Constructieve/destructieve interferentie

Katharina stelde deze vraag op 12 augustus 2010 om 20:44.

Hallo,

 Ik heb een probleem met de constructieve of destructieve interferentie te berekenen. We hebben er nooit oefeningen op gezien en ik heb dus geen flauw idee hoe je dit nu eigenlijk moet doen?

 Ik weet dat r2-r1=nλ de formule is voor de construcieve interferentie en daar dus een buik zal zijn.

 Bij destructief r2-r1=(2n+1)λ/2 is dit de formule.

 Nu is de vraag: Twee trillingsbronnen trillen in fase met de uitwijking gegeven door y= 2sin 100∏t. Zij wekken in een midden golven op met voortplantingssnelheid 1.20m/s. Een punt P bevindt zich op 80cm van de eerste e, op 75 cm van de tweede bron. De resulterende trilling in punt P wordt: y= 4 cos(k. r2-r1/2). sin (wt-k.r1+r2/2)

 Ga na of er in het punt P opbouwende interferentie is:

 Nu, ik ben begonnen aan de oefening door allereerstλ uit te rekenen. (Uit y= 2sin 100∏t heb ik de frequentie gehaald door;

 w= 2∏f=> f= 50 enλ= v/f = 0.024m (is dit al juist in feite?)

 Maar hierna zit ik vast en weet ik niet goed wat te doen? Door de formule r2-r1=nλ toe te passen kom ik aan -5=n. 0.024. Ik denk dat dit in feite al fout is? Waarvoor staat die n en hoe bereken je die bijvoorbeeld in r2-r1=(2n+1)λ/2.

Ik hoop dat jullie me kunnen verder helpen, want ik weet het niet goed..

Alvast bedankt!

Reacties

Jan op 12 augustus 2010 om 22:35

Dag Katharina,

 w= 2πf => f= 50 Hz en λ= v/f = 0,024 m (is dit al juist in feite?)

 Ja hoor, klopt. De voortgebrachte trilling heeft in dat medium dus een golflengte van 2,4 cm.

Door de formule r2-r1=nλ toe te passen kom ik aan -5=n. 0,024. 

Je maakt overigens een klein foutje hier door het afstandsverschil r2-r1 in te voeren in centimeters, en je golflengte in meters. Liefst altijd maar alles in meters, -0,05=n. 0,024 dus.

..//.. Waarvoor staat die n

Met die n bedoelen we een willekeurig geheel getal, in dit geval een geheel aantal golven.

Stel beide bronnen zitten op zeker starttijdstip beiden "op de top van een golfberg", om het zo maar eens uit te drukken. 1/50 seconde later zitten ze beide weer op de top, en de eerste berg is op dat ogenblik vanuit beide bronnen 2,4 cm verder geraakt.

Sta jij nu op een geheel aantal golflengten afstand van beide bronnen, dan zullen de toppen je steeds gelijktijdig bereiken. De golven versterken elkaar op je waarnemingspunt maximaal: zou elke bron een golf met amplitude 3 hebben uitgezonden, dan neem jij één golf met amplitude 6 waar. Beide trillingen zijn dus in fase.

Zou je echter op en geheel aantal golflengten van de ene bron staan (hier bijv 24 cm), maar op een geheel aantal PLUS een halve golflengte (bijv 25,2 cm) van de andere bron, dan bereikt de top van de ene bron jou gelijktijdig met het dal van de andere bron. Het faseverschil is ½, de trillingen doven elkaar uit (destructieve interferentie).

