弱。如果两列波的振幅相等，这一点的振幅就等于零。从图 6-25 可以看出，这样的点都在虚线 b 上。a 和 b 是互相间隔的。

可见，两个频率相同的波源发出的波叠加，将出现稳定的互相间隔的振动最强的区域和振动最弱的区域。

频．率．相．同．的．两．列．波．叠．加．，．使．某．些．区．域．的．振．动．加．强．，．某．些．区．域．的．振．动．减．

弱．，．并．且．振．动．加．强．和．振．动．减．弱．的．区．域．互．相．间．隔．，．这．种．现．象．叫．做．波．的．干．涉．， 形成的图样叫做波的干涉图样。

如果两个波源的频率不同，它们发出的两列波互相叠加时，水面上各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅的和，有时是两个振动的振幅的差，没有振动总是加强或减弱的区域。这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象，不能形成干涉图样。

叠加规律适用于一切波。所以干涉也跟衍射一样是波特有的现象。