natuurkunde

Buiging en interferentie

Deze applet behandelt buiging en interferentie van golven.

Applet: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder
https://phet.colorado.edu

---

Buiging en interferentie

Deze applet behandelt twee verschijnselen die typerend zijn voor golven: buiging en interferentie. Oppervlaktegolven op water, geluidsgolven, lichtgolven - alle golven vertonen buiging en interferentie.

Buiging

Wat is buiging? Stel, een golf loopt tegen een barrière. Dan wordt de golf tegengehouden. Is er een kleine opening in de barrière, dan kan een deel van de golf toch verder.
Nu blijkt: als de opening klein genoeg is, dan gaat de golf achter de opening niet alleen rechtdoor, maar buigt hij alle kanten op. Je treft het doorgelaten deel van de golf dus niet alleen in het verlengde van de opening aan, maar overal achter de barrière.
'Klein genoeg' is: niet veel groter dan de golflengte van de golven.

Interferentie - afstandsverschil

Als twee golven elkaar overlappen ontstaat in het overlapgebied interferentie: de golven gaan samenwerken. Op sommige plaatsen versterken de golven elkaar tot een extra heftige golf, op andere plaatsen verzwakken ze elkaar of doven ze elkaar zelfs uit.
Wat er in een punt van het overlapgebied precies gebeurt hangt af van het afstandsverschil (Δs) in dat punt: hoeveel golflengten (λ) dat punt verder van de ene trillingsbron ligt dan van de andere.
Dit afstandsverschil bepaalt wat de interferentie in het punt oplevert: een maximum, een minimum of iets er tussenin.

Constructieve interferentie: maxima, buiklijnen

In punten waar het afstandsverschil een geheel aantal golflengten is, ontmoeten de twee golven elkaar steeds met dezelfde gereduceerde fase. Een top van de ene golf ontmoet steeds een top van de andere golf, een dal van de ene golf steeds een dal van de andere. Dat geeft maxima: extra hoge toppen en extra diepe dalen. Je noemt dat constructieve interferentie.
De maxima liggen op licht gekromde lijnen: buiklijnen.

Destructieve interferentie: minima, knooplijnen

In punten waar het afstandsverschil een geheel aantal golflengten is min een halve, ontmoeten de twee golven elkaar steeds met gereduceerd faseverschil ½. Een top van de ene golf ontmoet steeds een dal van de andere. Die doven elkaar (geheel of bijna) uit. Dat noem je destructieve interferentie. Dat geeft minima, die ook op licht gekromde lijnen liggen: knooplijnen.

De applet

Deze applet simuleert interferentie en buiging van oppervlaktegolven op water, geluidsgolven en lichtgolven.

• Waves begint met druppels op een wateroppervlak. Met de groene knop zet je de kraan aan.
  Rechtsboven heb je meetapparatuur:
  • Een rolmaat voor het meten van de golflengte.
  • Een stopwatch voor het meten van de frequentie.
  • Een meetinstrument dat de hoogte van het wateroppervlak meet.
  Daaronder regel je de frequentie en de amplitude van de golf, en kun je kiezen voor oppervlaktegolven op water, geluidsgolven of lichtgolven.
  Linksonder kies je 'Top view' (bovenaanzicht) of 'Side view' (zijaanzicht).
• Bij Interference heb je twee trillingsbronnen, dus twee golven die elkaar overlappen. Je ziet interferentie.
• Slits heeft een trillingsbron die vlakke golven geeft. Halverwege lopen die tegen een barrière op met een opening (slit). Achter de opening zie je buiging.
  Rechtsonder kies je voor één opening of twee. Kies je twee openingen, dan krijg je buiging aan elke opening, en daarachter interferentie. Verder kun je de breedte van de opening en de afstand tussen de twee openingen instellen ('Slit width' en 'Slit separation').
• Diffraction demonstreert buiging van licht aan openingen van verschilllende vorm.

Onderzoek

Buiging
Ga na: hoe smaller de opening hoe beter de buiging.