تداخل ویرانگر در امواج صوتی

فرض كنید صدای حاصله از دو بلندگو در ناحیه ‌ای كه گوش ما در آن قرار دارد به هم برسند و در ضمن صدای دو بلندگو هم شدّت و هم بسامد باشد. برای سادگی طولِ‌ موج صدا برای یك متر  فرض می ‌شود. همچنین فرض كنید صفحات بلندگوها هم زمان و همگون شروع به نوسان كنند (اصطلاحاً به چنین نوساناتی هم ‌فاز گفته می‌ شود). چنین شرایطی را در قبل داشتیم.

حال اگر یكی از بلندگوها جابجا شود چه اتفاقی می ‌افتد؟

چنین شرایطی در شكل زیر نشان داده شده ‌است. در این شكل بلندگوی سمت چپ به ‌اندازة نصف طولِ‌ موج (در اینجا به‌اندازة 0.5 متر) به عقب برده شده ‌است. در این حالت وقتی ناحیه انبساط یافته R از بلندگوی چپ به محل تلاقی می ‌رسد آن گاه در همان زمان ناحیه متراكم C از بلندگوی راست به آن نقطه خواهد رسید. به همین نحو وقتی ناحیه متراكم Cاز بلندگوی چپ به محل تلاقی می ‌رسد آن گاه در همان زمان ناحیه انبساط یافته از بلندگوی راست به آن نقطه خواهد رسید.

بنا به قاعده جمع آثار، اثر كل در این محل صفر بوده و دو موج یكدیگر را خنثی می ‌كنند. در تصویر زیر بر این موضوع تأكید شده ‌است.

وقتی یك ناحیه متراكم با یك ناحیه انبساط یافته به هم برسند آن گاه حاصل این دو، ناحیه ‌ای با فشار ثابت و عادی خواهد بود. بر این اساس در نقطه تلاقی هیچ صدایی شنیده نمی‌ شود. هرگاه دو موج همیشه طوری به یكدیگر برسند كه ناحیه با فشار زیاد از یكی با ناحیه با فشار كم از دیگری تلاقی كنند آن گاه گفته می‌ شود كه دو موج در فاز متقابل هستند و در این حالت تداخل ویرانگر خواهد بود.

البته در این حالت اگر بلندگوی سمت چپ باز هم نیم متر به عقب برده شود (4 متر)آن گاه تداخل امواج صوتی آن ها در نقطه تلاقی مورد نظر سازنده خواهد بود و صدایی با شدّت زیاد شنیده خواهد شد زیرا در این حالت دو موج باز هم به صورت هم‌ فاز با یكدیگر تلاقی یافته و تداخل می‌ كنند.

در حالت كلی، آنچه مهم است تفاضل فاصله نقطه تلاقی از دو منبع تولید صدا است.

برای منابعی كه به شكل هم ‌فاز نوسان می ‌كنند، اگر تفاضل فاصله نقطه تلاقی از دو منبع تولید صدا مضرب صحیحی (1و2و3…) از طولِ‌ موج باشد آن گاه دو موج به صورت سازنده با یكدیگر تلاقی می ‌كنند و اگر تفاضل فاصله نقطه تلاقی از دو منبع مضرب فردی (1و3و5 …) از نصف طولِ ‌موج باشد  آن گاه دو موج به صورت ویرانگر با یكدیگر تلاقی خواهند نمود.

البته موضوع تداخل از دیدگاه دیگری نیز قابل بررسی است. بدین معنی كه به جای جابجایی بلندگوها، آن ها را ثابت فرض كنیم و این بار شنونده در اتاق حركت كند. در تصویر زیر دو بلندگو در حال تولید صدا هستند نواحی متراكم با خطوط دایروی ممتد و نواحی انبساط یافته با دوایر خط چین نشان داده شده‌اند.

البته هر دوی این دوایر به مركز بلندگوها هستند. وقتی اصوات این دو بلندگو با یكدیگر تلاقی می‌ كنند مكان ‌هایی وجود دارند كه دو موج به صورت سازنده با یكدیگر تداخل نموده و در مقابل، نواحی وجود دارند كه دو موج به صورت ویرانگر با یكدیگر تداخل می ‌كنند. نواحی تداخل سازنده مكان‌ هایی هستند كه هر دو موج به صورت متراكم یا رقیق به هم رسیده ‌اند.

وقتی شنونده در چنین نواحی قرار می‌گیرد صدای بلندی می ‌شنود. در مقابل تداخل ویرانگر در مكان ‌هایی روی می ‌دهد كه یك موج به صورت متراكم و دیگری به صورت انبساط یافته به آنجا رسیده باشد. یك شنونده كه در این نقطه قرار می‌ گیرد، هیچ صدایی نمی ‌شنود. در نواحی كه دو موج به صورت سازنده یا ویرانگر تداخل نمی ‌كنند، دو موج به صورت جزئی یكدیگر را تقویت و یا حذف می ‌كنند و البته این موضوع به مكان قرارگیری آن نقطه نسبت به دو بلندگو بستگی دارد. پس، این امكان وجود دارد كه یك نفر كه در اتاق قدم می ‌زند با نواحی با شدّت صدای زیاد یا نواحی با شدّت صدای كم مواجه شود.

این پدیده با اصلبقای انرژی نیز انطباق دارد. بدین معنی كه اگر در نواحی شدّت صدا زیاد باشد(انرژی صوتی زیاد باشد) باید نواحی دیگری نیز وجود داشته باشد كه شدّت صوت كم است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی