不管是海浪、声波还是电磁波,具体是什么样的波无关紧要,当它们彼此相遇时,产生的几何形状都是一样的:双曲线。一种神秘而有趣的曲线,可以无穷延伸,但却永远也越不过界限,它的实际应用超乎想象。
在一个装有薄薄一层水的水槽中,指针在水面上振动可以产生环形波纹,就好比向一池水中投一块石子可以产生波纹一样。如果两个指针在里面同步(频率和位相相同,可以理解为步调一致)振动且振幅相同的话,那么,每个指针都会产生一圈圈的波纹,从中心向四周扩散开去,波峰和波谷交替前进。
这两列波相遇,彼此叠加,形成所谓的干涉图样(图1)。其中在一些位置出现相长干涉(constructive interference),在另外一些位置则会出现相消干涉(destructive interference)。如果两列波传播到某点的位相恰好相反时,它们叠加后的振幅为0,即发生相消干涉,比如一列波纹的波峰与另一列波纹的波谷相叠加的地方。把发生相消干涉的地方连接起来的线称为节线,水在这些地方是不动的。而在两个波峰相叠加或者是两个波谷相叠加的地方,振幅增加一倍,即发生相长干涉。把发生相长干涉的地方连接起来的线称为腹线,由波纹振动幅度最大的点组成。