VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Введение. При наложении когерентных волн с одинаковым направлением колебаний от двух или более источников наблюдается формирование в пространстве стационарного распределения переменной интенсивности, возникающей за счет перераспределения в пространстве их энергии, интерференция [1-3]. Движение среды существенно влияет на волновые процессы, что наиболее наглядно проявляется для упругих волн [3], поскольку скорость движения среды может быть сопоставима со скоростью распространения волн в среде [1-2]. Рассмотрим здесь влияние движения среды на интерференционную картину, создаваемую двумя когерентными источниками упругих волн и (рис.1) в среде, характеризуемой скоростью распространения волн _. Направление движения со скоростью среды совпадает с осью .

Рис.1. Интерференция волн от двух источников в подвижной среде.

Основные соотношения. В соответствии с принципом суперпозиции суммарное давление поле в точке определяется суммой:

,

где это время задержки волны, проходящей более длинный путь , от второго источника по сравнению с волной, распространяющейся по пути . Скорости распространения для первой и второй волн от источников в направлении точки наблюдения различаются: и . Разность фаз этих двух волн, описывается формулой: , где волновые числа для первой волны

и второй волны

также различаются. Углы , которые определяют направление распространения первой и второй волн в точку определяются соотношениями (рис.1):

, .

Тогда волновые числа можно представить в виде:

Расстояния от источников до точки наблюдения:

, .

При наложении волн в точке возникает результирующая волна с той же частотой, амплитуда волны определяется из соотношения:

.

Учитывая, что энергия волн, пропорциональна квадрату ее амплитуды (), интенсивность в точке представим в виде:

,

где величина степени когерентности, которая в общем случае является комплексной функцией и может быть представлена в виде: , - функция корреляции. Максимальная интенсивность будет наблюдаться в тех точках, для которых , минимальная - в точках, где , т.е.

(где …порядок интерференции).

В случае некогерентности источников параметр и интенсивность не зависит от координаты .

При мы имеем дело с полностью когерентными источниками и при

.

На рис. 2 показано влияние движения среды на интерференционную картину для двух длин волн. Движение среды параллельно плоскости, в которой расположены источники формирует несимметрию интерференционной картины двух источников. Движение среды приводит к смещению положения максимумов и минимумов. Центральные максимумы интерференционной картины менее чувствительны к движению среды. Существенное влияние на интерференционную картину проявляется при скоростях среды .

а)

б)

Рис.2. Распределение интенсивности волн на экране при k=3 (а) и k=5 (б).

Заключение. Рассмотрено влияние движения среды параллельно плоскости, в которой расположены источники излучения. Установлено, что в направлении движения среды интерференционная картина растягивается, а в противоположном направлении – сжимается.

Список литературы

1. Гринченко В.Т., Вовк И.В., Мацыпура В.Т. Основы акустики. – Киев: Наукова думка, 2007. – 640 с.

2. Осташев В.Е. Распространение звука в движущихся средах. Современные. проблемы физики. М.: Наука. Физматлит. 1992. – 208 с.

3. Глущенко А.Г., Глущенко Е.П., Иванов В.В., Устинова Е.С. Интерференция волн в невзаимных средах. В мире научных открытий.– 2012.– №1.1(25).– С.98-112.

Код для цитирования: Скопировать