การรบกวนและการเลี้ยวเบนเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด อย่างไรก็ตาม เป็นคลื่นสองประเภทที่แตกต่างกันซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากแหล่งต่างๆ เมื่อคลื่นสองคลื่นจากจุดกำเนิดต่างกันมาบรรจบกัน ความยาวคลื่นทั้งสองจะรวมกันเป็นคลื่นเดียว นี้เรียกว่าคลื่นรบกวน
เมื่อคลื่นไปถึงช่องเปิดหรือสิ่งกีดขวาง จะส่งผลต่อทิศทางที่คลื่นเคลื่อนที่ และคลื่นที่ได้จะเรียกว่าคลื่นเลี้ยวเบน สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าคลื่นรบกวนจะเกิดขึ้นจริงเมื่อมีแหล่งกำเนิดคลื่นหนึ่งหรือสองแห่งเท่านั้น เมื่อมีแหล่งกำเนิดคลื่นสามแห่งขึ้นไป ผลลัพธ์จะเป็นคลื่นการเลี้ยวเบนเกือบตลอดเวลา
การรบกวนกับการเลี้ยวเบน
ดิ ความแตกต่างระหว่างการรบกวนและการเลี้ยวเบนคือ การปรากฏตัวของคลื่นของพวกเขา การรบกวนเกิดขึ้นเมื่อคลื่นแสงรวมกันผ่านจุดเริ่มต้นสองจุดที่แตกต่างกัน ในขณะที่การเลี้ยวเบนปรากฏขึ้นเนื่องจากการทับซ้อนของความยาวคลื่นรอง ความเข้มของขอบของการรบกวนจะเท่ากันเสมอ และในทางกลับกัน การเลี้ยวเบนมีขอบแปลก
ตารางเปรียบเทียบระหว่างการรบกวนและการเลี้ยวเบน (ในรูปแบบตาราง)
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | การรบกวน | การเลี้ยวเบน |
|---|---|---|
| จำนวนจุดต้นทาง | สองจุดที่แตกต่าง | สามตัวขึ้นไป |
| ความเข้มของปลายคลื่น | apices ทั้งหมดเท่ากัน | หลากหลาย |
| ความกว้างของขอบ | เท่ากัน | ไม่เท่ากัน |
| ความเข้มของรางคลื่น | ไม่มีอะไรจริงๆ | ไม่รู้จักและหลากหลาย |
| คลื่นหลักหรือรอง | จากแหล่งหลักเสมอ | แก้ไขจากคลื่นหลัก |
การรบกวนคืออะไร?
การรบกวนเกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองคลื่นที่เล็ดลอดออกมาจากจุดที่แตกต่างกันสองจุดมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและรวมกันเพื่อสร้างรูปคลื่นที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
คลื่นสองคลื่นที่มียอดและร่องลึกเรียงกันเป็นแนวยาวเรียกว่า "อยู่ในเฟส" และแอมพลิจูดของคลื่นจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างรูปคลื่นที่ได้
เมื่อรวมยอดของคลื่นสองคลื่นเข้าด้วยกัน สิ่งนี้เรียกว่าการรบกวนเชิงสร้างสรรค์ และแอมพลิจูดของรูปคลื่นที่ได้จะเป็นผลรวมของแอมพลิจูดของยอดของคลื่นดั้งเดิม
เมื่อคลื่นไม่ประสานกันและยอดและร่องน้ำเหลื่อมกัน เรียกว่า "อยู่นอกเฟส"
หากคลื่นไม่ซิงค์กันโดยสิ้นเชิง กล่าวคือ อยู่ห่างจากกันหนึ่งร้อยแปดสิบองศา และแอมพลิจูดของจุดสูงสุดและรางของคลื่นตรงข้ามเท่ากัน พวกมันจะหักล้างซึ่งกันและกันในสิ่งที่เรียกว่าการรบกวนแบบทำลายล้าง
หากคุณนึกถึงสิ่งนี้ในบริบทของการพยายามเคลื่อนย้ายเฟอร์นิเจอร์ชิ้นใหญ่
ถ้าคนสองคนผลักจากปลายเดียวกันนี่เป็นการรบกวนเชิงสร้างสรรค์เพราะมันจะสร้างพลังมากกว่าคนคนเดียว แต่ถ้าคนสองคนผลักจากปลายด้านตรงข้ามเฟอร์นิเจอร์ก็จะนิ่งเหมือนไม่มีคลื่น แอมพลิจูดที่มีการรบกวนการทำลายล้าง
ในบริบทของคลื่นแสง สิ่งสำคัญคือต้องทราบด้วยว่าคลื่นรบกวนจะแสดงความกว้างที่สม่ำเสมอและเท่ากันระหว่างพื้นที่สว่างและความมืดเมื่อฉายลงบนหน้าจอ
การเลี้ยวเบนคืออะไร?
