Girişim, Kırınım ve Süperpozisyon Prensibi

Girişim, dalgalar birbiriyle etkileşime girdiğinde, kırılma ise bir dalga açıklıktan geçtiğinde gerçekleşir. Bu etkileşimler, üst üste binme ilkesine tabidir. Girişim, kırınım ve süperpozisyon ilkesi, dalgaların çeşitli uygulamalarını anlamak için önemli kavramlardır.

İki dalga etkileşime girdiğinde, süperpozisyon ilkesi, dalga fonksiyonu iki ayrı dalga fonksiyonunun toplamıdır. Bu fenomen genellikle şu şekilde tanımlanır: girişim.

Suyun bir su küvetine damladığı bir durumu düşünün. Suya çarpan tek bir damla varsa, su üzerinde dairesel bir dalgalanma dalgası oluşturur. Bununla birlikte, başka bir noktada su damlamaya başlasaydınız, Ayrıca benzer dalgalar yapmaya başlayın. Bu dalgaların çakıştığı noktalarda, ortaya çıkan dalga önceki iki dalganın toplamı olacaktır.

Bu sadece dalga fonksiyonunun doğrusal olduğu, yani x ve t sadece ilkine güç. Uymayan doğrusal olmayan elastik davranış gibi bazı durumlar Hook kanunu, bu duruma uymaz, çünkü doğrusal olmayan bir dalga denklemine sahiptir. Ancak fizikte ele alınan hemen hemen tüm dalgalar için bu durum geçerlidir.

Açık olabilir, ancak bu prensipte benzer türdeki dalgaları da açıkça belirtmek iyi olabilir. Açıkçası, su dalgaları elektromanyetik dalgalara müdahale etmeyecektir. Benzer dalga türleri arasında bile, etki genellikle hemen hemen (veya tam olarak) aynı dalga boyundaki dalgalarla sınırlıdır. Girişimi içeren deneylerin çoğu, dalgaların bu bakımlardan aynı olmasını sağlar.

Sağdaki resim iki dalgayı ve onların altında bu iki dalganın paraziti göstermek için nasıl birleştirildiğini göstermektedir.

Tepeler çakıştığında, süperpozisyon dalgası maksimum yüksekliğe ulaşır. Bu yükseklik, genliklerinin toplamıdır (veya başlangıç ​​dalgalarının eşit genliğe sahip olması durumunda genliklerinin iki katı). Aynı şey oluklar üst üste geldiğinde ve sonuçtaki negatif genliklerin toplamı olan bir oluk oluşturduğunda da olur. Bu tür bir müdahale denir yapıcı girişim çünkü toplam genliği arttırır. Bir başka canlandırılmamış örnek, resmin üzerine tıklayarak ve ikinci görüntüye ilerleyerek görülebilir.

Alternatif olarak, bir dalganın tepesi başka bir dalganın oluğu ile çakıştığında, dalgalar birbirini bir dereceye kadar iptal eder. Dalgalar simetrik ise (yani aynı dalga fonksiyonu, ancak bir faz veya yarım dalga boyu ile kaydırılırsa), birbirlerini tamamen iptal ederler. Bu tür bir müdahale denir yokedici girişim ve sağdaki grafikte veya bu resme tıklayıp başka bir temsile ilerleyerek görüntülenebilir.

Bir su küvetindeki daha önceki dalgalanmalarda, bu nedenle, girişim dalgaları her bir dalgadan daha büyüktür ve dalgaların her birini iptal ettiği bazı noktalar diğer dışarı.

Özel bir müdahale durumu kırınım ve bir dalga bir açıklığın veya kenarın bariyerine çarptığında gerçekleşir. Engelin kenarında bir dalga kesilir ve dalga önlerinin kalan kısmı ile girişim efektleri oluşturur. Neredeyse tüm optik fenomenler bir tür diyaframdan geçen ışığı içerir - bir göz, bir sensör, bir teleskop veya her neyse - kırılma neredeyse hepsinde gerçekleşiyor, ancak çoğu durumda etki ihmal edilebilir. Kırınım tipik olarak "bulanık" bir kenar oluşturur, ancak bazı durumlarda (Young'ın aşağıda açıklanan çift yarık deneyi gibi) kırınım, kendi başlarına ilgilenilen fenomenlere neden olabilir.

Müdahale ilgi çekici bir kavramdır ve özellikle bu tür parazitlerin gözlemlenmesinin nispeten kolay olduğu ışık alanında dikkate değer bazı sonuçları vardır.

İçinde Thomas Young'ın çift yarık deneyiörneğin, ışık "dalgasının" kırınımından kaynaklanan parazit paternleri, düzgün bir ışık parlatabilmenizi sağlar. ve sadece iki yarıktan göndererek bir dizi açık ve koyu bantlara bölebiliriz. Daha da şaşırtıcı olan, bu deneyi elektron gibi parçacıklar ile gerçekleştirmenin benzer dalga benzeri özelliklere yol açmasıdır. Her türlü dalga, uygun kurulumla bu davranışı gösterir.

Belki de en büyüleyici müdahale uygulaması yaratmaktır. hologramlar. Bu, lazer gibi tutarlı bir ışık kaynağının bir nesneden özel bir filme yansıtılmasıyla yapılır. Yansıyan ışığın yarattığı girişim desenleri, holografik görüntü ile sonuçlanır ve bu da tekrar doğru aydınlatma türüne yerleştirildiğinde görüntülenebilir.