Interferens (vågrörelse)

Inom fysiken är interferens en effekt av vågfunktioner. En enskild våg kan interferera med sig själv, men det är ändå en addition av två vågor (se Young's slits experiment). Två vågor interfererar alltid, även om resultatet av additionen är komplicerat eller inte anmärkningsvärt.

Något som händer när två eller flera vågor befinner sig i samma utrymme. Ibland går toppen av en våg samman med toppen av en annan våg, så att den resulterande toppen blir dubbelt så hög. Ibland faller toppen av en våg in i en annan vågs dalgång, och ytan blir då platt. När vågor lägger till sina effekter kallas det för positiv interferens eller konstruktiv interferens. När en våg subtraherar från den andra vågens effekter kallas det negativ interferens eller destruktiv interferens.

Om två personer trycker på en bil i samma riktning, kan de flytta bilen bättre än om någon av dem gör det ensam. Det skulle vara positiv interferens. Om två personer med samma styrka trycker på bilen från motsatta håll skulle den inte flyttas av någon av dem. Det skulle vara negativ interferens.

När två stenar träffar en damm samtidigt störs deras vågor av varandra.Zoom
När två stenar träffar en damm samtidigt störs deras vågor av varandra.

Konstruktiva störningar

Konstruktiv interferens uppstår när två eller flera vågor befinner sig i samma utrymme och är i fas. När detta sker adderas vågornas amplituder till varandra och summan är större än amplituden hos någon av vågorna för sig själva. Detta gör att vågorna framstår som mer intensiva.

Vid tiden = 0 rör sig en vågtopp från vänster och en annan våg från höger.
Vid tid = 1 möts de två vågtopparna i mitten.
Vid tid = 2 har de två vågorna var och en fortsatt att röra sig framåt och dyker upp igen på sina ursprungliga höjder.

Destruktiva störningar : När toppen av en våg möter botten av en annan våg i mitten, förblir vattnet platt.Zoom
Destruktiva störningar : När toppen av en våg möter botten av en annan våg i mitten, förblir vattnet platt.

Konstruktiv störning : När topparna av två vågor möts i mitten uppstår en högre våg.Zoom
Konstruktiv störning : När topparna av två vågor möts i mitten uppstår en högre våg.

Destruktiva störningar

Destruktiv interferens uppstår när två eller flera vågor befinner sig på samma plats och är ofasade. När detta sker adderas vågornas amplituder till varandra och summan är mindre än amplituden för någon av vågorna var för sig. Detta gör att vågorna verkar mindre intensiva.

Vid tiden = 0 rör sig en vågtopp in från vänster och en vågdal in från höger.
Vid tid = 1 har de två vågorna mötts i mitten. Vågkrönet (toppen) fyller ut vågdalarna.
Vid tid = 2 har de två vågorna rört sig i sin ursprungliga riktning och var och en av dem dyker upp igen.

Exempel på störningar

Efter ett regn kan man ofta se mönster när lite olja flyter ovanpå vattenpölarna. Färgerna kommer att vara i följande ordning: rött, orange, gult, grönt, blått och violett. Var och en av dessa ljusfärger har sin egen våglängd, och olika delar av oljan har olika tjocklek. En del av ljuset från solen studsar mot den övre ytan, med andra ord studsar det mot oljan. En del av solljuset studsar från vattnets ovansida. Ljusvågorna från oljeytan och ljuset från vattenytan möts tillbaka i luften och interfererar. För varje tjocklek på oljeskiktet kommer en del av ljusvågorna att addera och en del kommer att subtrahera, så resultatet blir att en färg av ljuset kommer att vara starkast där.

När två mycket polerade glasskivor pressas ihop kan avståndet mellan de två bitarna ibland ändras från plats till plats. När detta händer kallas mönstret som visas för "Newtons ringar". När diabilder läggs mellan två tunna glasskivor för att visas i en diaprojektor är den här typen av mönster ett stort problem. Samma problem kan dyka upp när två mikroskopglas sätts ihop.

Hörlurar med brusreducering använder destruktiva störningar för att stänga ute buller från omgivningen.

·        

Olja på vatten skapar ett interferensmönster i spektrumets färger.

·        

Newtons ringar

·        

Interferens ger upphov till ett ljusspel på en såpbubbla.

Frågor om fysik

Här är ett diagram över den typ av sak som ger upphov till vissa typer av ljusinterferens. Avståndet mellan den övre glasbiten och den nedre glasbiten blir större nära ytterkanterna.

En enklare lösning skulle vara att ha två plana glasbitar som är i kontakt med varandra längs en kant och en smal vinkel mellan deras två sidor. Om avståndet mellan den övre ytan på den första glasbiten och den övre ytan på den andra glasbiten vid en viss punkt är sådant att de ljusstrålar som reflekteras från var och en av dem är synkroniserade eller i fas, kommer det reflekterade ljuset att vara starkt, men om de två strålarna är en halv cykel ur fas kommer de två strålarna att upphäva varandra och det reflekterade ljuset kommer inte att vara starkt.

En böjd glasskiva över en platt glasskivaZoom
En böjd glasskiva över en platt glasskiva

Två plana glasbitar som bildar en snäv vinkel med varandra.Zoom
Två plana glasbitar som bildar en snäv vinkel med varandra.

Frågor och svar

F: Vad är interferens inom fysiken?



S: Interferens inom fysiken är effekten av vågfunktioner.

F: Kan en enskild våg interferera med sig själv?



S: Ja, en enskild våg kan interferera med sig själv.

F: När två vågor befinner sig i samma utrymme, interfererar de då alltid?



S: Ja, två vågor interfererar alltid när de befinner sig i samma rum.

F: Vad är positiv interferens?



S: Positiv interferens, även känd som konstruktiv interferens, uppstår när vågor adderar sina effekter.

F: Hur definieras negativ interferens?



S: Negativ interferens, även kallad destruktiv interferens, uppstår när en våg subtraherar från den andra vågens effekter.

F: Kan du ge ett exempel på positiv interferens?



S: Ja, om två personer knuffar på en bil i samma riktning kommer de att flytta bilen bättre än om en av dem gör det ensam. Det skulle vara positiv interferens.

F: Vad är ett exempel på negativ interferens?



S: Om två personer med samma styrka knuffar bilen från motsatta håll, kommer den inte att flyttas av någon av dem. Det skulle vara negativ interferens.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3