Начнем с определений:
интерфере́нция
(лат. inter между + ferens (ferentis) несущий, переносящий) интерференция волн - физическое явление, наблюдаемое при сложении когерентных волн (световых, звуковых и др.) - усиление волн в одних точках пространства и ослабление в других в зависимости от разности фаз интерферирующих волн.
Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009.
Уточним понятие «когерентные волны».
КОГЕРЕНТНОСТЬ (от лат. cohaerens - находящийся в связи) - согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов. Если разность фаз 2-х колебаний остается постоянной во времени или меняется по строго определенному закону, то Колебания называются когерентными. Колебания, у которых разность фаз изменяется беспорядочно и быстро по сравнению с их периодом, называются некогерентными.
Большой Энциклопедический словарь. 2000.
Если говорить ненаучным языком, интерференция – это появление чередующихся темных и светлых полос на экране, при освещении его лучами из одного монохромного источника света, с раздвоением лучей по путям с разной длиной. В качестве интерпретации этого явления часто приводят круги на воде от падающих камней или капель дождя.
Какая тут когерентность и где интерференция, сказать трудно, но для прояснения некоторых моментов и такая картинка годится. Выделим несколько элементов пересекающихся водяных волн.
Видно, что волны движутся независимо друг от друга, несмотря то, что на своем пути им встречаются волны с большей амплитудой, и встречи происходят под самыми разнообразными углами. То есть каждая точка волны «знает» не только свою амплитуду, но и вектор скорости движения «фронта», в котором она участвует. При этом эта же точка может подвергаться действию двух, трех и более волн одновременно, однако она правильно передает движение следующим точкам для всех волн, через нее проходящих. При этом скорость распространения водяной волны далека от скорости звука, значит говорить о возрастании и спаде давления в массе воды бессмысленно.
Еще один участок этой фотографии показывает, что никакой интерференции в водяных волнах нет. На участке, обведенном красной рамкой, волны шли навстречу друг другу почти параллельно, и длины волн тоже близки, но никакого погашения или усиления не произошло, волна прошли «друг через друга» и двинулись каждая своим путем, не нарушая своего строя.
А теперь еще одно фото волны
Волна от капли воды дошла до экрана элемента измерения ее амплитуды. В нашем случае до кончика листа, который махнул нам, символизируя наличие волны. Однако на это листик израсходовал ту энергию, которую несла волна, поэтому за листом никаких волн уже не наблюдается.
Совершенно аналогично происходит и со звуковыми, и со световыми, и с любыми другими волнами. Пока они движутся в родной среде без помех и преобразований, волны не мешают друг другу, у каждой свой путь, свой фронт, своя частота и амплитуда, хотя какие-то из параметров волн могут совпадать, быть сдвинутыми одна относительно другой, могут пересекаться или двигаться параллельно. Доказательством может служить то, что мы слышим стереофоническое звучание нескольких источников одновременно, но при этом различаем направления, откуда пришли звуки. Свет в помещении мечется от стены к стене, от ламп к зеркалам и обратно и не образует темных пятен в пространстве. Лучи света от звезд не интерферируют между собой, хотя углы движения лучей к наблюдателю и спектры излучения вполне позволяют это сделать.
Вся эта идиллия продолжается до тех пор, пока на пути волны не встретится экран преобразователь, который поглотит порцию энергии волны (заряд), а взамен может выделить порцию своей энергии. И удаляться эта энергия от точки преобразования будет с ограниченной скоростью.
Если в момент такого преобразования энергии волны в эту же точку упадет другая волна, от которой преобразователь выделит порцию энергии противоположного свойства, то две противоположные порции просто погасят друг друга. Вот так и образуются темные полосы.
Описывать математические свойства двух и более волн, когда они свободно перемещаются в пространстве, я не берусь, знаний мало, да и ни к чему это. Но то, что волны в процессе свободного движения не интерферируют, показано наглядно. И то, что для появления темных полос нужен экран или любой другой элемент, преобразующий энергию волны во что-то еще, в том числе в отраженную волну другого направления – это тоже достаточно наглядно видно.
Спасибо, что дочитали до конца.