平面波の干渉


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 異なる方向に進む2つの平面波が重なると、その合成波は、2つの平面波の進行方向の中間の方向に移動していく進行波となり、これに直角な方向に振幅が周期的に変化する定常波ができます。
 下のfig1はその様子を示すもので、画面の左上から斜め下に向かってくる平面波と左下から斜め上に向かっている平面波とが重なったときの模式図です。2つの平面波が重なった部分では細かく山と谷ができますが、これらの山・谷は全体としてx軸方向(fig1の横方向)に移動していくように見えます。この様子を示したのがfig3で、波の重なっている部分をx軸方向に見た断面図(赤い線で囲った部分)です。
 一方、y軸方向(fig1の縦方向)の断面で見たのがfig2です(青い線で囲った部分)。これより分かるように、y軸方向にできる波は、時々刻々波形は変化しますが、y軸方向には少しも移動していきません。移動しない波−すなわち定常波ができていることになります。定常波では場所によって波の振幅が決まっており、そのために移動しないように見えるのです。
 fig4の赤い線と青い線は、それぞれの方向に進む平面波の山(実線)と谷(破線)の波面を表します。2つの波の実線どうし、破線どうしが重なったところが大きな山、深い谷ができているところで、これらの実線どうし、破線どうしの交点はx軸に平行な直線上(図の紫色の細い線)に並んでいるのが確認できます(>| もしくは |< を押して時間を止めて確認してください)。すなわちこれらの直線上には振幅の大きな波ができていることになります。そしてこれらの実線どうし、破線どうしの交点は、時間とともにこの直線上をx軸の正方向に移動していきます。これが合成波全体がx軸方向に移動していくように見える理由です。
 また実線(山)と破線(谷)が重なった部分では波が打ち消しあっているためその振幅は0となっていますが、これらの位置もx軸に平行に並んでいます(図の緑色の破線)。このことから分かるように、振幅の大きい波の通り道と振幅が小さい波の通り道とがy軸方向に一定の間隔で並んでいることになります。これがy軸方向に定常波ができるという意味です。




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