Verschil tussen constructieve en destructieve interferentie

Belangrijkste verschil - Constructieve vs. destructieve interferentie

Constructieve en destructieve interferentie zijn verschijnselen die zich voordoen wanneer meerdere golven samenkomen. De grootste verschil tussen constructieve en destructieve interferentie is dat constructieve interferentie treedt op wanneer de verplaatsingen van de golven die elkaar ontmoeten in dezelfde richting zijn, terwijl destructieve interferentie treedt op wanneer verplaatsingen van de golven die elkaar ontmoeten in de tegenovergestelde richting zijn.

Principe van Superpositie

Constructieve en destructieve interferentie treedt op als gevolg van de principe van superpositie. Volgens dit principe, wanneer meerdere golven van hetzelfde type op een punt samenkomen, is de resulterende verplaatsing op dat punt de som van de verplaatsingen als gevolg van elk van de invallende golven.

Wanneer twee golven elkaar ontmoeten en de oscillaties van de twee golven zich in de dezelfde fase, dan zeggen we dat de twee golven oscilleren in fase. De faseverschil tussen twee golven die elkaar in fase ontmoeten is een geheel even aantal veelvoud van pi (0, 2π, 4π, ...). Als de oscillaties zich in de tegenovergestelde stadia van de cyclus bevinden, dan zeggen we dat de golven oscilleren volledig uit fase of in antiphase. Het faseverschil tussen twee golven die in antifase zijn, is een geheel oneven aantal veelvoud van pi (π, 3π, 5π, ...).

Wat is Constructieve Interferentie

Constructieve interferentie treedt op wanneer golven elkaar ontmoeten, met elk van hun verplaatsingen in dezelfde richting. Het resultaat is dat de verplaatsingen elkaar versterken en een resulterende golf vormen met een hogere amplitude dan de amplitude van een van de golven die samen het produceren. Het onderstaande diagram toont twee golven die in fase samenkomen om constructieve interferentie te produceren:

Constructieve interferentie tussen twee golven in dezelfde fase (weergegeven in rood en groen.) De resulterende golf wordt blauw weergegeven).

Wat is destructieve interferentie

Wanneer de golven die combineren hun verplaatsingen in tegengestelde richtingen hebben, heeft de resulterende geproduceerde golf een lagere amplitude. In deze gevallen is de interferentie destructief. In het onderstaande diagram zijn de invallende golven (weergegeven in rood en blauw) die zich bevinden tegenfase met elkaar combineren om de blauwe resulterende golf te vormen. Als de amplitudes van de invallende golven hetzelfde waren geweest, zouden de twee elkaar volledig opheffen en zou er geen resulterende golf zijn (dat wil zeggen dat de resulterende golf "nulamplitude" zal hebben).

Destructieve interferentie: twee invallende golven (rood en groen) die in tegenfase met elkaar zijn komen samen en produceren de blauwe resulterende golf.

Ruisonderdrukkende hoofdtelefoons vertrouwen op destructieve interferentie: wanneer een "lawaaierige" geluidsgolf wordt gedetecteerd, stoot de hoofdtelefoon een antiphase uit met de ruis. De twee golven interfereren destructief, waardoor het geluid effectief wordt "opgeheven". Anti-reflecterende coatings in brillen werken op dezelfde manier. De coating die op het glas wordt aangebracht, reflecteert het licht van de schittering terug naar het glas, zodat wanneer de schittering de "gereflecteerde schittering" ontmoet, ze destructief interfereren, waardoor de schittering wordt weggenomen.

Normaal glas (links) vergeleken met glas met een antireflectiecoating (rechts). De antireflectiecoating maakt gebruik van destructieve interferentie van lichtgolven om de verblinding te elimineren.

Interferentiepatronen

Wanneer golven van verschillende bronnen elkaar ontmoeten, hangt de interferentie op elk punt voorbij de bronnen af ​​van het faseverschil op elk van die punten. Vanwege het verschil in de afstanden die de golven nodig hebben om door te reizen naar een bepaalde plaats, zal de interferentie op sommige plaatsen constructief zijn en in andere destructief. Het diagram hieronder laat zien hoe twee golven gevormd door twee spatten in water interfereren. De groene en rode cirkels tonen de golffronten: d.w.z. ze tonen de posities van toppen van de golven.

Interferentiepatronen gevormd door twee spatten in water.

Wanneer twee toppen elkaar ontmoeten (wanneer een rode lijn een groene lijn kruist), treedt constructieve interferentie op en wordt een grotere top gevormd. Dit wordt in het bovenstaande diagram in het wit weergegeven. Sommige van deze plaatsen zijn gemarkeerd met "C" s. Waar twee troggen samenkomen, is de interferentie opnieuw constructief. Hier vormen de diepere trogvorm. Deze plaatsen worden weergegeven in het zwart en sommige van deze plaatsen zijn gemarkeerd met "T" s. Wanneer toppen en dalen elkaar raken, is de interferentie destructief. Deze plaatsen vormen "vervaagde" gebieden op het water. Sommige van deze regio's worden weergegeven met een blauwe lijn.

Verschil tussen constructieve en destructieve interferentie

Verplaatsing van incidentgolven

Wanneer constructieve interferentie treedt op, de invallende golven hebben verplaatsingen in dezelfde richting.

Wanneer destructieve interferentie treedt op, de invallende golven hebben verplaatsingen in de tegenovergestelde richtingen.

Amplitude van resulterende golven

Wanneer constructieve interferentie treedt op, de amplitude van de resulterende golf is groter dan de amplituden van de invallende golven. Daarom is de intensiteit van de resulterende golven groter dan de intensiteit van invallende golven.

Wanneer destructieve interferentie treedt op, de amplitude van de resulterende golf is kleiner dan de amplituden van de invallende golven. Daarom is de intensiteit van de resulterende golven kleiner dan de intensiteit van invallende golven.

Afbeelding met dank aan:

"Simuliertes Interferenzbild zweier punktförmiger Quellen mit gleicher Wellenlänge ..." door Dr. Schorsch (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Deze foto toont een antirelection coated window ..." door Zaereth (Eigen werk) [CC0 1.0], via Wikimedia Commons