Основное различие - конструктивное и разрушительное вмешательство

Конструктивная и деструктивная интерференция - это явления, возникающие при встрече нескольких волн. В главное отличие между конструктивным и деструктивным вмешательством заключается в том, что конструктивная интерференция возникает, когда смещения встречающихся волн происходят в одном направлении, в то время как деструктивная интерференция возникает, когда встречные волны смещаются в противоположных направлениях..

Принцип суперпозиции

Конструктивная и деструктивная интерференция возникает из-за принцип суперпозиции. Согласно этому принципу, когда несколько волн одного типа встречаются в одной точке, результирующее смещение в этой точке является суммой смещений, вызванных каждой из падающих волн..

Когда две волны встречаются и колебания двух волн находятся на одной стадии, мы говорим, что две волны колеблются. в фазе. В разность фаз между двумя волнами, которые встречаются синфазно, является целым четным числом, кратным пи (0, 2π, 4π,…). Если колебания находятся на противоположных стадиях цикла, то мы говорим, что волны колеблются. полностью не в фазе или в противофазе. Разность фаз между двумя противофазными волнами равна целому нечетному числу, кратному пи (π, 3π, 5π,…).

Что такое конструктивное вмешательство

Конструктивная интерференция возникает при встрече волн, каждое из которых смещается в одном направлении. В результате смещения усиливают друг друга, образуя результирующую волну с более высокой амплитудой, чем амплитуда любой из волн, которые объединяются, чтобы произвести ее. На приведенной ниже диаграмме показаны две волны, встречающиеся в фазе, чтобы создать конструктивную интерференцию:

Конструктивная интерференция между двумя волнами в одной фазе (показаны красным и зеленым. Результирующая волна показана синим).

Что такое деструктивное вмешательство

Когда объединяющиеся волны смещаются в противоположных направлениях, результирующая волна имеет меньшую амплитуду. В этих случаях вмешательство является деструктивным. На диаграмме ниже падающие волны (показаны красным и синим цветом), которые находятся в противофаза друг с другом, объедините, чтобы сформировать синюю результирующую волну. Если бы амплитуды падающих волн были одинаковыми, эти две волны полностью компенсировали бы друг друга, и не было бы результирующей волны (т.е. результирующая волна будет иметь «нулевую амплитуду»).

Деструктивная интерференция: две падающие волны (красная и зеленая), которые находятся в противофазе друг с другом, встречаются, образуя синюю результирующую волну.

Наушники с шумоподавлением полагаться на деструктивное вмешательство: при обнаружении «шумной» звуковой волны наушники излучают волну в противофазе с шумом. Две волны деструктивно интерферируют, эффективно «нейтрализуя» шум. Антибликовые покрытия в очках работают точно так же. Покрытие, нанесенное на стекло, отражает свет от бликов обратно к стеклу, так что, когда блики встречаются с «отраженными бликами», они деструктивно интерферируют, подавляя блики.

Обычное стекло (слева) по сравнению со стеклом с антибликовым покрытием (справа). Антибликовое покрытие использует деструктивную интерференцию световых волн для подавления бликов.

Образцы интерференции

Когда волны от разных источников встречаются, интерференция в каждой точке за пределами источников зависит от разности фаз в каждой из этих точек. Из-за разницы в расстояниях, которые волны должны пройти, чтобы добраться до определенного места, интерференция будет в одних местах конструктивной, а в других - разрушительной. На диаграмме ниже показано, как две волны, образованные двумя брызгами воды, интерферируют. Зеленые и красные кружки показывают волновые фронты: т.е. они показывают положение гребней волн.

Интерференционные картины, образованные двумя брызгами воды.

Когда два гребня встречаются (когда красная линия пересекает зеленую линию), возникает конструктивная интерференция и образуется гребень большего размера. Это показано белым цветом на диаграмме выше. Некоторые из этих мест отмечены буквой «C». Там, где встречаются две впадины, интерференция опять же конструктивна. Здесь образуются более глубокие впадины. Эти места показаны черным, а некоторые из них отмечены буквами «Т». Когда гребни и впадины встречаются, интерференция разрушительна. Эти места образуют на воде «размытые» участки. Некоторые из этих регионов показаны синей линией.

Разница между конструктивным и деструктивным вмешательством

Смещение падающих волн

Когда конструктивное вмешательство происходит смещение падающих волн в том же направлении.

Когда деструктивное вмешательство происходит смещение падающих волн в противоположных направлениях.

Амплитуда возникающих волн

Когда конструктивное вмешательство возникает, амплитуда результирующей волны больше, чем амплитуды падающих волн. Следовательно, интенсивность возникающих волн больше, чем интенсивность падающих волн.

Когда деструктивное вмешательство возникает, амплитуда результирующей волны меньше амплитуд падающих волн. Следовательно, интенсивность образующихся волн меньше, чем интенсивность падающих волн.

Изображение предоставлено:

«Simuliertes Interferenzbild zweier punktförmiger Quellen mit gleicher Wellenlänge…» доктора Шорша (собственная работа) [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

«На этой фотографии показано окно с антибликовым покрытием…» Зерет (собственная работа) [CC0 1.0], через Wikimedia Commons