شرح عن تداخل الموجات

تداخل الموجات

يحدث تداخل الموجات (بالإنجليزية: Wave Interference) عندما تجتمع موجتان أو أكثر معًا، حيث يمكن أن تلتقي الموجتان معًا عند انتقالهما عبر نفس الوسط، وبالتالي يمكن أن تجتمع هذه الموجات مع بعضها البعض، أو تقوم بإلغاء بعضها البعض كليًا أو جزئيًا، مما يؤدي إلى حدوث تغيرٍ في السعة، ويمكن معرفة نوع التداخل عن طريق السعة الناتجة عن هذا التداخل؛ فقد يكون التداخل بناءً أو هدامًا، وتعرف السعة بأنها المسافة التي تتحرك فيها جسيمات الوسط الناقل من مواضع الاتزان عندما تمر الموجة، وهي مقياس لمقدار اهتزاز الموجة، وفيما يأتي شرح لأنواع تداخل الموجات:^[١][٢][٣]

التداخل البناء

يكون التداخل بناءً (بالإنجليزية: Constructive interference) عندما تجتمع موجتان في نفس الطور (قمة مع قمة وقاع مع قاع) مع بعضهما البعض، وتكون السعة الناتجة عن هذا التداخل أكبر من السعة الأصلية للموجة الفردية، فإذا تداخلت موجتان متساويتان في السعة تداخلًا بناءً؛ فإن السعة الناتجة عن هذا التداخل تكون ضعف السعة الفردية للموجة (أي أن السعة الناتجة= 2× السعة الأصلية)، وعليه فإن التداخل البناء يزيد من السعة بشكلٍ كبير، وفي التداخل البناء تنتطبق قمم وقيعان الموجات على بعضها البعض، وبعد التداخل تبتعد الموجتان عن بعضهما كما لو أنهما لم يتداخلا أبدًا، ويمكن توضيح فكرة التداخل البناء بالشكل الآتي:^[١]

التداخل الهدام

يحدث التداخل الهدام (بالإنجليزية: Destructive interference) أو التداخل المدمر عندما تتداخل موجتان، وتقوم كل منهما بإلغاء الأخرى بشكلٍ كلي أو بشكلٍ جزئي، ولكي يحدث هدم يجب على الموجتين أن يكون لهما نفس السعة؛ ولكن يكون اتجاه كل منهما عكس اتجاه الأخرى (قمة مع قاع أو قاع مع قمة)، وبالتالي عندما تتداخلان تنتج سعة صفرية، وذلك لأنهما ألغيا قمم وقيعان بعضهما البعض، وبعد التداخل تبتعد الموجتان عن بعضهما كما لو أنهما لم يلتقيا أبدًا، إذا إن التداخل الهدام لا يعني إلغاء حركة أو انتشار الموجة، ويمكن توضيح فكرة التداخل الهدام بالشكل الآتي:^[١]

أمثلة على تداخل الموجات

يوجد العديد من الأمثلة على تداخل الموجات، ومنها ما يأتي:^[٣]

• سماعات إلغاء الضوضاء: تعمل سماعات إلغاء الضوضاء (بالإنجليزية: Noise-cancelling headphones) على مبدأ التدخل الهدام للموجات الصوتية، وذلك عن طريق الميكروفون الموجود في السماعات، والذي يكتشف أي ضوضاء منخفضة الصوت حول المستمع، وبالتالي تصدر سماعات الأذن موجات صوتية في أذني المستمع تتداخل بشكل مدمر مع الضوضاء المحيطة به، مما يضمن إلغاء للضوضاء والاستماع بشكل نقي.
• كاتمات الصوت في السيارات: تم تصميم حجرات في كاتم الصوت (بالإنجليزية: Mufflers on cars)، تعمل على كتم صوت ضجيج المحرك، فعند دخول صوت الضجيج إلى كاتم الصوت، فإن الموجات تتداخل بشكل هدام مع الضوضاء الخاصة به، وبالتالي تكون السيارة أكثر هدوءًا.
• ضوء الميكرويف: ضوء الميكرويف (بالإنجليزية: Microwave light) المستخدم في فرن الميكرويف يتعرض للتداخل الموجي، حيث تتداخل موجات الضوء داخل الفرن بشكل بناء وهدام، بهدف تسخين الطعام بشكل أكثر أو أقل، ولهذا السبب تم وضع طبق دوار داخل الميكرويف ليساعد على تسخين الطعام من جميع الجهات، ولمنع تجمد الطعام من جهة وغليانه من جهة أخرى.
• قاعات الحفلات الموسيقية: تحتوي قاعات الحفلات الموسيقية (بالإنجليزية: Concert halls) على نقاط ميتة، تعمل على انعكاس الصوت من المسرح إلى الأسطح في الغرفة، ويحدث تداخل هدام في مكان معين من مكان جلوس الجمهور، وذلك لضمان استماعهم بشكل نقي وصحيح.