Interferencja

1

Interferencja

Interferencja fal w zależności od długości fali (wzrasta od

góry ku dołowi) i wzajemnej odległości źródeł (rośnie od

lewej do prawej)

Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) to

zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub

zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja

zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich

ośrodkach, w których mogą rozchodzić się dane fale. W

ośrodkach nieliniowych oprócz interferencji zachodzą też

inne zjawiska wywołane nakładaniem się fal, w ośrodkach

liniowych fale ulegając interferencji spełniają zasadę

superpozycji.

Matematyczne podstawy

W ośrodku liniowym, rozchodzące się z kilku źródeł

zaburzenia spotykają się w danym punkcie P. Zaburzenie

ośrodka w tym punkcie jest sumą zaburzeń wywołanych

przez poszczególne fale.

Dla najprostszego przypadku dwóch fal harmonicznych o

jednakowych amplitudach A, jednakowej długości fali λ i

zgodnych fazach początkowych, rozchodzących się z dwóch różnych źródeł, które leżą w odległościach

odpowiednio d

1

i d

2

od punktu P, zaburzenie w punkcie P opisuje wzór

gdzie:

Gdy spełniony jest warunek

     gdzie k – dowolna liczba naturalna (0, 1, 2...)

to fale w punkcie p ulegają wzmocnieniu i

Gdy w pewnym punkcie P

1

fale się wygaszają

Interferencja

2

Interferencja a odbicie fali

Jeżeli fala rozchodzi się w ośrodku rzadkim i odbije od gęstego, to zmienia fazę na przeciwną (do drogi optycznej

dodaje się ). Jeśli natomiast rozchodzi się w gęstym i odbija od rzadkiego, to faza pozostaje bez zmian (nie

zmienia się na przeciwną).

Obserwacja interferencji

Dla zjawiska interferencji, obszar rozchodzenia się fal składa się z fragmentów, gdzie zupełnie nie ma oscylacji i

miejsc, w których jej amplituda ulega podwojeniu. Aby zaobserwować maksima i minima interferencyjne, konieczne

jest, aby źródła fal były koherentne, czyli miały tę samą fazę, częstotliwość oraz długość. Białe światło Słońca nie

spełnia takiego warunku, dla każdej długości fal składających się na światło białe wzmocnienie i osłabienie

interferencyjne zachodzi w innym miejscu. Doświadczenie Younga pozwala na obserwację tego zjawiska dla światła

białego.

Praktyczne zastosowania interferencji

Interferencja pozwala na bardzo precyzyjny pomiar długości drogi od źródła do detektora fali. Światło lasera można

podzielić kostką światłodzielącą na dwie wiązki. Jedną z nich umieszcza się na mierzonym odcinku, a drugą

wprowadza do detektora jako wiązkę odniesienia. W efekcie rejestrowane natężenie światła będzie rosnąć i maleć

cyklicznie w miarę zwiększania długości odcinka. Długość fali może stać się wzorcem odległości, np. metra, co

wykorzystuje interferometr laserowy.

Najnowsze prace nad telefonią komórkową trzeciej generacji (UMTS) doprowadziły do powstania idei nowej anteny

opierającej swoją zasadę działania na interferencji fal. Jeżeli zamiast jednego nadajnika, umieścimy kilka w pewnej

odległości od siebie, to fale zaczynają się nakładać. W efekcie stara komórka sieci komunikacyjnej dzieli się na kilka

obszarów, w których niezależnie można przekazywać sygnały. Antena tego typu określana jest jako antena

adaptacyjna.

Jeżeli uda się zbudować układ generujący fale dźwiękowe w przeciwfazie do hałasu wytwarzanego przez jakieś

urządzenie, to nastąpi całkowite jego wyciszenie. Zasadę taką wykorzystuje się w aktywnym tłumieniu hałasu

(ATH).

Interferencja fal o złożonych kształtach

W akustyce oraz analizie sygnałów, obserwuje się fale o bardzo złożonej strukturze. Dźwięki słyszane przez

człowieka powstają na skutek interferencji fal w szerokim zakresie częstotliwości i amplitud obserwowanych jako

zmiany natężenia przepływających mas powietrza (zmiany ciśnienia). Jednak zarówno ludzki mózg, jak i

nowoczesne procesory sygnałowe są w stanie dokonać analizy takiej fali. Rozkład fali na elementy składowe opiera

się na założeniu, że wszystkie interferujące fale da się zapisać jako sumę fal sinusoidalnych. Przekształcenie to

nazywa się transformacją Fouriera. Po przetworzeniu sygnału na postać cyfrową możliwe jest obliczenie

transformaty za pomocą jej dyskretnej wersji (dyskretna transformata Fouriera), a dzięki wykorzystaniu pewnych

zależności matematycznych można wykonać to w stosunkowo krótkim czasie (szybka transformata Fouriera, ang.

FFT). Umożliwia to implementację w sprzęcie elektronicznym (proste analizatory widma w sprzęcie grającym).

Analiza interferencji fal pozwala na lepsze zrozumienie istoty dźwięku, co zaowocowało m.in. opracowaniem

formatu MP3.

Interferencja

3

Zobacz też

• dyfrakcja

• interferometr

• superpozycja

• fala stożkowa

• dudnienie

Źródła i autorzy artykułu

4

Źródła i autorzy artykułu

Interferencja  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=20808480  Autorzy: 4e to 4e, Beno, Bukaj, EMeczKa, Ed88, Gładka, Ingvarr, Jersz, JoShi, Kakaz, Karol007, LukMak, Marcin
Otorowski, Masur, Merdis, Mpfiz, NH2501, Ptr, Qoqosz, RoodyAlien, Sfu, Stepa, Stok, Superborsuk, Tescobar, Tommy Boy, Treviasty, Tsca, Urinbecken, Wikidajlo57, Youandme, Zureks, 40
anonimowych edycji

Źródła, licencje i autorzy grafik

Plik:Wavepanel.png  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Wavepanel.png  Licencja: GNU Free Documentation License  Autorzy: Bgks, Solon, Teebeutel

Licencja

Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/

/

creativecommons.

org/

licenses/

by-sa/

3.

0/