ในทางฟิสิกส์ การเลี้ยวเบนคือเมื่อคลื่นโค้งงอรอบๆ สิ่งกีดขวางเล็กๆ เช่น คลื่นเสียงที่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ มุมหนึ่ง หรือเมื่อคลื่นแผ่ออกไปหลังจากผ่านช่องเปิดเล็กๆ
รูปคลื่นทุติยภูมิที่เกิดขึ้นหลังจากผ่าน/โดยสิ่งกีดขวางจะแตกต่างไปจากเดิม โดยมีเฟสและแอมพลิจูดที่แตกต่างกันและหลากหลาย
การเลี้ยวเบนจะเกิดขึ้นในระดับที่มีนัยสำคัญก็ต่อเมื่อขนาดของช่องว่างนั้นเทียบได้กับความยาวคลื่น และเนื่องจากความยาวคลื่นส่วนใหญ่มีขนาดเล็กมาก ยิ่งช่องว่างเล็กเท่าใด การเลี้ยวเบนก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น
ในภาพนี้ ลองนึกภาพคลื่นคลื่นซัดจากมหาสมุทรที่ซัดเข้าหาฝั่งจนกลายเป็นช่องหินแคบๆ จากนั้นเปรียบเทียบกับคลื่นที่บวมเข้าปากหรือท่าจอดเรือ
ในตัวอย่างคลื่นที่เคลื่อนผ่านช่องเปิดแคบ คุณจะเห็นรูปคลื่นกลมที่พัดออกไปในแหล่งน้ำที่อีกด้านหนึ่งของช่องเปิด ซึ่งเป็นรูปร่างที่แตกต่างจากรูปคลื่นแบนที่เข้าสู่ช่องเปิดในตอนแรก
เทียบได้กับท่าจอดเรือที่เราอาจมีแหล่งน้ำขนาดใหญ่เคลื่อนตัวจากมหาสมุทรไปยังท่าจอดเรือ แต่ขนาดของช่องเปิดหมายความว่าน้ำในท่าจอดเรือแทบจะไม่ถูกรบกวนจากคลื่นเลี้ยวเบนที่เป็นผล
คลื่นเลี้ยวเบนไม่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคผ่านรอยแยกหรือรอบๆ วัตถุ แต่จะดำเนินต่อไปในวิถีเดิมโดยไม่เปลี่ยนแปลงตามสถานการณ์ภายนอก
คลื่นการเลี้ยวเบนยังมีความเข้มของพีคที่แตกต่างกันอีกด้วย เนื่องจากการโต้ตอบของรูปคลื่นที่หลากหลายและหลากหลาย รวมทั้งแหล่งกำเนิดหลายจุด (มากกว่าสาม) ที่จำเป็นต้องมีอยู่จึงจะส่งผลให้เกิดคลื่นเลี้ยวเบน
ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอย่างหนึ่งคือ หากคลื่นเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างสองช่อง เราจะเห็นรูปแบบการรบกวนที่อีกด้านหนึ่ง เนื่องจากช่องว่างทั้งสองทำหน้าที่เป็นจุดกำเนิดใหม่สองจุด
ความแตกต่างหลักระหว่างการรบกวนและการเลี้ยวเบน
- คลื่นรบกวนจะเกิดขึ้นจากจุดกำเนิดที่แตกต่างกันสองจุดรวมกัน ในขณะที่คลื่นเลี้ยวเบนมาจากสามจุดหรือมากกว่า
- ความเข้มของ apices ของคลื่นแทรกสอดมีความสม่ำเสมอและเท่ากัน อย่างไรก็ตาม ความเข้มของคลื่นรบกวนนั้นแปรผันและไม่เท่ากัน เนื่องจากเป็นผลรวมของคลื่นที่แตกต่างกันจำนวนมาก
- ในคลื่นรบกวน ความกว้างของขอบจะเท่ากัน ในขณะที่คลื่นการเลี้ยวเบน เราจะเห็นความกว้างของขอบที่ไม่สอดคล้องกัน
- รางของคลื่นรบกวนจะเท่ากับศูนย์เสมอ ในขณะที่รางของคลื่นการเลี้ยวเบนสามารถเป็นไปได้จำนวนเท่าใดก็ได้เนื่องจากคลื่นรวมหลายคลื่น
- คลื่นรบกวนยังมาจากแหล่งกำเนิดปฐมภูมิหรือสาเหตุของคลื่น เช่น หินที่ถูกโยนลงไปในแอ่งน้ำ ในขณะที่คลื่นการเลี้ยวเบนส่งผลให้เกิดคลื่นทุติยภูมิหลังจากที่คลื่นปฐมภูมิผ่านช่องเปิดหรือโดยวัตถุ
บทสรุป
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคลื่นทั้งสองประเภทอยู่ในลักษณะที่เกิดขึ้นทั้งสองแบบ คลื่นรบกวนได้มาจากแหล่งกำเนิดคลื่นดั้งเดิม ในขณะที่คลื่นการเลี้ยวเบนเป็นคลื่นทุติยภูมิที่ปรากฏขึ้นเมื่อคลื่นโต้ตอบกับสิ่งกีดขวาง
ในการสังเกตคลื่นรบกวนและการเลี้ยวเบนที่โต้ตอบกัน เรามีเครื่องมือที่จะสามารถเข้าใจกฎของจักรวาลของเราได้มากขึ้น รวมถึงในฟิสิกส์ควอนตัมด้วยการทดลองแบบ double-slit
- 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
