تداخل سازنده

تداخل امواج صوتی یکی از خصوصیات مهمی است که بر دامنه‌ی نوسان موج تأثیر می‌گذارد. این مقاله به طور خلاصه به بررسی تداخل سازنده‌ی امواج صوتی می‌پردازد.
هنگامی که در جریان وقوع رعد و برق نور و صدا پراکنده می‌شوند ما ابتدا نور را می‌بینیم و به دنبال آن صدا را می‌شنویم. گاهی اوقات در ساعات اولیه‌ی روز می‌توانیم صدای قطار را بشنویم حتی با این که ایستگاه قطار کاملاً از خانه‌مان فاصله دارد. بعضی مواقع حتی صدای جیک زدن پرندگان نشسته بر روی درختان را می‌توان از فاصله‌ی دور شنید. صدا چگونه طی طریق می‌کند؟ صدا در قالب امواج حرکت می‌کند و هنگامی که این امواج با گوش ما برخورد می‌کنند می‌توانیم صدا را بشنویم. این امواج دارای تداخل سازنده و تداخل مخرب هستند و این تداخلات به شیوه‌ای خاص بر روی صدا اثر می‌گذارند.

تداخل سازنده هنگامی رخ می‌دهد که دو یا بیش از دو موج از میان یک دیگر عبور می‌کنند و یک موج جدید را شکل می‌دهند. این امر هنگامی اتفاق می‌افتد که دو یا بیش از دو موج دارای فرکانس یکسان هستند یا توسط یک منبع یکسان تولید شده‌اند و از فاز نوسان یکسان برخوردارند. امواج صوتی دارای یک فرکانس مشخص هستند که بر حسب هرتز اندازه گیری می‌شود. هر موج از دو جزء تشکیل شده است که عبارتند از نیمه‌ی بالایی و نیمه‌ی پایینی. بخش بالایی را ستیغ و بخش پایینی را ناوه‌ می‌خوانند. ستیغ و ناوه هر دو بخشی از یک چرخه هستند و فرکانس هم بر حسب چرخه در ثانیه محاسبه می‌شود.
یکی از خواص منحصر به فرد امواج این است که بازتاب نمی‌یابند، یعنی این که موج‌ها هیچ وقت با هم تصادف نکرده و انکسار نمی‌یابند، بلکه با یک دیگر ادغام یا ترکیب می‌شوند و یک الگوی موجی جدید را شکل می‌دهند. هنگامی که ستیغ دو یا بیش از دو موج با هم ترکیب می‌شوند تداخل سازنده رخ می‌دهد. هنگامی که ناوه‌ی دو یا بیش از دو موج با هم ترکیب می‌شوند نیز همین اتفاق می‌افتد. با این حساب ممکن است از خود بپرسید نتیجه‌ی چنین تداخلی چه می‌شود. چنین تداخلی باعث ایجاد امواج دارای دامنه‌ی نوسان بیشتر، یا به بیان ساده‌تر، صدای بلندتر می‌شود. از دامنه‌ی نوسان جهت سنجش قدرت صدا استفاده می‌شود. امواج دارای دامنه‌ی نوسان بیشتر صدای بلندتری را تولید می‌کنند در حالی که امواج دارای دامنه‌ی نوسان پایین‌تر صداهای آهسته‌تری را تولید می‌کنند. هنگامی که ستیغ یک موج با ناوه‌ی موج دیگر ترکیب می‌شود تداخل مخرب رخ می‌دهد و این امر به کاهش دامنه‌ی نوسان منجر شده و صدای آهسته‌تری تولید می‌شود.

قبل از ساختن سالن‌های سخنرانی یا کنسرت بررسی تداخل سازنده ضروری است، زیرا در چنین مکان‌هایی افراد باید به صدای سخنران یا مجری گوش بسپارند. دیوارها، سقف‌ها و صداگیرهای سالن‌های سخنرانی باید به گونه‌ای طراحی شوند که امواج صوتی را جذب نمایند و باعث انکسار صوت نشوند. امواج انکسار یافته ممکن است به بروز تداخل مخرب منجر شوند و امواج صوتی دارای دامنه‌ی نوسان پایین‌تر را تولید نموده و در نتیجه صدا آن قدر آهسته گردد که به وضوح توسط گوش انسان قابل شنیدن نباشد.
برای درک تداخل امواج صوتی، سازهای موسیقی می‌توانند مثال‌های خوبی باشند، زیرا امواج صوتی در دنیای موسیقی نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند. در واقع این الگوی امواج است که موسیقی را از صدای مزاحم (نویز) متمایز می‌سازد. به طور کلی، امواج موسیقی دارای فرکانس‌هایی هستند که به صورت ریاضی قابل محاسبه هستند، حال آن که صدای مزاحم در اثر ترکیب امواج دارای فرکانس‌های مختلف شکل می‌گیرد. اثبات رابطه‌ی ریاضی میان این امواج کار آسانی نیست. گاهی اوقات در میان سازهای موسیقی هنگامی که امواج صوتی بسیاری به صورت هم زمان تولید می‌شوند برخی از امواج دارای تداخل سازنده هستند و برخی نیز از تداخل مخرب برخوردار هستند و در نتیجه ضرباهنگ ایجاد می‌شود. این امر هنگامی می‌تواند رخ دهد که امواج با سرعت‌های مختلفی طی طریق می‌کنند و با یکدیگر تجمیع نمی‌گردند. ضرباهنگ جهت کوک کردن سازهای موسیقی استفاده می‌شود. برای مثال، یک گیتاریست سیم‌های گیتار را به صدا در می‌آورد و اگر ضرباهنگ شنیده شود سیم را شل‌ یا سفت می‌کند تا کوک مناسب را به دست آورد.
حس شنوایی یکی از مهم‌ترین فرآیندهای حسی در انسان محسوب می‌شود. هر پدیده‌ی فیزیکی بر روی زمین، از جمله هوا، آتش، آب، دارای صدای منحصر به فرد خویش است. به غیر از انسان گونه‌های بسیاری از جان داران نیز از اصوات جهت برقراری ارتباط، شکار و مسیر یابی بهره می‌گیرند.