اصل برهم نهی امواج

دو یا چند ذره نمی توانند به طور همزمان در یك نقطه از فضا حضور داشته باشند. برخلاف ذرات دو یا چند موج به طور همزمان بدون آنكه بر روی همدیگر اثر داشته باشند، می توانند در یك نقطه از فضا وجود داشته باشند. این از تفاوت های مهم امواج و ذرات یا رفتار موجی و ذره ای است.

اصل برهم نهی می تواند برای بدست آوردن اثر حضور همزمان امواج به كار رود. بنابر این اصل در صورتی كه چند موج به طور همزمان در یك نقطه از فضا حضور داشته باشند، اثر چند موج در آن نقطه از فضا از برهم نهی یا مجموع اثرات هریك از امواج بدست می آید. بعنوان مثال اگر نوسان یک نقطه مشخص در سطح آب بخاطر موج A در یک لحظه مشخص باندازه 5cm رو به بالا و نوسان همان نقطه مشخص در سطح آب بخاطر موج B در همان لحظه مشخص باندازه 2cm رو به بالا باشد، نوسان مشاهده شده برای آن نقطه در آن لحظه مشخص مجموع این دو نوسان یعنی 7cm رو به بالا خواهد بود. بعنوان مثال دیگر اگر نوسان یک نقطه مشخص در سطح آب بخاطر موج A در یک لحظه مشخص باندازه 5cm رو به بالا و نوسان همان نقطه مشخص در سطح آب بخاطر موج B در همان لحظه مشخص باندازه 2cm رو به پایین باشد، نوسان مشاهده شده برای آن نقطه در آن لحظه مشخص مجموع این دو نوسان یعنی 3cm رو به بالا خواهد بود. همانطوری که این دو مثال نشان می دهند، گاهی اوقات امواج اثر همدیگر را تقویت می کنند و منجر به نوسانات بزرگتر می شوند ( مثل مثال اول). گاهی اوقات هم امواج اثر همدیگر را تضعیف می کنند و منجر به نوسانات کوچکتر یا حتی از بین رفتن همدیگر می شوند ( مثل مثال دوم). حالت اول تداخل یا برهم نهی سازنده (Constructive Interference) و حالت دوم تداخل یا برهم نهی ویرانگر (Destructive Interference) نامیده می شود. شکل بعدی تداخل یا برهم نهی سازنده و ویرانگر را برای دو موج با دامنه یکسان نشان می دهد.

دقت کنید که در این شکل در بالا قله های موجها بهم و دره های آنها بهم رسیده اند و بیشترین تداخل سازنده ممکن رخ داده است و در پایین قله های یک موج به دره های موج دیگر رسیده است و بیشترین تداخل ویرانگر ممکن رخ داده است که منجر به حذف کامل هر دو موج شده است.

در ادامه دو مثال از کاربردهای جالب اصل برهم نهی را می بینیم. برمبنای اصل برهم نهی می توان دستگاههایی برای حذف نویز یا صداهای مزاحم ساخت. روش کار آنها بدین صورت خواهد بود که نویز یا صدای مزاحم در محیط را شناسایی کرده و موجی قرینه آن تولید کنند تا بخاطر تداخل ویرانگر این دو موج نویز یا صدای مزاحم حذف شود. شکل بعدی این موضوع را نشان می دهد.

حذف صداهای مزاحم بر مبنای اصل بر هم نهی

همچنین اصل برهم نهی می تواند برای ترکیب امواج به منظور تولید امواج با ویژگیهای خاص مد نظر بکار رود. بعنوان مثال می توان یک موج با شکل دلخواه مثل شکل یک حرف را روی آب با استفاده از ترکیب و برهم نهی امواج مناسب ایجاد کرد. شکل بعدی حرف S را روی سطح آب نشان می دهد که بهمین شیوه ایجاد شده است.

بعدها خواهیم دید که باتوجه به خصلت موجی الکترون در اتم، اصل بر هم نهی می تواند در بررسی و مدلسازی اتمها، مولکولها و مواد توسط دانشمندان مفید واقع شود. بعنوان مثال موقع پیوند خوردن اتمها با هم، الکترونها بعنوان امواج در نواحی مشترکی از فضا قرار می گیرند و بعنوان امواج با هم تداخل می کنند و اصل بر هم نهی می تواند در بررسی و مدلسازی این تداخلات بکار رود.

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

**************************************************

سایت: www.youngchemist.com

مولف: محمد شاهی

نظرات، پیشنهادات و انتقادات: chemistry.shahi@gmail.com

**************************************************

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||