▷ Dalga girişimi (fizik)

Bu makale fizikte dalga girişiminin ne olduğunu açıklamaktadır. Böylece iki dalganın girişiminin ne anlama geldiğini, dalga girişiminin türlerini, dalga girişimi örneklerini ve son olarak iki dalganın girişimini açıklayan formülü öğreneceksiniz.

Dalga girişimi nedir?

Fizikte dalga girişimi , iki veya daha fazla dalganın birbirini geçmesi durumunda ortaya çıkan bir olgudur. Başka bir deyişle, dalga girişimi, iki veya daha fazla dalganın yeni bir dalga oluşturmak üzere üst üste gelmesinden oluşur.

Dolayısıyla iki dalganın girişiminden kaynaklanan dalga, orijinal dalgaların toplamıdır. Böylece, iki girişim yapan dalganın denklemini elde etmek için ilgili denklemleri toplamanız yeterlidir. Aşağıda iki dalganın girişiminin denkleminin ne olduğunu göreceğiz.

Örneğin, suyla dolu bir gölete iki taş atarsak, her bir taşın çarpması suda yayılacak bir dalga oluşturacaktır. Daha sonra üretilen iki dalga kesişecek ve iki dalganın girişimi meydana gelecek, böylece iki orijinal dalganın toplamından ortaya çıkan bir dalga oluşacaktır.

Parazitin her türlü dalgada meydana gelebilecek fiziksel bir olay olduğunu unutmayın: ışık dalgaları, radyo dalgaları, ses dalgaları vb.

Dalga girişimi türleri

Fizikte iki tür dalga girişimi vardır:

Yapıcı Dalga Girişimi – Üst üste binen dalgalar aynı fazda olduğunda ortaya çıkan bir tür dalga girişimidir.
Yıkıcı Dalga Girişimi – Kesişen dalgalar antifazda olduğunda ortaya çıkan bir tür dalga girişimidir.

Her dalga girişimi türü aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Yapıcı dalga girişimi

Yapıcı dalga girişimi, aynı frekansa sahip ve aynı fazda olan iki veya daha fazla dalganın örtüşmesi durumunda ortaya çıkar. Bu nedenle, iki dalganın yapıcı girişiminden kaynaklanan dalga, daha büyük genliğe sahip bir dalgadır.

Yıkıcı dalgaların girişimi

Yıkıcı dalga girişimi, aynı frekansa sahip iki veya daha fazla antifaz (180° faz dışı) dalga örtüştüğünde meydana gelir. Bu nedenle, yıkıcı girişimden kaynaklanan dalga daha küçük genliğe sahip bir dalgadır; Bazen yıkıcı girişim sırasında dalgalar birbirini iptal eder.

Dalga girişimi örnekleri

Dalga girişiminin tanımını ve farklı dalga girişimi türlerinin neler olduğunu gördükten sonra, kavramı tam olarak anlamak için bu fiziksel olgunun örneklerini göreceğiz.

Aşağıda girişim yapan dalgaların iki örneğini görebilirsiniz. İlk örnekte dalgalar birbirini iptal eder, dolayısıyla bu yıkıcı dalga girişimidir. İkinci örnekte ise dalgalar daha büyük genliğe sahip bir dalga üretir ve dolayısıyla dalgaların girişimi yapıcıdır.

Dalga girişim olgusundan sonra ilk dalgaların orijinal şekillerini koruduklarını ve kendi yönlerinde yayılmaya devam ettiklerini unutmayın.

Fizikte dalga süperpozisyonu prensibi , iki veya daha fazla dalga arasındaki girişimden kaynaklanan dalganın, dalgaların her birinin ayrı ayrı toplamı olduğunu belirtir. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi iki dalga birbirini geçtiğinde üst üste binerek orijinal dalgaların toplamı olan yeni bir dalga meydana getirirler.

Son olarak, duran dalgaların da girişim yapan iki dalgaya örnek olduğunu belirtmek gerekir. Aslında duran dalgalar, iki dalganın girişiminden geldikleri için çok özel özelliklere sahip oldukları için fizikte incelenen bir dalga türüdür.

➤ Bakınız: Duran dalgalar nelerdir?

Dalga Girişim Formülü

İki dalganın girişiminin formülü, iki başlangıç dalgasının denklemlerinin toplamı ile verilir. Dolayısıyla iki dalganın girişiminin denklemi y=2 A sin[k (x ₁ +x ₂ )/2-ω t+φ/2] cos[k (x ₁ -x ₂ )/2- φ/ 2] .

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(\frac{k(x_1+x_2)}{2}-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\ droite)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi}{2}\right)$

Altın:

$y$

incelenen noktanın uzamasıdır.
$A$

orijinal dalgaların genliğidir.
$k$

dalga sayısıdır.
$x_1,x_2$

çalışma noktası ile sırasıyla dalga 1 ve dalga 2’nin odağı arasındaki mesafedir.
$\omega$

açısal frekans veya titreşimdir.
$t$

zamanın anıdır.
$\phi$

iki başlangıç dalgası arasındaki zaman farkıdır.

Her iki girişim dalgası da aynı noktadan kaynaklanıyorsa x ₁ = x ₂ = x’in geçerli olduğunu unutmayın. Dolayısıyla böyle bir durumda iki dalganın girişiminin denklemi aşağıdaki gibidir:

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(k\cdot x-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left (\frac{\phi}{2}\right)$

Bir dalganın dalga numarasının ve açısal frekansının aşağıdaki formüllerle hesaplandığını unutmayın:

$\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}$

Altın:

$k$

dalga sayısıdır.
$\lambda$

dalga boyudur.
$\omega$

açısal frekans veya titreşimdir.
$T$

asıl nokta bu.
$f$

frekanstır.

İki dalganın girişimi için denklemin gösterimine bakın

Aynı frekansa ve aynı genliğe sahip ancak belirli bir φ açısında faz farkına sahip iki yayılma dalgasının denklemleri göz önüne alındığında:

$\begin{array}{c}y_1=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)\\[3ex]y_2=A\cdot \text{sin}(k \cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

İki dalganın girişiminden kaynaklanan dalga, iki salınımlı dalganın toplamıdır, dolayısıyla iki dalganın girişim denklemi önceki iki denklemin cebirsel toplamı olacaktır:

$\begin{array}{c}y=y_1+y_2\\[3ex]y=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)+A\cdot \text{ sin}(k\cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

Daha sonra aşağıdaki trigonometrik formülü uygulayacağız:

$\displaystyle\text{sin}(A)+\text{sin}(B)=2\cdot \text{sin}\left(\frac{A+B}{2}\right)\cdot\ texte{cos}\left(\frac{AB}{2}\right)$

Böylece önceki trigonometrik formülü uygulayarak iki dalganın girişim denklemine ulaşıyoruz:

$\begin{array}{c}\displaystyle y=A\text{sin}(kx_1-\omega t)+A\cdot \text{sin}(kx_2-\omega t+\phi)\\[4ex ]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{(kx_1-\omega t)+(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\text{cos}\left(\ frac{(kx_1-\omega t)-(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\\[4ex]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{k(x_1 +x_2)}{2}-\omega t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi }{2}\right)\end{array}$