Καταστροφικές παρεμβολές

Στη φυσική, η παρεμβολή είναι ένα φαινόμενο στο οποίο δύο κύματα υπερτίθενται για να δημιουργήσουν ένα επακόλουθο κύμα μεγαλύτερου, χαμηλότερου ή ίδιου πλάτους. Οι εποικοδομητικές και καταστροφικές παρεμβολές προκύπτουν από την αλληλεπίδραση κυμάτων που συσχετίζονται ή είναι συνεκτικά μεταξύ τους, είτε επειδή προέρχονται από την ίδια πηγή είτε επειδή έχουν την ίδια ή σχεδόν την ίδια συχνότητα. Τα φαινόμενα παρεμβολής μπορούν να ανιχνευθούν με όλες τις μορφές κυμάτων, για παράδειγμα, φως, ραδιόφωνο, ήχο, κύματα επιφανειακών υδάτων, κύματα βαρύτητας ή κύματα ύλης.

Παρεμβολές 

Η παρεμβολή είναι το φαινόμενο δύο κυμάτων που υπερτίθενται για να παράγουν ένα κύμα υψηλότερου, μικρότερου ή ίσου πλάτους.

Όταν η κορυφή ενός κύματος συμπίπτει με την κορυφή ενός άλλου κύματος της ίδιας συχνότητας στο ίδιο σημείο, το πλάτος που προκύπτει είναι ίσο με το σύνολο των πλατών των μεμονωμένων κυμάτων. Όταν συμβαίνει αυτό, αναφέρεται ως εποικοδομητική παρεμβολή.

Το συνδυασμένο κύμα θα έχει μεγαλύτερο πλάτος από τα ξεχωριστά κύματα.

Όταν η κορυφή ενός κύματος συγκρούεται με την κοιλότητα ενός άλλου, το προκύπτον πλάτος ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ των δύο μεμονωμένων πλατών.

Όταν συμβαίνει αυτό, αναφέρεται ως καταστροφική παρέμβαση.

Το προκύπτον κύμα θα έχει μικρότερο πλάτος από τα μεμονωμένα κύματα.

Στη διάδοση κυμάτων, η παρεμβολή είναι το φαινόμενο που συμβαίνει όταν δύο κύματα συγκρούονται ενώ ταξιδεύουν από το ίδιο μέσο. Η παρεμβολή ενός κύματος με ένα άλλο κύμα αναγκάζει το μέσο να λάβει ένα σχήμα που καθορίζεται από έναν συνδυασμό των καθαρών επιδράσεων που παράγονται και από τα δύο μεμονωμένα κύματα στα σωματίδια του μέσου. Θεωρήστε δύο παλμούς του ίδιου πλάτους που ρέουν σε αντίθετες κατευθύνσεις μαζί με το ίδιο μέσο ως σημείο εκκίνησης για τη διερεύνηση της παρεμβολής κυμάτων. Ας υποθέσουμε ότι κάθε κύμα έχει μια κορυφή που είναι 1 μονάδα υψηλότερη από την προηγούμενη και έχει τη μορφή ημιτονοειδούς κύματος. Καθώς οι ημιτονοειδείς παλμοί πλησιάζουν ο ένας στον άλλον χρονικά, θα έρθει τελικά μια χρονική στιγμή που θα επικαλύπτονται εντελώς μεταξύ τους. Το προκύπτον σχήμα του μέσου θα είναι ένας ημιτονοειδής παλμός μετατοπισμένος προς τα πάνω με πλάτος δύο μονάδων σε αυτό το σημείο.

Εποικοδομητική παρεμβολή 

Αυτή η μορφή παρέμβασης αναφέρεται ως «εποικοδομητική παρέμβαση». Όταν δύο παρεμβαλλόμενα κύματα έχουν μετατόπιση προς την ίδια κατεύθυνση, ονομάζεται εποικοδομητική παρεμβολή. Μπορεί να εμφανιστεί οπουδήποτε στο μήκος του μέσου και μπορεί να συμβεί ανά πάσα στιγμή. Αυτό συμβαίνει επειδή και τα δύο κύματα έχουν μια μετατόπιση προς τα πάνω σε αυτό το σενάριο, και ως αποτέλεσμα αυτού, το μέσο έχει μια μετατόπιση προς τα πάνω που είναι μεγαλύτερη από τη διαφορά μεταξύ των δύο παρεμβαλλόμενων παλμών. Σε οποιαδήποτε θέση όπου τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα ωθούνται προς τα πάνω το ένα από το άλλο, παρατηρείται εποικοδομητική παρεμβολή. Ωστόσο, μπορεί επίσης να παρατηρηθεί όταν και τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα ωθούνται προς τα κάτω ταυτόχρονα.

