การรบกวน
| English | ไทย |
|---|---|
| interference/ˌɪntəˈfɪərəns/ | การแทรกแซง |
| coherent/kəʊˈhɪərənt/ | มีความสอดคล้องกัน (coherent) |
| constructive/kənˈstrʌktɪv/ | เสริมสร้าง |
| destructive/dɪˈstrʌktɪv/ | ทำลายล้าง |
| fringe/frɪndʒ/ | แถบสว่าง/มืด |
| path difference/pæθ ˈdɪfrəns/ | ความแตกต่างของเส้นทาง |
| antiphase/ˌæntɪˈfeɪz/ | ตรงข้ามเฟส |
| double slit/ˈdʌbl slɪt/ | ช่องคู่ |
ก้อนหินสองก้อนในสระน้ำ
- ทิ้งก้อนหินสองก้อนพร้อมกันและคลื่นจะตัดกัน สร้างลวดลายตารางไขว้ที่มั่นคง
- บางแห่งมีการสั่นสะเทือน; บางแห่งเกือบนิ่ง
- นี่คือ การรบกวน — การ叠加กันจากแหล่งกำเนิดสองแหล่ง
การรบกวนคืออะไร
- คลื่น โคเฮเรนต์ สองคลื่น叠加กันเพื่อให้ได้ลวดลายที่คงที่
- สว่าง (เสริมกัน) เมื่อ叠加กัน; มืด (ลบกัน) เมื่อหักล้างกัน
การรบกวนแหล่งกำเนิดสองแหล่งในอ่างripple: คลื่นวงกลม叠加กันให้เส้นหักล้าง
การรบกวน
y = y₁ + y₂
เฟสเดียวกัน → เสริมกัน (สว่าง/ดัง); เฟสตรงข้าม → หักล้างกัน (มืด/เบา)
ความสอดคล้อง
- แหล่งกำเนิดสองแหล่งจะ สอดคล้อง ถ้ามี ผลต่างเฟสคงที่ (ความถี่เดียวกัน)
- โคมไฟแยกสองดวงไม่สอดคล้อง — เฟสกระโดดแบบสุ่ม ทำให้ลวดลาย qualsiasi ล่องหายไป
สีบนฟองสบู่เกิดจากการแทรกสอดของแสง
แหล่งกำเนิดสองแหล่งที่มีสหภาพกันมี:
สหภาพหมายถึงผลต่างเฟสคงที่ (ดังนั้นจึงมีความถี่เท่ากัน) — จำเป็นสำหรับรูปแบบที่เสถียร
โคมไฟสองดวงสร้างรูปแบบการรบกวนที่เสถียรและมองเห็นได้
ไม่ใช่ — ผลต่างเฟสของพวกมันเปลี่ยนแปลงแบบสุ่ม ดังนั้นรูปแบบใดๆ จะกะพริบเร็วเกินกว่าที่จะมองเห็น
แหล่งกำเนิดที่มีสหภาพกันมีผลต่างเฟส ____ และดังนั้นจึงมีความถี่เท่ากัน
คงที่ ไม่ใช่ศูนย์. แหล่งกำเนิดสองแหล่งที่ห่างกันครึ่งเฟสตลอดเวลาก็ยังมีสหภาพกัน และคำว่า "เฟสเดียวกัน" ไม่เหมาะสมในที่นี้
ผลต่างระยะทางเดิน
- เสริมสร้าง: ผลต่างระยะทางเดิน $= n\lambda$ (จำนวนเต็มของความยาวคลื่น) — คลื่นมาถึง ในเฟส
- ทำลายล้าง: ผลต่างระยะทางเดิน $= \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$ — คลื่นมาถึงใน ผกผันเฟส
แหล่งกำเนิดสอดคล้องสองแหล่งให้เส้นการกระจัดสูงสุดเมื่อcrest gặp crest
การรบกวนเสริมกันเกิดขึ้นเมื่อผลต่างระยะทางเป็น:
