Belangrijkste verschil - Constructieve versus destructieve interferentie

Constructieve en destructieve interferentie zijn verschijnselen die plaatsvinden wanneer meerdere golven elkaar ontmoeten. 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 richtingen zijn.

Principe van superpositie

Constructieve en destructieve interferentie treedt op als gevolg van de principe van superpositie. Volgens dit principe is wanneer meerdere golven van hetzelfde type elkaar op een punt ontmoeten, 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 zijn in hetzelfde stadium, dan zeggen we dat de twee golven oscilleren in fase. De faseverschil tussen twee golven die in fase samenkomen is een geheel even veelvoud van pi (0, 2π, 4π, …). Als de oscillaties zich in de tegenovergestelde fasen van de cyclus bevinden, dan zeggen we dat de golven oscilleren helemaal uit fase of in tegenfase. Het faseverschil tussen twee golven die in tegenfase zijn, is een geheel oneven veelvoud van pi (π, 3π, 5π, …).

Wat is constructieve interferentie?

Constructieve interferentie treedt op wanneer golven elkaar ontmoeten en elk van hun verplaatsingen in dezelfde richting hebben. 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 deze gecombineerd 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 weergegeven in blauw).

Wat is destructieve interferentie?

Wanneer de golven die combineren hun verplaatsingen in tegengestelde richtingen hebben, heeft de resulterende 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 in antifase met elkaar, combineer 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 (d.w.z. de resulterende golf zal "nulamplitude" hebben).

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

Ruisonderdrukkende hoofdtelefoon vertrouwen op destructieve interferentie: wanneer een "lawaaierige" geluidsgolf wordt gedetecteerd, zendt de hoofdtelefoon een golf uit in tegenfase met de ruis. De twee golven interfereren destructief, waardoor het geluid effectief wordt "opgeheven". Antireflectiecoatings in glazen werken op dezelfde manier. De coating die op het glas is aangebracht, reflecteert het licht van de schittering terug naar het glas, zodat wanneer de schittering de "gereflecteerde schittering" ontmoet, ze destructief interfereren en de schittering opheffen.

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

Interferentiepatronen

Wanneer golven van verschillende bronnen elkaar ontmoeten, hangt de interferentie op elk punt buiten de bronnen af ​​van het faseverschil op elk van die punten. Vanwege het verschil in de afstanden die de golven moeten afleggen om een ​​bepaalde plaats te bereiken, zal de interferentie op sommige plaatsen constructief zijn en op andere destructief. Het onderstaande diagram 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 de 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. In het bovenstaande diagram is dit in het wit weergegeven. Sommige van deze plaatsen zijn gemarkeerd met 'C's. Waar twee troggen elkaar ontmoeten, is de interferentie weer constructief. Hier vormen zich diepere troggen. Deze plaatsen zijn in het zwart weergegeven en sommige van deze plaatsen zijn gemarkeerd met "T"-en. Wanneer toppen en dalen elkaar ontmoeten, is de interferentie destructief. Deze plekken vormen “wazige” 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 optreedt, hebben de invallende golven verplaatsingen in dezelfde richting.

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

Amplitude van resulterende golven

Wanneer constructieve interferentie optreedt, is de amplitude van de resulterende golf 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 optreedt, is de amplitude van de resulterende golf 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 raam met antireflectiecoating…" door Zaereth (Eigen werk) [CC0 1.0], via Wikimedia Commons