interferentie en intensiteit
Michiel stelde deze vraag op 08 februari 2025 om 17:04.Deze opdracht gaat over interferentie en intensiteit van lopende elektromagnetische golven. Hulp is gewaardeerd aangezien het me niet lukt.
In een x,y coördinatenstelsel staat een trillingsbron A bij (x,y)=(7,0) en een bron B bij (x,y)=(-7,0). Ze trillen met gelijke frequentie, amplitude en fase. In vacuo sturen ze golven uit met golflengte labda=2. Op de middenloodlijn van AB is de centrale buiklijn (nulde orde) door punt M in (0,0). Op de derde orde buiklijn tussen A en M is punt C bij x=4.5. Nergens reflectie. Bereken in C hoeveel maal de intensiteit (vermogen) van de golven uit A groter is dan uit B.
Je weet weglengte verschil op de buiklijn is 3labda. intensiteit doe je met kwadratenwet 1/r^2. Mijn vraag is wat is de vorm van de derde buiklijn, wat voor boog precies? als je x van een of ander punt op de buiklijn hebt hoe bereken je dan y?
Thnx, Michiel
Reacties
Het weglengte verschil in C tussen beide golven is 3λ = 6 eenheden. Als C op positie x ligt op de positieve x-as, dan is de afstand tussen A en C gelijk aan (7-x) en vanaf B (7+x). Het afstandsverschil is 6, dus zou ik denken dat
Δs = BC-AC = (7+x) - (7-x) = 6
2x = 6
x = 3
en geen 4,5 zoals je zegt. De verhouding zou dan IA/IB = (7-3)2/(7+3)2 = 16/100 moeten zijn.
De wiskundige vergelijking van alle punten (x,y) die op 3λ verschil tussen A en B staan volgt uit Pythagoras:
Kwadrateren, vereenvoudigen en constanten in een nieuwe constante opnemen zal naar een hyperbool leiden, algemeen
met (als ik geen rekenfouten maakte) a = 3 en b = √(40/9)
Theo, ik krijg net een edit van mijn docent. In plaats van
Op de derde orde buiklijn tussen A en M is punt C bij x=4.5
moet staan
Op een van de derde-orde-buiklijnen is punt C bij x=4.5
Weet niet of het wat uitmaakt.
Sorry en thnx Michiel
>Op een van de
Dat is een verbetering in de zin dat links en rechts van de 0-buik er 2 (elkaars spiegelbeeld) buiklijnen van n-de orde zijn
(uit: https://www.examenoverzicht.nl/natuurkunde/interferentie-van-golven)
Als C op de X-as ligt maakt het niet uit: dan denk ik nog steeds dat het x = 3 (dus (x,y) = (3,0) ) is. Het kan geen 4,5 zijn want dan zou de ene afstand BC = 7+4,5=11,5 en AC = 7-4,5=2,5 zijn. Verschil is 9 en dat is 3 golflengten van lengte-eenheid 3 maar niet van lengte-eenheid 2. Misschien is de golflengte fout gegeven?
In het laatste geval zullen er andere getallen uit intensiteit en hyperboolformule komen.
Theo, de edit zegt niet dat C op x-as is dus je kan niet aannemen yc=0. In de edit staat niet meer zoals eerst "tussen A en M is punt C".
Je weet C is op een van de derdeorde buiklijnen. Je weet ook C is bij x=4.5 dus het is de derdeorde buiklijn aan de kant van A (niet B).
Hoezo zeg je de 0-knoop? M(0,0) is op nuldeorde buiklijn. De rode lijnen zijn buiklijnen 0e, 1e en 2e orde.
Michiel
Typefout: de rode lijnen zijn de buiken. Verbeterd.
De hyperbool van de 3e buiklijn gaat (naar rechts buigend) ergens door x=4,5 heen met een y-waarde die daarbij past. (net als het spiegelbeeld door x= -4,5).
Het afstandsverschil blijft 3 golflengtes (6 eenheden). Je kunt de verzamelingsvergelijking van punten gebruiken voor elke (x,y) waarden die aan de verschileis moet voldoen:
zal 2 oplossingen voor y geven (boven en onder de x-as)
Theo, die verzamelingsvergelijking met 2 wortels is best heel lastig te kraken. Ja kan Wolfram Alpha, ChatGPT, grafische rekenmachine enzo maar kan je de y op de buiklijn bij x=4,5 ook op een makkelijkere manier berekenen?
