Interferens

I fysikk er interferens samspillet mellom to eller flere bølger som møtes, interagerer med hverandre og lager et felles bølgemønster. Dette er et fenomen som er generelt for alle typer bølger, og det kan observeres i mange forskjellige sammenhenger, fra vannbølger til lys- og lydbølger.

Når to bølger møtes kan man betrakte de to bølgene som én samlet bølge. De to bølgene samles ganske enkelt ved at de blir slått sammen.

Konstruktiv interferens

Når to bølger møtes mens de begge befinner seg på en bølgetopp, vil den samlede bølgen ha en høyde tilsvarende de to bølgetoppene lagt sammen. De to bølgene forsterker hverandre. Vi kaller dette konstruktiv interferens.

Konstruktiv interferens illustrert med to bølger nederst og den resulterende bølgen øverst.

Hvis de to bølgene, som vist på ovenstående figur, har like stor amplitude, vil den resulterende bølgen ha dobbelt så stor amplitude. Dette kan kun skje når de to bølgene er i fase. En bølges fase bestemmer hvor på bølgekurven vi er. Når to bølger møtes, kan de begge befinne seg på samme sted i bølgen. De kan for eksempel være på bølgetoppen, og da sier vi at de har en faseforskjell på 0 grader. Hvis den ene bølgen er på en bølgetopp og den andre er midt mellom bølgetoppen og bølgedalen, har vi en faseforskjell på 90 grader og så videre.

Faseforskjellen har altså stor betydning for hvilken type interferens vi får.

Konstruktiv interferens oppstår når to bølger som er i fase møter hverandre og bølgene forsterker hverandre slik at den samlede bølgen har større amplitude enn de to bølgene har hver for seg.

Destruktiv interferens

Vi har destruktiv interferens når to bølger i motsatt fase møtes og bølgene svekker hverandre, og den samlede bølgen blir mindre enn de to bølgene hver for seg. Når to bølger med samme amplitude er i motfase med en faseforskjell på 180 grader, vil de to bølgene slokke hverandre fullstendig. Den samlede bølgen vil altså ha en amplitude på 0.

Destruktiv interferens illustrert med to bølger nederst og den resulterende bølgen øverst. Faseforskjellen er 180 grader.

Vi har altså to bølger hvor en bølgetopp møter en bølgedal. Har de samme amplitude, vil bølgetoppen trekke like mye opp som bølgedalen vil trekke ned.

Bølger som møter hverandre kan illustreres ved å tegne bølgetoppene som striper. Vi kaller dette interferensstriper. Ofte vil vi ikke ha å gjøre med to bølger som møter hverandre rett på, men vi vil snarere ha et interferensmønster.

Interferensmønster skapt av to sirkulære bølger.

På ovenstående figur viser vi et eksempel på et interferensmønster. Dette kunne for eksempel oppstå hvis vi kastet to steiner ned i vann med litt avstand mellom dem. Når steinene bryter ned gjennom vannoverflaten, sender de ut bølger i sirkler rundt seg. Når disse bølgene møtes, vil en bølgetopp møte både bølgetopper og bølgedaler og alt som ligger mellom disse. Vi får altså et mønster av interferensstriper med et komplekst system av interferens.

Når to bølger med forskjellig frekvens møtes, vil interferensmønsteret bli mer komplekst. Hvis to lydbølger som har nesten samme frekvens møtes, vil man høre de to frekvensene pulsere. Denne pulserende effekten oppstår fordi amplituden av de to bølgene går opp og ned. Dette skyldes at bølgene vil skifte mellom å skape konstruktiv og destruktiv interferens mellom hverandre. Den pulserende modulasjonen av amplituden vil ha samme frekvens som forskjellen i frekvens mellom de to lydbølgene.