Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,425

THE INTERFERENCE PATTERN IN A MOVING MEDIUM

Glushchenko A.G. 1 Glushchenko E.P. 1 Ustinova E.S. 2
1 Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics
2 Volga Region State University of Service
It was considered especially interference of waves generated by point sources into coherent motion of homogeneous, isotropic media. It is shown that the motion of the medium substantially alters the interference pattern, the interference pattern creates an asymmetry in the direction of motion of the medium, it is necessary to take into account in the calculation of the distribution of the direction of radiation emitters system. If the velocity of the medium increases, it increases the shift of the interference pattern. The relations for the analytical calculation of the amplitude and phase of the resulting fluctuations in view of the medium. The ratios obtained in can be used to calculate the intensity and phase distribution of the resulting oscillation in any point in space at any spatial arrangement of sources and in a random direction and velocity of the medium. The results of calculating the change in the interference pattern, the four sources of radiation while increasing the speed of the medium.
interference
the movement of the medium

Излучение разнесенных в пространстве когерентных источников сопровождается формированием интерференционной картины стационарного перераспределения интенсивности для волновых процессов любой физической природы. Расчет пространственного распределения интенсивности является классической задачей излучения акустических и электромагнитных источников и проводится в аналитическом виде обычно для двух источников в изотропных средах [1–3], и численно для более сложных конфигураций. Движение среды может существенно влиять на волновые процессы, что наиболее наглядно проявляется для акустических волн [3], поскольку скорость движения среды может быть сопоставима со скоростью распространения волн в этих средах [4–5]. Методика аналитического расчета интерференционной картины от произвольного числа источников была рассмотрена в работе [4].

Основные соотношения. Рассмотрим здесь влияние движения среды на интерференционную картину, создаваемую когерентными источниками волн glus001.wmf (рис. 1) в акустической среде, характеризуемой скоростью распространения волн glus002.wmf. Среда движется в общем случае со скоростью u под углом к оси 0y.

glus1.tif

Рис. 1. Сложение волн от четырех источников в подвижной среде

В соответствии с принципом суперпозиции суммарное давление поля в любой точке пространства P определяется суммой давлений, создаваемых каждым источником:

glus003.wmf

где glus004.wmf, glus005.wmf, glus006.wmf – это время задержки волн, проходящих пути glus007.wmf от второго, glus008.wmf третьего и glus009.wmf четвертого источников по сравнению с расстоянием, проходимом волной, распространяющейся по пути glus010.wmf от первого источника излучения. Скорости распространения для всех четырех волн от источников в направлении точки наблюдения P в общем случае различаются и определяются направлением скорости движения среды u:

glus011.wmf, glus012.wmf, glus013.wmf, glus014.wmf.

Различаются, следовательно, и волновые числа всех четырех волн:

glus015.wmf.

Углы glus016.wmf направлений распространения каждой из волн от источников в точку наблюдения P, определяются соотношениями (рис. 1):

glus017.wmf,

glus018.wmf,

glus019.wmf,

glus020.wmf,

где расстояния от источников до точки наблюдения:

glus021.wmf,

glus022.wmf.

При наложении когерентных волн в точке P возникает результирующая волна с той же частотой и амплитудой волны определяемой соотношением:

glus023.wmf

glus024.wmf

Фаза результирующего колебания определяется в виде:

glus025.wmf

Интенсивность волнового процесса в точке P может быть представлена в виде:

glus025a.wmf

Максимальная интенсивность

glus026.wmf

будет наблюдаться в тех точках, для которых одновременно выполняются соотношения glus027.wmf glus028.wmf. При равной интенсивности всех источников glus029.wmf имеем соотношение:

glus030.wmf

Отметим, что полученные соотношения могут быть использованы для расчета распределения интенсивности и фазы результирующего колебания в любой точке пространства при любом пространственном расположении источников. На рис. 2 показано влияние скорости движения среды (при glus031.wmf) на распределение интенсивности интерференционной картины, создаваемой источниками, расположенными в вершинах прямоугольника (рис. 1).

glus2.tif

Рис. 2. Пространственная зависимость распределения интенсивности от относительной скорости движения среды

Выводы

Движение среды формирует асимметрию интерференционной картины отдельных источников (различимых на картине распределения интенсивности до скорости движения среды glus032.wmf) в направлении движения среды. С ростом скорости движения среды растет «снос» интерференционной картины. Таким образом, движение среды существенно меняет интерференционную картину, что необходимо учитывать при расчете диаграммы направленности системы излучателей.