$\Delta x = n\lambda$ → ยอดคลื่นมาถึงพร้อมกัน → พวกมันบวกกัน. $(n+\tfrac{1}{2})\lambda$ ให้การหักล้าง
การรบกวนหักล้างกันเกิดขึ้นเมื่อผลต่างระยะทางเป็นจำนวนเต็มบวก ____ ของความยาวคลื่น
$\Delta x = \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$ — ยอดคลื่นเจิดเจอ trough ดังนั้นพวกมันจึงหักล้างกัน
อธิบายลวดลายตามคำสอบ
- สี่คะแนน สี่ประโยค. 1. ช่องทั้งสองทำหน้าที่เป็น แหล่งกำเนิดสอดคล้อง (ผลต่างเฟสคงที่) เพราะคลื่นเดียวกันถึงทั้งสองช่อง
- 2. คลื่นจากช่องทั้งสอง ซ้อนทับและรวมกัน
- 3. ที่ซึ่ง ผลต่างระยะทางเดิน เป็นจำนวนเต็มของความยาวคลื่น คลื่นมาถึง ในเฟส → การแทรกสอดแบบ เสริมสร้าง → แถบสว่าง
- 4. ที่ซึ่งเป็นจำนวนคี่ของครึ่งความยาวคลื่น มาถึงใน ผกผันเฟส → ทำลายล้าง → แถบมืด
เรียงลำดับขั้นตอนของการอธิบายรูปแบบช่องคู่
เริ่มจากสหภาพ แล้วตามด้วย superposition จากนั้นเงื่อนไขผลต่างระยะทางทั้งสอง — แต่ละข้อเป็นคะแนนแยก
ช่องคู่ของyoung
- แหล่งกำเนิดหนึ่งส่องช่องทั้งสอง ทำให้ทั้งสองทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดสอดคล้อง
- ระยะห่างระหว่างแถบ $x = \dfrac{\lambda D}{a}$ ($a$ = ระยะห่างช่อง, $D$ = ระยะไปยังจอ)
แสงที่มีความยาวคลื่น $600\ \text{nm}$ ผ่านช่อง间距 $1.0\ \text{mm}$ ไปยังหน้าจอ $2.0\ \text{m}$ ห่างออกไป. หาช่องห่างของแถบ interference, ในหน่วย mm.
$x = \dfrac{\lambda D}{a} = \dfrac{600 \times 10^{-9} \times 2.0}{1.0 \times 10^{-3}} = 1.2 \times 10^{-3}\ \text{m} = 1.2\ \text{mm}$.
การเปลี่ยนแปลงใดเพิ่มช่องห่างของแถบในทดลองช่องคู่? เลือก ทั้งหมด ที่ถูกต้อง
x = lambda D / a ไม่มีความสว่าง在里面. แหล่งกำเนิดที่สว่างขึ้นให้แถบที่สว่างขึ้นในตำแหน่งเดิม ซึ่งเป็นตัวเลือกลวงที่นิยม
เปลี่ยนระยะห่างระหว่างแถบ
- จาก $x = \dfrac{\lambda D}{a}$: แถบใกล้กันต้องใช้ $a$ ใหญ่ขึ้น, $D$ เล็กลง, หรือ $\lambda$ สั้นลง
- แสงสีน้ำเงินให้แถบแน่นกว่าสีแดง
เลือก ทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้แถบอยู่ใกล้กัน
จาก $x = \dfrac{\lambda D}{a}$: ค่า $x$ เล็กลง ต้องใช้ค่า $a$ ที่ใหญ่ขึ้น, ค่า $D$ ที่เล็กลง, หรือค่า $\lambda$ ที่สั้นลง
ช่อง间距 0.50 mm ถูกส่องด้วยแสง 600 nm และมีหน้าจอห่าง 2.0 m. ช่องห่างของแถบคือเท่าไหร่, ในหน่วย mm?