In jouw geval is het afstandsverschil van de bronnen (5 cm) niet gelijk aan een héél aantal golflengten. Er is dus geen volledige constructieve interferentie. Het faseverschil is echter maar klein: 2/24 golflengte, of zo je wil 30°. De golven versterken elkaar nog wel degelijk, maar niet meer maximaal.

https://serc.carleton.edu/NAGTWorkshops/deepearth/activities/40826.html

n deze applet kun je met golven spelen. Stel beide wavelengths gelijk in, beide amplitudes ook, en zet beide fasen op 0 . Je ziet dat de resulterende golf eronder een amplitude krijgt die de optelsom is van beide andere. Ga dan eens een faseverschil invoeren, door een van de bronnen een andere fase te geven, beetje bij beetje opschuivend tot 180° (een halve golflengte verschil). De resulterende golf krijgt een alsmaar kleinere amplitude.

En dat is wat bovenstaande formules eigenlijk vertellen. Ik hoop dat een en ander nu wat duidelijker is?

Ik vind dat je knap bezig bent. Maarre, en het volgende  is geen opmerking aan jouw persoonlijk: Jammer alleen dat je kennelijk niet ziet wát je aan het berekenen bent, maar dat lijkt me niet jouw schuld. Ik zie wel vaker dat in Vlaanderen de fysica érg wiskundig wordt benaderd; helaas soms zó erg dat de onderliggende fysica geheel op de achtergrond raakt, wel misbruikt lijkt te worden om wat wiskunde te oefenen. We zien Vlaamse leerlingen schitterende berekeningen opzetten zonder dat ze enig benul lijken te hebben van wat hun gereken nou eigenlijk voorstelt. Zo ook in jouw geval, als je moet vragen wat de "n" in deze formules voorstelt, dat ligt aan heel de basis van dat interferentie-gebeuren. (In Nederland rekenen we dan wel weer eens wat te weinig).

Groet, Jan

Katharina op 13 augustus 2010 om 23:30

Hallo,

Hartelijk bedankt voor uw antwoord! Ik denk dat ik het deze keer wel begrijp. Dus in dit geval is n; 2.08, waardoor het dus geen geheel aantal keer de golflengte is? Moest het ronduit 2 zijn, is het dus een maximale interferentie?

Ik was inderdaad wat verward met de n, aangezien we bij de 2-spletenproef n als de afstand nemen...

Ik heb eerlijk gezegd nog een allerlaatste vraag (ik zal hem hier zetten dan?) De opgave is: Een slinger bestaat uit een blokje met massa 150g aan een touw met lengte 60.0 cm. Het blokje wordt aan het slingeren gebracht met een maximale uitwijkingshoek van 10°.

Bepaal de energie van het blokje.

Nu, ik heb het al proberen oplossen, ik weet de oplossing van het vraagstuk niet en vroeg me af of ik wel juist was aangezien ik maar 0.147J, ik ben vrij zeker dat het niet klopt eigenlijk..
Zo ben ik erop gekomen:

s=α.l (de sinus mag je laten vallen aangezien het een kleine uitwijkingshoek is), dus dan wordt het 0.10 m. (ik stel de baanlengte s gewoon gelijk aan x)

Voor de energie te berekenen doe ik dan gewoon:E= m.g.x= 0.150.9.81.0.10= 0.147J
Ik gebruik hoogstwaarschijnlijk niet eens de goede formule voor energie. 

Echt superbedankt, Katharina

 

Jan op 14 augustus 2010 om 09:29

Ik was inderdaad wat verward met de n, aangezien we bij de 2-spletenproef n als de afstand nemen...

 Dat is ongebruikelijk. "n" wordt vrijwel altijd gebruikt als symbool voor een geheel aantal (in het Engels: "n"umber).

Dus in dit geval is n; 2.08, waardoor het dus geen geheel aantal keer de golflengte is? Moest het ronduit 2 zijn, is het dus een maximale interferentie?

 maximale constructieve interferentie. Interferentie (vrij vertaald: beïnvloeding) is er altijd waar golven elkaar ontmoeten.

Je vraag over de slinger stelde je al elders. Ik heb je daar wat verder op gang geholpen. Anders gaan er hier mogelijk twee onderwerpen door elkaar lopen.

Groet, Jan 

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft zeven appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)