Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний частиц среды, называется интерференцией.

Выясним, при каких условиях наблюдается интерференция волн. Для этого будем непрерывно создавать волны на поверхности воды в двух каких-нибудь её точках. Для этого в непосредственной близости к поверхности воды поместим концы двух проволочек, приделанных к упругой металлической пластинке.

При колебании пластинки концы проволочек будут периодически погружаться в воду и возбуждать колебания, распространяющиеся в виде волн одинаковой длины по её поверхности. Каждая из проволочек возбуждает свою систему волн. Две системы волн, налагаясь одна на другую, будут взаимодействовать. В результате на поверхности воды возникает определённое, неизменное во времени распределение амплитуд колебаний, которое называют интерференционной картиной.

Для дальнейшего важно, чтобы две системы волн были согласованы, то есть чтобы при одинаковой длине они выходили из центров колебания в одинаковых фазах. Такие волны называются когерентными.

В данном опыте когерентность обеспечена тем, что оба конца проволоки периодически касаются поверхности воды одновременно — волны оставляют центры колебания в одинаковых фазах.

В любой точке на поверхности воды будут складываться колебания, вызванные двумя волнами. Однако результат сложения этих волн, приходящих в данную точку, зависит от разности фаз между ними. Для решения вопроса о том, в каких фазах встретятся в данной точке интерферирующие волны, нужно учесть разность хода этих волн. Пусть нас интересует результат наложения волн в точке, находящейся на расстоянии r ₁ от первого источника волн и на расстоянии r ₂ от второго источника.

Расстояние Δ r = r ₂ – r ₁, называется разностью хода волн. Если источники волн колебались в одинаковых фазах, то при разности хода, равной целому числу длин волн или чётному числу полуволн, в данную точку волны будут приходить в одинаковых фазах и при сложении их в этой точке возникает усиление колебаний:

Если разность хода окажется равной нечётному числу полуволн, то волны от источников придут в эту точку в противоположных фазах и в ней произойдёт ослабление колебаний:

Когда мы с вами только начинали изучать волновое движение, мы говорили о том, что в процессе распространения волн происходит перенос энергии без переноса вещества. Возникает логичный вопрос, что происходит с этой энергией при гашении волн друг другом? Может быть, она превращается в другие формы, и в минимумах интерференционной картины выделяется тепло? Оказывается нет. Наличие минимума в данной точке интерференционной картины означает, что энергия сюда совсем не поступает. Вследствие интерференции происходит перераспределение энергии в пространстве. Она не распределяется равномерно по всем частицам среды, а концентрируется в максимумах за счёт того, что в минимумы не поступает вовсе.

Ярким примером интерференции волн служит стоячая волна. Для её получения возьмём нить, один конец которой привязан к молоточку звонка, а к другому концу через блок подвешена маленькая гирька.

Частицы нити передают друг другу колебания от молоточка, и волна распространяется до блока, вызывая вынужденные колебания груза. Эти колебания порождают отражённую волну той же частоты. Таким образом, каждая точка нити участвует в двух колебаниях, которые приходят с разных сторон. Если изменять расстояние от молоточка до блока, то можно наблюдать, как при некоторых расстояниях возникают стоячие волны.