Интерференция и дифракция - это тесно связанные понятия, однако, по сути, это два разных типа волн, которые происходят из разных источников. Когда встречаются две волны из разных точек происхождения, две отдельные длины волн объединяются, чтобы сформировать одну волну. Это называется интерференционной волной.
Когда волна достигает отверстия или препятствия, это влияет на направление, в котором волна распространяется, и результирующая волна известна как дифракционная волна. Важно отметить, что интерференционные волны действительно возникают только тогда, когда есть один или два источника волн, а когда их три или больше, результатом почти всегда являются дифракционные волны.
Интерференция против дифракции
В разница между интерференцией и дифракцией составляет появление их волн. Интерференция возникает, когда световые волны объединяются в двух разных отправных точках. А дифракция возникает из-за наложения подчиненных длин волн. Интенсивность края интерференции всегда одинакова. И наоборот, дифракция имеет странные полосы.
Таблица сравнения интерференции и дифракции (в табличной форме)
| Параметр сравнения | Вмешательство | Дифракция |
|---|---|---|
| Количество исходных точек | Две разные точки | Три или больше |
| Интенсивность апекса волны | Все вершины равны | Разнообразный |
| Ширина бахромы | Равный | Неравный |
| Интенсивность впадины волны | Совершенно ничего | Неизвестный и разнообразный |
| Первичная или вторичная волна | Всегда из первоисточника | Изменено из первичной волны |
Что такое помехи?
Интерференция возникает, когда две волны, исходящие из двух разных точек, взаимодействуют друг с другом и объединяются, чтобы создать совершенно другую форму волны.
Две волны, у которых идеально совмещены пики и впадины, называются «синфазными», а амплитуды волн просто складываются, чтобы создать результирующую форму волны.
Когда гребни двух волн складываются вместе, это называется конструктивной интерференцией, и амплитуда результирующей формы волны будет суммой амплитуд гребней исходных волн.
Когда волны не синхронизированы, а гребни и впадины перекрываются, говорят, что они «не в фазе».
Если волны полностью рассинхронизированы, то есть в ста восьмидесяти градусах друг от друга, а амплитуды пика и впадины противоположных волн равны, они будут нейтрализовать друг друга в так называемой деструктивной интерференции.
Если вы подумаете об этом в контексте попытки переместить большой предмет мебели.
Если два человека будут толкать с одного конца, это конструктивное вмешательство, поскольку оно создаст больше силы, чем один человек, однако, если два человека будут толкать с противоположных концов, мебель останется неподвижной, так же как нет волны. амплитуда с деструктивной интерференцией.
В контексте световых волн также важно отметить, что интерференционная волна будет показывать постоянную и одинаковую ширину между светлыми и темными областями при проецировании на экран.
Что такое дифракция?
В физике дифракция - это когда волны огибают небольшие препятствия, такие как звуковые волны, идущие за угол, или когда волны распространяются после прохождения через небольшое отверстие.
Вторичные волновые формы, возникающие после прохождения препятствия или мимо него, будут отличаться от исходных, потенциально с множеством различных фаз и амплитуд.
Дифракция возникает только на значительном уровне, когда размер зазора сравним с длиной волны, и, учитывая, что большинство длин волн очень малы, чем меньше зазор, тем более очевидна дифракция.
Чтобы вообразить это, представьте себе волны зыби из океана, выходящие на берег в узкое каменистое отверстие. Затем сравните это с волнами зыби, попадающими в устье или пристань для яхт.
В примере волны, проходящей через узкое отверстие, вы увидите, как округлая форма волны распространяется в водоем с другой стороны отверстия, форма отличается от плоской формы волны, которая первоначально входила в отверстие.
Это можно сравнить с пристанью для яхт, где у нас могут быть большие водоемы, движущиеся из океана в пристань, но размер отверстия означает, что вода внутри марины практически не нарушается возникающими дифракционными волнами.
Дифракционные волны не возникают, когда частицы проходят через щели или вокруг объекта, вместо этого они продолжают двигаться по своей первоначальной траектории, не измененной внешними обстоятельствами.
Дифракционные волны также имеют множество различных пиковых интенсивностей из-за множества взаимодействующих различных форм волн, а также из-за наличия нескольких точек источника (более трех), которые должны присутствовать, чтобы образовалась дифракционная волна.
Одно интересное явление заключается в том, что если дифракционная волна проходит через два различных промежутка, мы увидим интерференционную картину на другой стороне, поскольку эти два промежутка действуют как две новые точки источника.
Основные различия между интерференцией и дифракцией
- Интерференционные волны возникают из двух различных точек источника, в то время как дифракционные волны возникают из трех или более.
- Интенсивности вершин интерференционных волн однородны и равны, однако интенсивности дифракционной волны различны и неодинаковы, так как они являются суммой множества различных волн.
- В интерференционной волне ширина полосы также будет одинаковой, тогда как с дифракционными волнами мы можем видеть несовместимые ширины полос.
- Минимум интерференционной волны всегда будет равен нулю, тогда как впадина дифракционной волны может иметь любое количество возможностей из-за множества объединяющих волн.
- Интерференционные волны также происходят от первичного источника или причины волны, например, от камня, брошенного в бассейн с водой, тогда как дифракционные волны возникают как вторичные волны после того, как первичные волны проходят через отверстие или от объекта.
Вывод
Основное различие между двумя типами волн заключается в том, как они оба сформированы. Интерференционные волны происходят от исходного источника волны, тогда как дифракционные волны - это вторичные волны, которые появляются, когда волна взаимодействует с препятствием.
Наблюдая за взаимодействием интерференционных и дифракционных волн друг с другом, у нас есть инструмент, позволяющий глубже понять законы нашей Вселенной, в том числе в квантовой физике с помощью эксперимента с двумя щелями.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
