Interferencja i dyfrakcja fal

1.Zasada superpozycji

Jeśli w tym samym miejscu spotykają się fale, wychylenie ośrodka jest sumą wychyleń wywołanych przez każdą z nich osobno. To właśnie ta zasada wyjaśnia powstawanie interferencji, czyli wzmocnień i wygaszeń.

2.Interferencja fal

Zjawisko nakładania się fal prowadzące do trwałego układu miejsc wzmocnienia i wygaszenia, gdy fale mają zgodne częstotliwości i stałą różnicę faz. Występuje dla fal mechanicznych i elektromagnetycznych.

3.Wzmocnienie interferencyjne

Powstaje wtedy, gdy fale spotykają się zgodnie fazowo, czyli grzbiet z grzbietem albo dolina z doliną. Wypadkowa amplituda jest większa niż amplituda pojedynczej fali.

4.Wygaszenie interferencyjne

Powstaje wtedy, gdy fale spotykają się w przeciwfazie, na przykład grzbiet jednej fali nakłada się na dolinę drugiej. Wypadkowa amplituda maleje, a przy jednakowych amplitudach może spaść do zera.

5.Fale spójne

To fale o tej samej częstotliwości i stałej różnicy faz. Tylko takie fale mogą dawać wyraźny, trwały obraz interferencyjny, bo układ wzmocnień i wygaszeń nie zmienia się chaotycznie w czasie.

6.Dyfrakcja

Ugięcie fali na przeszkodach i przy przejściu przez szczeliny. Po przejściu przez wąską szczelinę fala nie biegnie już tylko prosto, ale rozchodzi się także na boki.

7.Szczelina

Wąski otwór, przez który przechodzi fala. Gdy jego rozmiar jest porównywalny z długością fali, dyfrakcja jest wyraźna i za szczeliną fala silnie się rozchodzi.

8.Długość fali

Odległość między dwoma najbliższymi punktami drgającymi zgodnie, na przykład między kolejnymi grzbietami. Wpływa na to, jak silnie obserwujemy dyfrakcję: dłuższe fale łatwiej ulegają ugięciu.

9.Amplituda fali

Maksymalne wychylenie punktu ośrodka od położenia równowagi. W interferencji amplituda wypadkowa zależy od tego, jak amplitudy i fazy spotykających się fal sumują się.

10.Powierzchnia falowa

Zbiór punktów, do których fala dotarła w tej samej chwili i które drgają w tej samej fazie. Pomaga opisywać rozchodzenie się fal i zrozumieć, czemu za szczeliną fala może zmieniać kierunek rozchodzenia.

11.Fala poprzeczna

Fala, w której drgania ośrodka są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Przykładem jest fala na napiętej linie; światło także ma charakter fali poprzecznej.

12.Fala podłużna

Fala, w której drgania ośrodka zachodzą wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali. Typowym przykładem jest dźwięk w powietrzu, gdzie występują zagęszczenia i rozrzedzenia.

13.Prążki interferencyjne

Naprzemienne obszary wzmocnienia i wygaszenia widoczne na ekranie lub w przestrzeni. Dla światła są to zwykle jasne i ciemne pasy, a dla dźwięku – miejsca głośniejsze i cichsze.

14.Obraz dyfrakcyjny

Układ maksimów i minimów natężenia powstający wskutek dyfrakcji. Pokazuje, że fala po przejściu przez szczelinę rozchodzi się szerzej i może następnie interferować sama ze sobą.

15.Interferencja światła

Nakładanie się fal świetlnych prowadzące do powstawania jasnych i ciemnych obszarów. Jest jednym z dowodów falowej natury światła.

16.Dyfrakcja dźwięku

Zdolność fal dźwiękowych do uginania się na krawędziach i omijania przeszkód. Dzięki temu można usłyszeć dźwięk nawet wtedy, gdy źródło nie jest widoczne bezpośrednio.