۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
برهم‌نهی، فاز، اختلاف راه

تداخل موج؛
دو موج را در همان نقطه و همان لحظه مقایسه کن

برای تشخیص نوع تداخل، جابه‌جایی هر موج را در یک مکان و زمان مشترک بنویس. سپس با اصل برهم‌نهی، جمع جبری جابه‌جایی‌ها را بساز و آن را به شرط اختلاف راه یا فاز پیوند بده.

∑y

اصل برهم‌نهی را جبری اجرا کن

وقتی دو موج در یک ناحیه هم‌زمان حضور دارند، جابه‌جایی حاصل در هر نقطه جمع جبری جابه‌جایی‌های آن‌هاست. علامت بالا و پایین خط تعادل را حفظ کن؛ جمع اندازه‌ها بدون علامت، تداخل ویرانگر را پنهان می‌کند.

سه نمای یک وضعیت

شکل قله و دره | اختلاف فاز | اختلاف راه بر حسب طول موج

تداخل سازنده را از هم‌فازی بفهم

اگر دو موج در نقطهٔ مورد نظر هم‌فاز برسند، جابه‌جایی‌های هم‌علامت جمع می‌شوند و دامنهٔ حاصل بیشتر می‌شود. برای دامنه‌های نابرابر نیز سازنده‌بودن به معنی جمع دامنه‌هاست، نه الزاماً دوبرابرشدن.

تداخل ویرانگر را با دامنه‌ها کامل کن

در ناهم‌فازی مناسب، جابه‌جایی‌ها علامت مخالف دارند. اگر دامنه‌ها برابر باشند حذف کامل ممکن است؛ اگر برابر نباشند دامنهٔ باقی‌مانده برابر اختلاف اندازهٔ آن‌هاست. «ویرانگر» همیشه به معنی صفرشدن موج حاصل نیست.

اختلاف راه را از دو مسیر بساز

فاصلهٔ نقطهٔ مشاهده تا هر منبع را جدا حساب کن و قدر اختلاف دو مسیر را به دست آور. سپس آن را بر طول موج تقسیم کن تا مشخص شود موج‌ها با چه نسبت فازی به نقطه رسیده‌اند.

شرط سازنده را به مضرب صحیح پیوند بده

برای دو منبع هم‌فاز، اختلاف راهِ مضرب صحیح طول موج به رسیدن هم‌فاز منجر می‌شود. اگر منبع‌ها از آغاز اختلاف فاز داشته باشند، شرط باید با همان اختلاف اولیه اصلاح شود؛ فرض هم‌فازی را بی‌دلیل اضافه نکن.

شرط ویرانگر را نیم‌مضرب بخوان

برای منبع‌های هم‌فاز، اختلاف راهی برابر مضرب فردی از نصف طول موج، موج‌ها را با فاز مخالف می‌رساند. عبارت «نیم طول موج» را تنها به نخستین کمینه محدود نکن؛ نیم‌مضرب‌های فرد دیگر نیز همین نقش را دارند.

نمونهٔ اختلاف راه

دو منبع هم‌فاز موجی با طول موج ۰٫۴ متر می‌سازند. اگر اختلاف راه تا یک نقطه ۰٫۸ متر باشد، این اختلاف برابر ۲ طول موج است؛ پس در مدل مسئله تداخل سازنده انتظار می‌رود.

نقطهٔ روی عمودمنصف را شرط‌دار تحلیل کن

در نقطه‌ای که فاصله‌اش از دو منبع برابر است، اختلاف راه صفر است. برای منبع‌های هم‌فاز این نقطه سازنده است؛ اما اگر فاز آغازین منبع‌ها متفاوت باشد، برابری فاصله به‌تنهایی نوع تداخل را تعیین نمی‌کند.

شدت را با دامنه یکی نگیر

اگر سؤال شدت را از تداخل می‌خواهد، رابطهٔ داده‌شده میان شدت و دامنه را دقیق استفاده کن. جمع دامنه‌ها پیش از تبدیل به شدت انجام می‌شود؛ جمع مستقیم ترازهای دسی‌بل نیز روش حل تداخل نیست.

کنترل نهایی را با شکل موج انجام بده

یک قله و درهٔ ساده در نقطهٔ مشاهده رسم کن و نتیجهٔ شرط اختلاف راه را با آن تطبیق بده. برای کمیت‌های پایه از نوسان و موج و برای شدت از شدت صوت کمک بگیر.