Καταστροφικές παρεμβολές 

Η καταστροφική παρεμβολή είναι ένα είδος παρεμβολής που μπορεί να συμβεί οπουδήποτε, καθώς και σε οποιοδήποτε μέσο, ​​όταν τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα έχουν μετατόπιση προς την αντίθετη κατεύθυνση το ένα από το άλλο. Ας υποθέσουμε ότι ένας ημιτονοειδής παλμός με μέγιστη μετατόπιση μιας μονάδας συναντά έναν άλλο ημιτονοειδές παλμό με μέγιστη μετατόπιση μιας μονάδας και το αποτέλεσμα είναι καταστροφική παρεμβολή. Οι παλμοί παρεμβολής έχουν την ίδια μέγιστη μετατόπιση, αλλά ταξιδεύουν στην αντίθετη κατεύθυνση ο ένας από τον άλλο. Όταν οι δύο παλμοί επικαλύπτονται πλήρως, το αποτέλεσμα είναι ότι οι δύο παλμοί καταστρέφουν εντελώς ο ένας τον άλλον ως αποτέλεσμα. Δεν υπάρχει μετατόπιση των σωματιδίων του μέσου ως αποτέλεσμα της πλήρους επικάλυψης τη στιγμή της επικάλυψης. Αυτή η «καταστροφή» δεν είναι μια κατάσταση που θα διαρκέσει επ' αόριστον. Είναι πιθανό η δήλωση ότι τα δύο κύματα αλληλοεξουδετερώνονται να είναι απατηλή. Όταν δηλώνεται ότι οι δύο παλμοί καταστρέφουν ο ένας τον άλλον, αναφέρεται στο γεγονός ότι όταν οι δύο παλμοί επικαλύπτονται, η επίδραση ενός από τους παλμούς στη μετατόπιση ενός δεδομένου σωματιδίου του μέσου καταστρέφεται ή ακυρώνεται από το φαινόμενο του άλλου παλμού στη μετατόπιση του ίδιου σωματιδίου. Μόλις δύο παλμοί με διαμετρικά αντίθετες μετατοπίσεις (δηλαδή, ένας παλμός μετατοπισμένος προς τα πάνω και ο άλλος προς τα κάτω) ενωθούν σε ένα ορισμένο σημείο, η έλξη προς τα πάνω του ενός παλμού εξισορροπείται (ακυρώνεται ή εξαλείφεται) από την έλξη προς τα κάτω του άλλου παλμού. Μόλις οι δύο παλμοί περάσουν ο ένας από τον άλλο, ένας παλμός μετατοπισμένος προς τα πάνω και ένας μετατοπισμένος προς τα κάτω παλμός παραμένουν, οι οποίοι και οι δύο ταξιδεύουν στην ίδια κατεύθυνση όπως ήταν πριν από την παρεμβολή. Υπάρχει μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος κατά την οποία η μετατόπιση του μέσου είναι μικρότερη από τη μετατόπιση του κύματος με το μεγαλύτερο πλάτος που προκαλείται από καταστροφικές παρεμβολές.

Δεν είναι απαραίτητο για να συμβεί καταστροφική παρεμβολή τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα να έχουν πανομοιότυπα πλάτη που ταξιδεύουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Εάν ένας παλμός με μέγιστη μετατόπιση +1 μονάδα έρθει σε επαφή με παλμό με μέγιστη μετατόπιση -2 μονάδες, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι καταστροφικό. Κατά τη διάρκεια της συνολικής επικάλυψης, η μετατόπιση του μέσου ως αποτέλεσμα αυτού είναι μία μονάδα.

Συμπέρασμα 

Οι εποικοδομητικές και καταστροφικές παρεμβολές προκύπτουν από την αλληλεπίδραση κυμάτων που συσχετίζονται ή είναι συνεκτικά μεταξύ τους. Όταν η κορυφή ενός κύματος συγκρούεται με την κοιλότητα ενός άλλου, το προκύπτον πλάτος ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ των δύο μεμονωμένων πλατών. Η καταστροφική παρεμβολή είναι ένα είδος παρεμβολής που μπορεί να συμβεί οπουδήποτε, καθώς και σε οποιοδήποτε μέσο, ​​όταν τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα έχουν μετατόπιση το ένα προς την αντίθετη κατεύθυνση του άλλου. Ας υποθέσουμε ότι ένας ημιτονοειδής παλμός με μέγιστη μετατόπιση μιας μονάδας συναντά μια άλλη και το αποτέλεσμα είναι καταστροφική παρεμβολή. Δεν υπάρχει μετατόπιση των σωματιδίων του μέσου ως αποτέλεσμα της πλήρους επικάλυψης τη στιγμή της επικάλυψης.

Όταν δηλώνεται ότι οι παλμοί καταστρέφουν ο ένας τον άλλο, αναφέρεται στο γεγονός ότι όταν οι δύο παλμοί επικαλύπτονται. Υπάρχει μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος κατά την οποία η μετατόπιση του μέσου είναι μικρότερη από τη μετατόπιση του κύματος με το μεγαλύτερο πλάτος που προκαλείται από καταστροφικές παρεμβολές. Δεν είναι απαραίτητο για την εμφάνιση καταστροφικών παρεμβολών τα δύο παρεμβαλλόμενα κύματα να έχουν τα ίδια πλάτη που ταξιδεύουν σε αντίθετες κατευθύνσεις.