Принцип суперпозиции волн

Так как электромагнитная волна представляет собой совокупность переменных электрического и магнитного полей, то для нее выполняется принцип суперпозиции, т. е. если в среде распространяются две электромагнитные волны, то в каждой точке пространства результирующие напряженности и равны векторной сумме складываемых полей:

, (43.1)

. (43.2)

Из принципа суперпозиции следует, что волны распространяются в среде, не взаимодействуя друг с другом. Являясь одним из универсальных физических принципов, он выполняется не только для электромагнитных волн, но и для волн иной природы, например упругих волн.

Принцип суперпозиции предполагает, что возмущение среды, возникающее при наложении двух или большего числа волн, представляет собой линейную комбинацию возмущений от каждой отдельной волны. Это справедливо при условии малости амплитуды волн. При большой амплитуде среда становится нелинейной и это приводит к нарушению принципа суперпозиции. Подобная ситуация возникает при распространении в среде электромагнитных волн высокой интенсивности, излучаемых мощными лазерами. Для звуковых волн с большой амплитудой (ударных волн) принцип суперпозиции также не выполняется. В этих случаях необходимо учитывать нелинейность реакции среды на возмущение, что значительно усложняет описание распространения волн. В дальнейшем будем считать, что амплитуды волн относительно малы и нелинейными эффектами можно пренебречь.