波會相加
兩顆撞球無法占據同一位置——它們會相撞。但兩個波可以,而且它們只是單純相加。疊加原理說:在兩個波重疊之處,每一點的總位移等於兩個波各自單獨會造成的位移之和。波峰加波峰得到更高的波峰;波峰加波谷則部分抵消。
建設性與破壞性干涉
當兩個同頻率的波持續重疊,結果就是干涉。若它們同相位抵達——波峰對波峰——便加強成更大的波:建設性干涉(相長干涉)。若它們恰好反相位抵達——波峰對波谷、相差半個波長——便相互抵消:破壞性干涉(相消干涉)。振幅相等時甚至能抵消成寂靜與黑暗。
\Delta r = m\lambda \;\text{(constructive)}, \qquad \Delta r = \left(m + \tfrac{1}{2}\right)\lambda \;\text{(destructive)}
對兩個同相位波源而言,抵達某點的路徑差 Δr 決定了結果;m = 0, 1, 2, …
關鍵概念是路徑差。兩個同調波源沿兩條路徑把波送到某一點;若其中一條路徑恰好長了整數個波長,兩波便同步抵達(建設性)。若長了半整數個波長,則反相抵達(破壞性)。在空間中橫向掃過,你會依序經過交替的響與靜——或亮與暗——的條紋。
看見干涉圖樣
要看到穩定的圖樣,波源必須同調——頻率相同且相位關係固定。兩支接到同一訊號的喇叭符合條件;兩個隨機的噪音則不符(它們的圖樣會閃爍模糊而消失)。同樣的雙波源幾何,若改用光來做,就是著名的雙狹縫實驗。