Радиоволны складываются

Глядя на волнующуюся морскую поверхность, можно заметить еще одно свойство волн, очень важное в радиолокации.

И могучие морские валы, и местное волнение от только что прошедшего парохода либо упавшего в воду камня — все эти волновые движения могут протекать одновременно и при этом каждое из них друг другу не мешает, будто совершается только одно такое движение, и его путь не пересекается другими. Как и волны различных радиостанций, они сохраняют свой «рисунок», свою дорогу. Но попробуйте проследить за одной лишь капелькой, взятой из массы воды, в «точке» пересечения волн всех этих трех движений. Она ведь участвует во всех волновых процессах одновременно. Вот она поднимается на гребень колоссальной волны, но в то же время опускается во впадину мелкого волнения, ряд волн которого умещается на гребне. Движения капельки показывают, что волны накладываются одна на другую. В некоторых случаях это приводит к интересным результатам.

Представьте себе, что невдалеке от береговой полосы на пути морской волны лежит островок, разрезающий волну надвое. Образующиеся волны огибают остров и вновь встречаются под некоторым небольшим углом. Если в каком-то месте встречаются два гребня, то вода взлетает на удвоенную высоту, если же встречаются две впадины, то получается двойное углубление. А что получается, если встречаются гребень и впадина? В этом случае они взаимно уничтожают друг друга, поверхность моря остается спокойной.

В тех случаях, когда две волны, складываясь, усиливают свое действие, говорят, что они находятся в фазе. В случае когда они уничтожают друг друга — в противофазе. {26}

Взаимодействие волн называют интерференцией. Это слово означает «помеха». Имеется в виду случай взаимного уничтожения волн. Сущность этого явления заключается в сложении волн.

Интерференция — это характерное свойство любого волнового движения. Можно было бы привести многочисленные примеры интерференции звуковых и особенно световых волн. Но и у радиоволн это свойство наблюдает радиослушатель. Слушая передачи на коротких волнах, иногда замечаешь, что передача какой-нибудь далекой станции то шумно «врывается» в комнату, то затихает без видимой причины.

Это явление «замирания» вызывается интерференцией радиоволн. Дело в том, что радиосигналы приходят к антенне радиоприемника не одним, а многими путями. Представьте себе, что две такие «дороги» сильно отличаются по своей длине. Тогда две радиоволны могут прийти к месту приема в самых различных фазах.

Работа двух пильщиков хорошо иллюстрирует интерференцию. Если оба они воздействуют на пилу «в фазе», работа идет легко. Если же пильщики тянут рукоятки в разные стороны, то их усилия складываются «в противофазе», пила не двигается с места.

«Гребни» и «впадины» каждой волны могут усилить друг друга либо уничтожить совсем, могут сложиться в каком-то среднем положении. Если по каким-то причинам длина путей будет меняться, то наверняка будут меняться и фазы в месте приема. Ясно, что слышимость радиопередачи будет в этом случае колебаться. Так и случается в действительности.

В радиолокации интерференция используется специально для создания направленного излучения радиоволн. Этот принцип лежит в основе конструирования ряда антенн. Устройство этих антенн должно обеспечить посылку по возможности всей электромагнитной энергии в одном, нужном радиолокатору направлении. Именно в этом направлении происходит сложение, усиление волн. Распространению во всех остальных, «вредных» направлениях мешает взаимное уничтожение волн. Таким образом, удается собрать всю энергию передатчика в луч.