5.3 Interferenssi-ilmiöitä
Valo hilassa
Valon käyttäytyminen hilassa tai kaksoisraossa ilmentää sen aaltoluonnetta. Valo diffraktoituu eli taipuu kapean raon läpi kuljettuaan. Vierekkäisistä kapeista raoista kulkeneet valonsäteet interferoivat niin, että tiettyihin suuntiin syntyy interferenssimaksimeita. Ilmiö on voimakkain kun valo on laserin kaltaista ja hilassa on paljon kapeita rakoja tasaisin välein.
Maksimien suunnat voidaan laskea hilayhtälöstä:
[[$ \quad d\sin \theta = k\lambda $]],
missä
[[$ d $]] on rakojen välimatka (hilavakio),
[[$ \lambda $]] valon aallonpituus,
[[$ \theta $]] kulma, jossa intensiteettimaksimi sijaitsee
[[$ k=0, \pm 1, \pm 2, \ldots $]] ilmaisee, kuinka monennesta intensiteettimaksimista on kyse.
Simulaatio diffraktiohilasta
Maksimien suunnat voidaan laskea hilayhtälöstä:
[[$ \quad d\sin \theta = k\lambda $]],
missä
[[$ d $]] on rakojen välimatka (hilavakio),
[[$ \lambda $]] valon aallonpituus,
[[$ \theta $]] kulma, jossa intensiteettimaksimi sijaitsee
[[$ k=0, \pm 1, \pm 2, \ldots $]] ilmaisee, kuinka monennesta intensiteettimaksimista on kyse.
Simulaatio diffraktiohilasta Äänen huojunta
Jos kahden äänilähteen taajuudet ovat lähellä toisiaan, havaitaan äänen voimakkuudessa jaksottaista vaihtelua. Ilmiö aiheutuu äänten interferenssistä, ja sitä kutsutaan huojunnaksi. Ääniaallot ovat tietyllä hetkellä samassa vaiheessa ja voimistavat toisiaan, ja hetken kuluttua niiden aviheet ovat vastakkaiset, jolloin ne heikentävät toisiaan.
Huojuntataajuus on äänilähteiden taajuuksien ero: [[$ \quad f_{\text{huojunta}}=|f_1-f_2| $]].
Huojuntataajuus on äänilähteiden taajuuksien ero: [[$ \quad f_{\text{huojunta}}=|f_1-f_2| $]].Seisova aalto langassa ja seisova ääniaalto
- Seisova aaltoliike syntyy suljettuun tilaan, jossa aalto heijastelee. Väliaineen tietyissä kohdissa vastakkaisiin suuntiin etenevät aallot vahvistavat aina toisiaan muodostaen kupuja. Toisissa kohdissa ne puolestaan heikentävät toisiaan muodostaen värähtelemättömiä solmukohtia.
- Seisova aaltoliike muodostuu, kun värähtelyn taajuus on sopiva. Taajuuksia kutsutaan ominaistaajuuksiksi.
- Perusvärähtelyn taajuus on matalin ominaistaajuus, ja sen aallonpituus on suurin. Muut taajuudet ovat ylätaajuuksia.
- Molemmista päistä kiinnitetyn värähtelevän langan päihin muodostuu solmukohdat. Perusvärähtelyssä langan päiden välissä on yksi kupu ja ylävärähtelyissä useampia kupuja. Langan ominaistaajuudet ovat sen perustaajuuden monikertoja.
- Putkeen voi muodostua ilman värähtelyn aikaansaama seisova ääniaalto. Avoimeen putken päähän muodostuu aina kupu ja suljettuun päähän solmu.