Interferenssi
Fysiikassa interferenssi on aaltofunktioiden vaikutus. Yksittäinen aalto voi interferoida itsensä kanssa, mutta se on silti kahden aallon yhteenlasku (ks. Youngin rakokoe). Kaksi aaltoa interferoi aina, vaikka yhteenlaskun tulos olisikin monimutkainen tai merkityksetön.
Jotain, joka tapahtuu, kun kaksi tai useampi aalto on samassa tilassa. Joskus yhden aallon huippu yhtyy toisen aallon huippuun, jolloin syntyvä huippu on kaksi kertaa niin korkea. Joskus yhden aallon huippu osuu toisen aallon laaksoon, jolloin pinta on tasainen. Kun aallot lisäävät vaikutuksensa, sitä kutsutaan positiiviseksi interferenssiksi eli rakentavaksi interferenssiksi. Kun yksi aalto vähentää toisen aallon vaikutuksia, sitä kutsutaan negatiiviseksi interferenssiksi eli tuhoavaksi interferenssiksi.
Jos kaksi ihmistä työntäisi autoa samaan suuntaan, he liikuttaisivat autoa paremmin kuin kumpikaan yksin. Se olisi positiivista interferenssiä. Jos kaksi yhtä voimakasta ihmistä työntäisi autoa vastakkaisista suunnista, kumpikaan heistä ei liikuttaisi sitä. Se olisi negatiivinen häiriö.
Kun kaksi kiveä osuu lampeen samaan aikaan, niiden aallot häiritsevät toisiaan.
Rakenteellinen häiriö
Konstruktiivinen interferenssi tapahtuu, kun kaksi tai useampi aalto on samassa tilassa ja samassa vaiheessa. Tällöin aaltojen amplitudit summautuvat yhteen, ja summa on suurempi kuin minkään aallon amplitudi yksinään. Tämä saa aallot näyttämään voimakkaammilta.
Ajankohtana = 0 yksi aallon huippu liikkuu vasemmalta ja toinen aalto liikkuu oikealta.
Ajankohtana = 1 nämä kaksi aallonhuippua kohtaavat keskellä.
Ajankohtana = 2 molemmat aallot ovat jatkaneet liikkumistaan eteenpäin ja palaavat jälleen alkuperäiselle korkeudelleen
.
Tuhoava häiriö : Kun yhden aallon huippu kohtaa keskellä toisen aallon laakson (pohjan), vesi pysyy tasaisena.
Rakenteellinen häirintä : Kun kahden aallon huiput kohtaavat keskellä, syntyy korkeampi aalto.
Tuhoava häiriö
Tuhoava interferenssi tapahtuu, kun kaksi tai useampi aalto on samassa paikassa ja vaiheesta poikkeavana. Tällöin aaltojen amplitudit summautuvat yhteen, ja summa on pienempi kuin minkään aallon amplitudi yksinään. Tämä saa aallot näyttämään vähemmän voimakkailta.
Ajanhetkellä = 0 aallon huippu liikkuu vasemmalta ja aallon laakso liikkuu oikealta.
Ajankohtana = 1 nämä kaksi aaltoa ovat kohdanneet keskellä. Aallonharja (huippu) täyttää aallonpohjan.
Ajankohtana = 2 kaksi aaltoa ovat liikkuneet alkuperäisessä suunnassaan ja kumpikin aalto ilmestyy uudelleen.
Esimerkkejä häiriöistä
Sateen jälkeen voi usein nähdä kuvioita, kun pieni määrä öljyä kelluu lätäköiden päällä. Värit ovat järjestyksessä: punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen ja violetti. Jokaisella näistä valon väreistä on oma aallonpituutensa, ja öljyn eri osilla on erilainen paksuus. Osa auringon valosta kimpoaa yläpinnasta, toisin sanoen se kimpoaa öljystä. Osa auringonvalosta kimpoaa veden pinnasta. Öljyn pinnalta tuleva valo ja veden pinnalta tuleva valo kohtaavat ilmassa, ja ne interferoivat. Öljykerroksen paksuuden ollessa mikä tahansa osa valoaalloista lisää ja osa vähentää sitä, joten tuloksena on, että yksi valon väri on siellä voimakkain.
Kun kaksi hyvin kiillotettua lasilevyä puristetaan yhteen, niiden välinen etäisyys muuttuu joskus paikasta toiseen. Kun näin tapahtuu, syntyvää kuviota kutsutaan "Newtonin renkaiksi". Kun diakuvia laitetaan kahden ohuen lasilevyn väliin diaprojektorissa näytettäväksi, tällainen kuvio on suuri ongelma. Sama ongelma voi ilmetä, kun kaksi mikroskooppidiaa asetetaan yhteen.
Melua vaimentavat kuulokkeet käyttävät tuhoavia häiriöitä ulkopuolelta tulevan melun poistamiseen.
·
Öljy vedessä luo interferenssikuvion spektrin väreihin.
·
Newtonin renkaat
·
Interferenssi saa aikaan valoshow'n saippuakuplassa.
Fysiikan kysymyksiä
Tässä on kaavio, joka kuvaa, millaisia valon interferenssejä syntyy. Ylimmän ja alimman lasikappaleen välinen etäisyys kasvaa ulkoreunojen lähellä.
Yksinkertaisempi vaihtoehto olisi kaksi tasaista lasia, jotka ovat kosketuksissa toisiinsa yhtä reunaa pitkin ja joiden kahden pinnan välillä on kapea kulma. Jos ensimmäisen lasipalan yläpinnan ja toisen lasipalan yläpinnan välinen etäisyys on jossain vaiheessa sellainen, että kummastakin heijastuvat valonsäteet ovat synkronoituja tai samassa vaiheessa, heijastunut valo on kirkasta, mutta jos nämä kaksi sädettä ovat puoli sykliä erivaiheisia, nämä kaksi sädettä kumoavat toisensa ja heijastunut valo ei ole kirkasta.
Kaareva lasipala tasaisen lasin päällä.
Kaksi litteää lasinpalaa, jotka muodostavat kapean kulman toisiinsa nähden.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mitä on interferenssi fysiikassa?
V: Interferenssi fysiikassa on aaltofunktioiden vaikutus.
K: Voiko yksittäinen aalto interferoida itsensä kanssa?
V: Kyllä, yksittäinen aalto voi interferoida itsensä kanssa.
K: Kun kaksi aaltoa on samassa tilassa, interferoivatko ne aina?
V: Kyllä, kaksi aaltoa interferoi aina, kun ne ovat samassa avaruudessa.
K: Mitä on positiivinen interferenssi?
V: Positiivinen interferenssi, joka tunnetaan myös nimellä konstruktiivinen interferenssi, tapahtuu, kun aallot lisäävät vaikutuksensa.
K: Miten negatiivinen interferenssi määritellään?
V: Negatiivinen interferenssi, joka tunnetaan myös nimellä destruktiivinen interferenssi, tapahtuu, kun toinen aalto vähentää toisen aallon vaikutuksia.
K: Voitko antaa esimerkin positiivisesta interferenssistä?
V: Kyllä, jos kaksi ihmistä työntää autoa samaan suuntaan, he liikuttavat autoa paremmin kuin kumpikaan yksin. Se olisi positiivista interferenssiä.
K: Mikä on esimerkki negatiivisesta interferenssistä?
V: Jos kaksi yhtä vahvaa ihmistä työntäisi autoa vastakkaisista suunnista, kumpikaan heistä ei liikuttaisi sitä. Se olisi negatiivinen häiriö.