การแทรกสอด

การแทรกสอด (interference) ของคลื่น คือการสร้างรูปคลื่นใหม่โดยการซ้อนทับกันของคลื่น 2 ลูกขึ้นไป การแทรกสอดจะเห็นได้ชัดเจนเมื่อคลื่นเป็นอาพันธ์ (สหสัมพันธ์สูง) คลื่นดังกล่าวควรเป็นคลื่นที่มาจากแหล่งกำเนิดเดียวกันหรือคลื่นที่มีความถี่เท่ากันหรือใกล้เคียงกัน

 ภาพรวม 
หลักการของการซ้อนทับของคลื่นคือ แอมพลิจูดของคลื่นที่เกิดขึ้น ณ จุดหนึ่งจะเท่ากับผลรวมของแอมพลิจูดของคลื่นทั้งหมดที่กระทบกับจุดนั้น การแทรกสอดระหว่างส่วนยอดหรือส่วนร่องที่จุดเดียวกันจะเพิ่มค่าสัมบูรณ์ของแอมพลิจูด และการแทรกสอดระหว่างส่วนยอดและส่วนร่องจะลดค่าสัมบูรณ์ของแอมพลิจูดOckenga, Wymke. Phase contrast. Leika Science Lab, 09 มิถุนายน 2011

การแทรกสอดของคลื่นยังเกี่ยวข้องกับการทดลองการแทรกสอดสลิตคู่ของ โทมัส ยัง (การทดลองของยัง) ในการทดลองนี้เขาได้แสดงให้เห็นว่าคลื่นแสง 2 ลูกที่เป็นอาพันธ์สามารถแทรกสอดซึ่งกันและกันแล้วสร้างริ้วของการแทรกสอด คลื่นแสง 2 ลูกจากสลิตหลายตัวมาจากแหล่งกำเนิดคลื่นเดียวกันและมีการกระจายความยาวคลื่นเท่ากัน ที่ศูนย์กลางของริ้วการแทรกสอดคลื่นทั้งสองนี้มีเฟสเดียวกัน โดยทั่วไปแล้ว การแทรกสอดแบบนี้มักจะเกิดขึ้นกับคลื่นที่มีต้นกำเนิดจากแหล่งเดียวและแพร่กระจายผ่านสองเส้นทางที่แตกต่างกัน คลื่นจากหลายแหล่งจะแทรกสอดกันได้เฉพาะเมื่อสามารถปรับความสัมพันธ์ของเฟสให้สอดคล้องกันได้ เนื่องจากคลื่นที่มีการปรับเปลี่ยนความสัมพันธ์ของเฟสสามารถถือได้ว่ามาจากแหล่งเดียว (ดูที่หลักการของเฮยเคินส์) ภายในริ้วการแทรกสอดจะมีพื้นที่สว่าง ซึ่งคลื่นเสริมซึ่งกันและกัน และบริเวณมืด ซึ่งคลื่นจะหักล้างซึ่งกันและกัน ตามกฎทรงพลังงานแล้วต้องมีการเกิดทั้งส่วนมืดและส่วนสว่างสลับกันไป

แหล่งกำเนิดแสงใด ๆ สามารถสร้างริ้วการแทรกสอดได้ ตัวอย่างเช่น สามารถสังเกตเห็นวงแหวนนิวตันได้ในแสงแดด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแสงสีขาวเป็นการผสมกันของทุกสีในสเปกตรัม จึงเกิดริ้วการแทรกสอดที่ความกว้างต่าง ๆ กันไป ทำให้ไม่อาจเห็นขอบของการแทรกสอดที่ชัดเจนได้ ในทางกลับกัน หลอดโซเดียมให้แสงที่ใกล้เคียงกับ แสงสีเดียว ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเห็นริ้วการแทรกสอดที่ชัดเจน ส่วนเลเซอร์ซึ่งสามารถฉายแสงสีเดียวได้เกือบสมบูรณ์แบบสามารถสร้างริ้วการแทรกสอดที่ชัดเจนที่สุด

 หลักการแทรกสอด 
เมื่อคลื่นสองคลื่นทับซ้อนกัน รูปคลื่นที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับความถี่ (หรือความยาวคลื่น) และแอมพลิจูด ตลอดจนความสัมพันธ์ของเฟส ถ้าคลื่นสองลูกมีแอมพลิจูด A เท่ากันและความยาวคลื่นเท่ากัน แอมพลิจูดจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 2 A ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเฟสของคลื่นทั้งสอง

เมื่อคลื่น 2 คลื่นอยู่ในเฟส (ความแตกต่างของเฟสคือ 0°) เช่น เมื่อจุดสูงสุดและต่ำสุดของคลื่นตรงกัน และแอมพลิจูดทั้งสองคือ A1 และ A2 ตามลำดับ แอมพลิจูดของแสงหลังจากการแทรกสอดคือ A จะเป็น A=A1+A2 แบบนี้เรียกว่า การแทรกสอดแบบเสริมกัน

ถ้าคลื่นทั้งสองเฟสกลับกัน (ความต่างเฟส 180°) คลื่นจะตีกัน และแอมพลิจูด A ของแสงหลังจากการแทรกสอดคือ A=|A1−A2| และถ้าหาก A1=A2 แอมพลิจูดจะเป็น 0 แบบนี้เรียกว่า การแทรกสอดแบบหักล้าง

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:ทัศนศาสตร์
หมวดหมู่:คลื่น
หมวดหมู่:การแทรกสอด