تحلیل تداخل امواج دو بعدی 2
بدین ترتیب با بر هم نهی امواج دو منبع نقش تداخلی را به وجود آورده ایم و معلوم كردیم كه در یك لحظه این نقش پیشگویی شده با آنچه می بینیم سازگار است.
اكنون می خواهیم چگونگی حركت امواج را در نقش تداخلی مورد توجّه قرار دهیم. نخست چگونگی حركت یك نوكه مضاعف را مطالعه می كنیم. در شكل زیر (راست) دو نوكه موج با هم تلاقی كرده اند و در ابتداء پیكان شكل چپ نوكه مضاعف تشكیل داده اند.
نوكه های مضاعف و ناوه های مضاعف در سرتاسر تشتك موج یك نوع حركت دورشونده از مركز دارند. در نتیجه هر ردیف از نوكه های مضاعف از منطقه منبع دور می شوند و در همان زمان نوكه ها و ناوه های مضاعف تازه ای در نزدیكی منبع ها تشكیل می شوند. هر ردیف، قطاری متحرّك از امواج است.
در منطقه های نقطه چین (منطقه های میان قطارهای موج متحرّك) در شكل زیر چه روی می دهد؟
در اینجا نوكه ها در تمامی لحظه ها بر روی ناوه ها قرار می گیرند و سطح آب نامتلاطم می ماند. برای آن كه ببینیم چرا چنین می شود خط میان دو قطار موج را در یك لحظه معین بررسی می كنیم. در شكل زیر یكی از منطقه های نقطه چین را انتخاب می كنیم و با نوكه موجی كه از S1 سرچشمه می گیرد آغاز می كنیم.
چون این نوكه بر ناوه ای قرار می گیرد كه از سرچشمه گرفته است در سطح آب جابه جایی در محل وجود ندارد و آب عملاً نامتلاطم باقی می ماند. اكنون در راستای این منطقه از دو منبع دور می شویم. در ضمن این كار، از نوكه موج حاصل از S1 پایین می رویم و از ناوه موج حاصل S2 از بالا می رویم. تا زمانی كه امواج تقریباً متقارن باشند - به طوری كه هر ناوه مانند نوكه ای وارونه باشد - حاصل جمع جا به جایی های دو موج پیوسته صفر می ماند. با نگاهی به دورتر، ناوه ای را مشاهده می كنیم كه از S1 سرچشمه گرفته است و در همان مكان نوكه ای از S2 می رسد. جا به جایی های رو به بالا و رو به پایین باز هم یكدیگر را حذف می كنند. با دنبال كردن خطی كه از محل تلاقی نوكه ها و ناوه ها می گذرد درمی یابیم كه آب در آن جا عملاً نامتلاطم مانده است.
با نگاهی به شكل زیر (یا حتی بهتر، به سطح تشتك موج) می بینیم كه این خطوط كه آب نامتلاطم را نشان می دهند از منطقه منبع ها رو به بیرون گسترده شده اند و قطارهای موج متحرّك با نوكه ها و ناوه های تقویت شده را از هم جدا می كنند.
این خطوط نامتلاطم را در قیاس با گره های یك فنر خطوط گره ای می نامیم. در شكل زیر خطوط گره ای را به صورت خط های سیاه كلفت رسم كرده ایم.
جرئیات نقش تداخلی با تغییر طولِ موج یا تغییر فاصله میان منبع ها تغییر می كند. اما ساخت كلی چنین نقش هایی یكسان است. در شكل زیر نقشی دیگر با طولِ موج بلندتر نشان داده شده است. باز هم می توانیم خطوط گره‌ای و امواجی را كه از میان آن ها دور می شوند ببینید. امواج تا اندازه‌ای تیره به نظر می آیند زیرا عكس ها در مدّت50/1ثانیه گرفته شده‌است و در این مدّت امواج كسرِ قابل ملاحظه ای از طولِ موج را پیموده‌اند.
هر چند در تحقیق خود امواج آب را مورد بررسی قرار دادیم، برای دست‌آوردهای خود، واقعاً از هیچ یك از خواص ویژه امواج آب استفاده نكرده ایم و تنها، اصل برهم نهی را به كار برده‌ایم كه در مورد همه امواج به كار برده می شود. نتایج به‌دست آمده در این درس در مورد همه امواج صادق است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: سمیرا بادامستانی
