Interferentie en diffractie zijn nauw verwante concepten, maar het zijn in wezen twee verschillende soorten golven die uit verschillende bronnen komen. Wanneer twee golven van verschillende oorsprongspunten elkaar ontmoeten, zullen de twee afzonderlijke golflengten worden gecombineerd om één golf te vormen. Dit staat bekend als een interferentiegolf.
Wanneer een golf een opening of obstakel bereikt, beïnvloedt dit de richting waarin de golf zich voortplant, en de resulterende golf staat bekend als een diffractiegolf. Het is belangrijk op te merken dat interferentiegolven pas echt ontstaan als er een of twee golfbronnen zijn, als er drie of meer zijn, is het resultaat bijna altijd diffractiegolven.
Interferentie versus diffractie
De verschil tussen interferentie en diffractie is: het uiterlijk van hun golven. Interferentie treedt op wanneer de lichtgolven zich combineren door de twee verschillende startpunten. Terwijl diffractie optreedt als gevolg van de superpositie van de ondergeschikte golflengten. De intensiteit van de interferentierand is altijd gelijk. En omgekeerd heeft diffractie vreemde randen.
Vergelijkingstabel tussen interferentie en diffractie (in tabelvorm)
| Vergelijkingsparameter: | Interferentie | diffractie |
|---|---|---|
| Aantal bronpunten | Twee verschillende punten | Drie of meer |
| De intensiteit van de golftop | Alle toppen gelijk | gevarieerd |
| Breedte van de pony | Gelijkwaardig | ongelijke |
| De intensiteit van golfdal: | Helemaal niets | Onbekend en gevarieerd |
| Primaire of secundaire golf | Altijd van primaire bron | Gewijzigd van primaire golf |
Wat is interferentie?
Interferentie treedt op wanneer twee golven die afkomstig zijn van twee verschillende punten met elkaar interageren en combineren om een geheel andere golfvorm te creëren.
Twee golven waarvan de pieken en dalen perfect op één lijn liggen, worden "in fase" genoemd en de amplitude van de golven wordt eenvoudig bij elkaar opgeteld om de resulterende golfvorm te creëren.
Wanneer de toppen van twee golven bij elkaar worden opgeteld, staat dit bekend als constructieve interferentie, en de amplitude van de resulterende golfvorm is de som van de amplituden van de toppen van de oorspronkelijke golven.
Wanneer golven niet synchroon lopen en de toppen en dalen elkaar overlappen, wordt gezegd dat ze "uit fase" zijn.
Als de golven volledig niet synchroon lopen, d.w.z. honderdtachtig graden van elkaar verwijderd, en de amplitudes van de piek en het dal van tegengestelde golven gelijk zijn, zullen ze elkaar opheffen in wat bekend staat als destructieve interferentie.
Als u hieraan denkt in de context van het proberen een groot meubel te verplaatsen.
Als twee mensen vanaf hetzelfde uiteinde zouden duwen, is dit constructieve interferentie omdat het meer kracht zou creëren dan een enkele persoon, maar als twee mensen vanaf tegenovergestelde uiteinden zouden duwen, zou het meubilair stil blijven staan, net zoals er geen golf is amplitude met destructieve interferentie.
In de context van lichtgolven is het ook belangrijk op te merken dat een interferentiegolf een consistente en gelijke breedte zal vertonen tussen lichte en donkere gebieden wanneer deze op een scherm wordt geprojecteerd.
Wat is diffractie?
In de natuurkunde is diffractie wanneer golven rond kleine obstakels buigen, zoals geluidsgolven die om een hoek reizen, of wanneer golven zich verspreiden nadat ze door een kleine opening zijn gegaan.
De secundaire golfvormen die ontstaan na het passeren van/door het obstakel zullen verschillen van het origineel, met mogelijk veel verschillende en gevarieerde fasen en amplitudes.
Diffractie treedt alleen op een significant niveau op wanneer de grootte van de opening vergelijkbaar is met die van de golflengte, en aangezien de meeste golflengten erg klein zijn, geldt hoe kleiner de opening, hoe duidelijker de diffractie.
Om dit voor te stellen, stelt u zich golven van deining van de oceaan voor die naar de kust komen in een smalle rotsachtige opening. Vergelijk dat dan met deiningsgolven die de monding of een jachthaven binnendringen.
In het voorbeeld van golven die door een smalle opening gaan, ziet u de ronde golfvorm uitwaaieren in het water aan de andere kant van de opening, een andere vorm dan de platte golfvorm die aanvankelijk de opening binnenkwam.
Dit kan worden vergeleken met een jachthaven, waar grotere watermassa's van de oceaan naar de jachthaven stromen, maar door de grootte van de opening wordt het water in de jachthaven nauwelijks verstoord door de resulterende diffractiegolven.
Diffractiegolven treden niet op wanneer deeltjes door spleten of rond een object gaan, in plaats daarvan gaan ze door op hun oorspronkelijke baan, onveranderd door de externe omstandigheden.
Diffractiegolven hebben ook een verscheidenheid aan verschillende piekintensiteiten, vanwege de vele en gevarieerde golfvormen die op elkaar inwerken, evenals de meerdere bronpunten (meer dan drie), die aanwezig moeten zijn om te resulteren in een diffractiegolf.
Een interessant fenomeen is dat als een diffractiegolf door twee verschillende openingen gaat, we aan de andere kant een interferentiepatroon zullen zien, aangezien de twee openingen als twee nieuwe bronpunten fungeren.
Belangrijkste verschillen tussen interferentie en diffractie
- Interferentiegolven zullen ontstaan uit twee verschillende bronpunten die samenkomen, terwijl diffractiegolven voortkomen uit drie of meer.
- De intensiteiten van de toppen van interferentiegolven zijn uniform en gelijk, maar die van een diffractiegolf is gevarieerd en ongelijk, omdat ze de som zijn van veel verschillende golven.
- In een interferentiegolf zal de randbreedte ook gelijk zijn, terwijl we bij diffractiegolven inconsistente randbreedten kunnen zien.
- Het dal van een interferentiegolf zal altijd gelijk zijn aan nul, terwijl het dal van een diffractiegolf een willekeurig aantal mogelijkheden kan hebben vanwege de meerdere combinerende golven.
- Interferentiegolven zijn ook afkomstig van een primaire bron of oorzaak van de golf, zoals een steen die in een plas water wordt gegooid, terwijl diffractiegolven resulteren als secundaire golven nadat de primaire golf door een opening of door een object is gegaan.
Gevolgtrekking
Het belangrijkste verschil tussen de twee soorten golven is de manier waarop ze beide worden gevormd. Interferentiegolven worden afgeleid van de oorspronkelijke golfbron, terwijl diffractiegolven secundaire golven zijn die verschijnen wanneer de golf interageert met een obstakel.
Bij het observeren van interferentie- en diffractiegolven die met elkaar interageren, hebben we een hulpmiddel om de regels van ons universum verder te begrijpen, ook in de kwantumfysica met het dubbelspletenexperiment.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