Michiel
Geen idee - maar (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 als merkwaardig product (=62 in ons geval) laat zich meen ik wel uitrekenen.
Hoi Theo, ik heb de verzamelingsvergelijking wel gekraakt bij x=4.5 komt y=7.071 maar een makkelijkere manier zou fijn zijn.
En hoe kan je de x berekenen op de derde buiklijn waar de intensiteit van A twee keer zo groot is als die van B?
thnx, Michiel
Dat is dus zoeken naar een C = (x,y) combinatie ("de x berekenen" betekent ook "de y" berekenen want niet elke waarde van y geldt) waardoor geldt dat AC2/BC2 = 2 (of 1/2) ofwel √(x12+y12) /√(x22+y22) = 2 EN de 3e-buik eis met Δs=3λ. Uit die combinatie is vast af te leiden dat er 4 combinaties zijn die voldoen aan je wensen.
Het is een oplossing voor (a - b)2 = 6 en (a/b)2 = 2
Maar dat zal veel rekenwerk geven. En het kan ook vast algemener (voor intensiteitsverhouding n en buikorde m) voor wie er echt zijn tanden in zet.
Beste Michiel post 11:09
Je kan de y bij x=4,5 wel makkelijker berekenen
Elk punt op derde orde buiklijn heeft een weglengte verschil 3λ=6.
Wiskunde: de punten met even groot verschil in afstand tot "2 vaste punten op de x-as bij x=c en x=-c" liggen op een hyperbool (x/a)2-(y/b)2=1. dus een buiklijn is een hyperbool tak. Een tak snijdt de x-as bij x=a (en y=0). Bij hyperbool weet je dat b2=c2-a2.
Jouw 2 vaste punten zijn bronnen A en B bij xA=c=7 en xB=-c=-7 en y=0.
Zeg P is punt waar een hyperbool tak de positieve x-as snijdt, dus x=a. Van ene bron tot P is afstand 7+a langs x-as. Van andere bron tot P is 7-a.
Weglengte verschil is (7+a)-(7-a)=2a=6 dus a=3 en b2=40
Hyperbool ofwel derde orde buiklijn is x2/9-y2/40=1
Invullen x=4,5 geeft y=√(50). dus een goed punt is Q bij x=4,5 en y=√(50). Dat had je goed maar met meer rekenwerk.
Je kan Q wentelen om de x-as. zo krijg je oneindig veel (niet slechts 2) goede punten met x=4,5 op de derde orde buiklijn. nou ja derde orde buikomwentelingsoppervlak
In post 18:23 staat b=√(40/9) en a=3. Met of zonder edit: dat is niet goed. kies bijv x=7. Met b=√(40/9) krijg je y=40/9. Maar het weglengte verschil van dit punt x=7 y=40/9 tot A en B is niet 6.
In post 18:23 staat verhouding intensiteiten IA/IB=16/100 dus kleiner dan 1. Met of zonder edit: dat is niet goed aangezien x=4,5 dichter bij A(7,0) is dan bij B(-7,0). dus bij x=4,5 is intensiteit van A groter dan van B. verhouding IA/IB bij x=4,5 is zeker weten groter dan 1
Vriendelijke groet,, Ibtihal
Beste Michiel post 11:09
"hoe kan je de x berekenen op de derde buiklijn waar de intensiteit van A twee keer zo groot is als die van B?"
In m'n vorige post zie je een formule voor de buiklijn zonder wortels die veel rekenwerk geven.
Bronnen bij xA=c=7 xB=-c=-7
Derde orde buiklijn met λ=3 is een hyperbool tak met a=3 en b=√40.
Dat is x2/9-y2/40=1 dus y2=40*(x2/9-1) (*1*)
Verhouding van intensiteiten IA=2*IB geeft (7+x)2+y2 = 2*[(7-x)2+y2] (*2*)
In (*2*) vervang je de y2 door (*1*)
Haakjes weg werken geeft (49/9)*x2-42*x+9=0
een oplossing is x=(9/7)*(3+√8)=7.494 en uit (*1*) krijg je y=14,477
Rekenwerk valt best wel mee
Vriendelijke groet, Ibtihal