相消干涉

---

简介

仅仅一个波形不足以定义自然界中所有类型的现象。在特定时间，一对光波以及声波被发现会发生干涉。在彼此穿过时，会产生一个波前。

什么是干涉？

在物理学中，干涉是两个或多个波组合的净效应。两个或多个波常常被发现会在彼此之间发生交叉。每个单独的波都具有唯一的振幅值（Arjunan，2019）。这个值受干涉的变化和频率的影响。

图 1：相位差：δ = π/2

如上图所示，相位差的值为“δ = π/2”。这个值等于 90 度。两条细线相对于结果波进行干涉，结果波以红色线条表示。红色线条的值等于另外两条线的和。两个单独波的节点显示在 X 轴和 Y 轴上，这个值等于 0。

图 2：相位差：δ = π

如上所示，相位差为“δ = π”。两条细线也在位于 X 轴的一个点上发生干涉。中间的红色线条是另外两个不同波的结果波。

Explore our latest online courses and learn new skills at your own pace. Enroll and become a certified expert to boost your career.

干涉类型

主要有两种类型的波干涉，即相长干涉和相消干涉。

• 相长干涉：这种类型的干涉发生在两个不同的波被发现具有位移并且波的方向在同一点上时（Dittel et al. 2018）。相同的频率及其波包含在这个过程中。等效的振幅叠加值也与此相关。其强度的总和在很大程度上取决于这些因素。

• 相消干涉：在单一介质中，两个或多个波在某一点上传播，结果，此波函数的总值为代数总和（Dittel et al. 2018）。结果波的强度通常被发现具有较大的值。该值可能具有非常小的量。相消干涉的性质取决于这些变化。

  

图 3：两种类型的干涉

什么是相消干涉？

当两个以上波的最大值被发现处于 180 度时，就会发生相消干涉。正位移负责抵消负位移。结果，振幅值变为零。

图 4：由双缝干涉产生的交替明暗条纹

在光波干涉的情况下，杨氏双缝实验非常重要。根据该实验，暗线带与亮线带相关联（Miao et al. 2018）。特定的暗区负责并且发生在波彼此相消干涉时。

图 5：波形成相消干涉

在上图中，A 和 B 是两个不同的波。这两个波都具有相似的频率。在通过介质传播时，这些波的值会发生干涉。这些波的方向也在同一点上。两个或多个形式被发现以不同的频率在不同的介质中传播。结果波的值彼此不同。每个波的强度总和也是影响相消干涉整体性质的一个重要因素（Li & Masouros，2018）。结果波的叠加有时可以忽略不计，从而导致相消干涉。

相消干涉方程

• 可以表示两个不同波之间相位差值的方程表示为

$$\mathrm{(2n-1)\pi }$$

• 用于表示用于表示两个不同波的值的两个单独路径之间的差别的方程，以下公式很重要。

$$\mathrm{\Delta = (2n- 1)\lambda /2}$$

• 两个不同波之间传播的时间值对于理解奇数倍数很重要。这用 T/2 表示，公式如下。

$$\mathrm{\theta = (2n-1)T/2}$$

相消干涉的例子

一个重要的相消干涉示例是引力波。这些类型的波在某个时间彼此干涉，从而产生相消干涉。光束也是相消干涉的另一个重要示例（Zhang et al. 2020）。无线电波和运动电子也体现了相消干涉的原理。

结论

当两个或多个波通过靠近而发生干涉时，每个单独的影响都会加在一起。波的最高部分是波峰的一部分，有助于产生原始波峰的高度。相长干涉与相消干涉性质相反，具有重要作用。在相长干涉中，两个波碰撞并排列成一个新的波。这个波比原来的波更大。

常见问题

Q1. 什么是叠加原理？

答：叠加基于一个原理，该原理陈述了两个或多个波通过介质的情况。结果波的函数本质上是代数的，其值等于各个波函数的总和。

Q2. 无线电波和电子如何与相消干涉内在关联？

答：运动电子可以很容易地发生相消干涉。不仅如此，电子还具有遵循相消干涉原理的能力。

Q3. 现实生活中最重要的相消干涉示例是什么？

答：在现实生活中，汽车消声器的现代电子元件就是一个很好的例子。由于相消干涉，声音被发现以相消的方式干涉。

Q4. 波的振幅值是多少？

答：结果波的振幅值为零。这是相消干涉概念的重要组成部分。