x = lambda D/a = (600e-9)(2.0)/(0.50e-3) = 2.4e-3 m. แปลงทั้งความยาวคลื่นและช่อง间距ให้เป็นเมตรก่อนทำการหาร
ตัวอย่างวิธีทำ: จากแถบหาความถี่
เลเซอร์ส่องช่องคู่ที่มีระยะห่าง $0.16\ \text{mm}$; จออยู่ห่าง $1.2\ \text{m}$ ระยะจากศูนย์กลางของ แถบมืดลำดับที่หนึ่ง ถึงศูนย์กลางของ 第九条 คือ $3.2\ \text{cm}$. หาความยาวคลื่นและความถี่ของแสง
- นับช่องว่าง: จากหนึ่งไปเก้าคือ แปด ช่วง, ดังนั้น $x = \dfrac{3.2}{8} = 0.40\ \text{cm} = 4.0 \times 10^{-3}\ \text{m}$
- ความยาวคลื่น: $\lambda = \dfrac{xa}{D} = \dfrac{(4.0 \times 10^{-3})(0.16 \times 10^{-3})}{1.2} = 5.3 \times 10^{-7}\ \text{m}$ — แสงสีเขียว
- ความถี่: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{5.3 \times 10^{-7}} = 5.6 \times 10^{14}\ \text{Hz}$.
- ตรวจสอบ: แถบมืดมีระยะห่างเท่าแถบสว่าง ดังนั้นชนิดใดก็ได้ให้ $x$. การหารด้วยเก้าแทนแปดคือข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
ในลวดลายช่องคู่ ความห่างระหว่างศูนย์กลางของแถบมืดที่หนึ่งและหกคือ $2.0\ \text{cm}$. ระยะห่างระหว่างแถบคือกี่มิลลิเมตร?
จากหนึ่งถึงหกมีระยะห่างทั้งหมดห้าช่วง: $x = \dfrac{2.0\ \text{cm}}{5} = 0.40\ \text{cm} = 4\ \text{mm}$.
ตัวอย่างวิธีทำ: แหล่งกำเนิดไมโครเวฟสองแหล่ง
เครื่องส่งไมโครเวฟสองแหล่งปล่อยคลื่นในเฟส ตัวตรวจจับเคลื่อนที่ตามเส้นพบ จุดต่ำสุดแรก จากศูนย์กลางที่ตำแหน่งที่ผลต่างระยะทางเดินสองเส้นคือ $4.5\ \text{cm}$
- จุดต่ำสุดแรก: ผลต่างระยะทางเดิน $= \tfrac{1}{2}\lambda$, ดังนั้น $\lambda = 9.0\ \text{cm}$
- ความถี่: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{0.090} = 3.3 \times 10^{9}\ \text{Hz}$.
- จุดสูงสุดถัดไปออกจากศูนย์กลาง: ผลต่างระยะทางเดิน $= \lambda = 9.0\ \text{cm}$
- ตรวจสอบ: ลวดลาย สมมาตร รอบเส้นกลาง ดังนั้นทุกจุดมีคู่สะท้อนอีกด้านหนึ่งที่มีความเข้มเท่ากัน — นั่นคือจุดที่ข้อสอบให้ขีด
สอดคล้อง หมายถึง ผลต่างเฟสคงที่ — ไม่ใช่ "ในเฟส" และไม่ใช่เพียง "ความถี่เดียวกัน" โคมไฟอิสระสองดวงสีเดียวกันมีความถี่เหมือนกันแต่ ไม่สอดคล้อง ดังนั้นจึงไม่มีลวดลายเสถียร并形成 และระยะห่างแถบคือระหว่าง แถบติดกัน: ระยะจากหนึ่งไปเก้าคือแปดช่วง ไม่ใช่เก้า
คุณเข้าใจแล้ว
- การแทรกสอดต้องการ แหล่งกำเนิดสอดคล้อง (ผลต่างเฟสคงที่)
- เสริมสร้าง: $\Delta x = n\lambda$ (ในเฟส); ทำลายล้าง: $\Delta x = \left(n+\tfrac{1}{2}\right)\lambda$ (ผกผันเฟส)
- ระยะห่างแถบช่องคู่ $x = \dfrac{\lambda D}{a}$; นับ ช่องว่าง ระหว่างแถบ ไม่ใช่จำนวนแถบ