Unterschied zwischen konstruktiver und destruktiver Interferenz

Hauptunterschied - konstruktive vs. destruktive Interferenz

Konstruktive und destruktive Interferenz sind Phänomene, die auftreten, wenn sich mehrere Wellen treffen. Das Hauptunterschied zwischen konstruktiver und destruktiver Einmischung ist das Eine konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Verschiebungen der Wellen, die sich treffen, in dieselbe Richtung liegen, wohingegen Eine zerstörerische Interferenz tritt auf, wenn sich die versetzten Wellen in entgegengesetzten Richtungen bewegen.

Prinzip der Überlagerung

Konstruktive und destruktive Interferenzen treten auf Prinzip der Überlagerung. Nach diesem Prinzip, Wenn sich mehrere Wellen desselben Typs an einem Punkt treffen, ist die resultierende Verschiebung an diesem Punkt die Summe der Verschiebungen aufgrund jeder der einfallenden Wellen.

Wenn sich zwei Wellen treffen und die Schwingungen der beiden Wellen in der gleiche Stufe, Dann sagen wir, dass die beiden Wellen oszillieren in Phase. Das Phasendifferenz zwischen zwei Wellen, die sich in der Phase treffen, ist ein ganzzahliges Vielfaches von pi (0, 2π, 4π,…). Wenn sich die Schwingungen im Zyklus in entgegengesetzten Stufen befinden, sagen wir, dass die Wellen oszillieren völlig außer Phase oder in der Gegenphase. Die Phasendifferenz zwischen zwei gegenphasigen Wellen ist ein ganzes ungeradzahliges Vielfaches von pi (π, 3π, 5π, ...).

Was ist konstruktive Interferenz?

Eine konstruktive Interferenz tritt auf, wenn sich Wellen treffen, wobei jede ihrer Verschiebungen in dieselbe Richtung verläuft. Das Ergebnis ist, dass sich die Verschiebungen gegenseitig verstärken und eine resultierende Welle mit einer höheren Amplitude bilden als die Amplitude einer der Wellen, die sich zu ihrer Erzeugung zusammenfügen. Das Diagramm unten zeigt zwei Wellen, die sich in Phase treffen, um eine konstruktive Interferenz zu erzeugen:

Konstruktive Interferenz zwischen zwei Wellen in derselben Phase (rot und grün dargestellt. Die resultierende Welle ist blau dargestellt).

Was ist destruktive Interferenz?

Wenn die Wellen, die kombiniert werden, ihre Verschiebung in entgegengesetzte Richtungen haben, hat die resultierende Welle eine geringere Amplitude. In diesen Fällen ist die Störung destruktiv. In der nachstehenden Abbildung sind die einfallenden Wellen (in rot und blau dargestellt) dargestellt Antiphase miteinander kombinieren, um die blaue resultierende Welle zu bilden. Wenn die Amplituden der einfallenden Wellen gleich gewesen wären, würden sich die beiden vollständig gegenseitig aufheben und es würde keine resultierende Welle geben (d. H. Die resultierende Welle hat eine "Null-Amplitude")..

Zerstörerische Interferenz: Zwei einfallende Wellen (rot und grün), die sich gegenseitig antiphasisch berühren, erzeugen die blaue resultierende Welle.

Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung sich verlassen auf Destruktive Interferenz: Wenn eine "rauschende" Schallwelle erkannt wird, strahlt der Kopfhörer eine gegenphasige Welle aus. Die beiden Wellen werden destruktiv interferiert, wodurch das Rauschen effektiv "aufgehoben" wird. Antireflexbeschichtungen in Gläsern funktionieren auf die gleiche Weise. Die auf das Glas aufgebrachte Beschichtung reflektiert Licht von der Blendung zurück in Richtung Glas, so dass, wenn die Blendung auf die „reflektierte Blendung“ trifft, sie destruktiv interferieren und die Blendung aufheben.

Normalglas (links) im Vergleich zu Glas mit Antireflexbeschichtung (rechts). Die Antireflexbeschichtung nutzt die zerstörerische Interferenz von Lichtwellen aus, um die Blendung aufzuheben.

Interferenzmuster

Wenn sich Wellen aus verschiedenen Quellen treffen, hängt die Interferenz an jedem Punkt außerhalb der Quellen von der Phasendifferenz an jedem dieser Punkte ab. Aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen, die die Wellen durchlaufen müssen, um zu einem bestimmten Ort zu gelangen, ist die Interferenz an einigen Stellen konstruktiv und an anderen destruktiv. Das folgende Diagramm zeigt, wie zwei Wellen, die durch zwei Wasserspritzer gebildet werden, stören. Die grünen und roten Kreise zeigen das Wellenfrontend. h. sie zeigen die Positionen der Wellenkämme.

Interferenzmuster, gebildet durch zwei Spritzer im Wasser.

Wenn sich zwei Scheitelpunkte treffen (wenn eine rote Linie eine grüne Linie kreuzt), tritt eine konstruktive Interferenz auf und ein größerer Scheitel wird gebildet. Dies ist im obigen Diagramm weiß dargestellt. Einige dieser Orte sind mit „C“ gekennzeichnet. Wo sich zwei Mulden treffen, ist der Eingriff wieder konstruktiv. Hier bilden sich tiefere Wannen. Diese Stellen sind schwarz dargestellt und einige dieser Stellen sind mit „T“ gekennzeichnet. Wenn sich Gipfel und Täler treffen, ist die Interferenz zerstörerisch. Diese Orte bilden "verschwommene" Regionen auf dem Wasser. Einige dieser Regionen sind mit einer blauen Linie dargestellt.

Unterschied zwischen konstruktiver und destruktiver Interferenz

Verschiebung von Vorfallwellen

Wann konstruktive Beeinflussung auftritt, haben die einfallenden Wellen Verschiebungen in die gleiche Richtung.

Wann Destruktive Interferenz auftritt, haben die einfallenden Wellen Verschiebungen in entgegengesetzte Richtungen.

Amplitude der resultierenden Wellen

Wann konstruktive Beeinflussung auftritt, ist die Amplitude der resultierenden Welle größer als die Amplituden der einfallenden Wellen. Daher ist die Intensität der resultierenden Wellen größer als die Intensität der einfallenden Wellen.

Wann Destruktive Interferenz auftritt, ist die Amplitude der resultierenden Welle kleiner als die Amplituden der einfallenden Wellen. Daher ist die Intensität der resultierenden Wellen geringer als die Intensität der einfallenden Wellen.

Bildhöflichkeit:

„Simuliertes Interferenzbild zweier punktförmiger Quellen mit gleicher Wellenlänge…“ von Dr. Schorsch (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons

"Dieses Foto zeigt ein Antirelection-beschichtetes Fenster ..." von Zaereth (Eigene Arbeit) [CC0 1.0], über Wikimedia Commons