برهم کنش موج یا تداخل امواج

قبل از این که سراغ قسمت بعدی برویم، موضوع برهم کنش موج (تداخل امواج) باید مورد بحث قرار گیرد، چرا که این موضوع در هنگام فهم عملکرد مبدل فراصوتی مهم است. در قسمت‌های قبلی انتشار موج با فرض این که موج به
يکشنبه، 18 فروردين 1392
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
برهم کنش موج یا تداخل امواج
برهم کنش موج یا تداخل امواج

 

مترجم: محمود کریمی شرودانی
منبع:راسخون



 
قبل از این که سراغ قسمت بعدی برویم، موضوع برهم کنش موج (تداخل امواج) باید مورد بحث قرار گیرد، چرا که این موضوع در هنگام فهم عملکرد مبدل فراصوتی مهم است. در قسمت‌های قبلی انتشار موج با فرض این که موج به صورت یک موج سینوسی منفرد که درون ماده حرکت می‌کند، مورد بحث قرار گرفت. اما صوتی که از یک مبدل فراصوتی ساطع می‌شود از یک نقطه‌ی منفرد سرچشمه نمی‌گیرد بلکه به جای آن از نقاط متعددی در امتداد سطح عنصر پیزوالکتریک (Piezoelectric) سرچشمه می‌گیرد. چنین چیزی منجر به تولید یک میدان صوتی با موج‌های متعددی که در حال بر هم کنش بر یکدیگر یا در حال تداخل با یکدیگر هستند، می‌شود. (پیزوالکتریک ویژگی برخی از کریستال‌هاست که به هنگام اعمال ولتاژ به آن‌ها، تحت فشار قرار می‌گیرند. یا به هنگام قرار گرفتن در معرض فشار الکتریکی یک ولتاژ تولید می‌کنند).
هنگامی که موج‌ها به صورت متقابل بر یک دیگر اثر می‌کنند روی یکدیگر قرار می‌گیرند و دامنه‌ی فشار موج یا جا به جایی ذره در هر نقطه ای از این بر هم کنش برابر مجموع دامنه‌ی این دو موج می‌باشد. ابتدا اجازه دهید به دو موج کاملاً برابر که از یک نقطه سرچشمه می‌گیرند نگاهی بیندازیم. هنگامی که آن‌ها هم فاز هستند (In Phase) (به طوری که قله‌ها و دره های یک موج دقیقاً هم طراز موج دیگر باشد)، با هم دیگر ترکیب می‌شوند و میزان جا به جایی را که هر کدام از موج‌ها به صورت جداگانه داشتند، حالا دو برابر می‌کند. هنگامی که این موج‌ها کاملاً نا هم فاز ( Out of Phase) (به طوری که قله های یک موج دقیقاً هم طراز دره های موج دیگر باشد)، آن‌ها با یک دیگر ترکیب می‌شوند و اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند. هنگامی که دو موج کاملاً هم فاز یا نا هم فاز نباشند، موج جدید حاصل جمع دامنه های امواج برای تمام نقاط در امتداد موج می‌باشد.
برهم کنش موج یا تداخل امواج

برهم کنش موج یا تداخل امواج

برهم کنش موج یا تداخل امواج

هنگامی که مبدأ دو موج بر هم اثرکننده یکسان نباشد مجسم سازی اثر متقابل این موج‌ها بر یکدیگر کمی سخت است. اما قاعده‌ی آن مثل قبل است. تا اینجا ما موج‌ها را عمدتاً به صورت طرح‌های دو بعدی که دامنه و مکان موج را در برابر هم قرار می‌داد، نگاه کردیم.
اما هر کس که چیزی را درون آب یک استخر انداخته باشد می‌تواند موج‌هایی را که از منبع با جبهه‌ی موج دایره ای شکل حرکت می‌کنند را تصور کند. اگر دو جسم با فاصله‌ی کوتاهی از هم دیگر و به صورت جداگانه درون استخر آب انداخته شوند موج‌های آن‌ها شروع به ساطع شدن از منبعشان می‌کنند و بر یکدیگر اثر متقابل می‌گذارند. در هر نقطه ای که موج‌ها بر هم اثر می‌کنند دامنه‌ی جا به جایی ذره برابر مجموع دامنه های جا به جایی ذره برای هر کدام از موج‌ها به صورت جداگانه می‌باشد.
در یک مبدل فراصوتی امواج از سطح مبدل با جبهه‌ی موج دایره ای شکل منتشر می‌شود.اگر امکان آن وجود داشت که امواج از یک نقطه‌ی منفرد از سطح مبدل خارج شوند، میزان صوتی همانند چیزی که در شکل می‌بیند، به نظر می‌آمد. مناطق با رنگ روشن‌تر مناطقی هستند که دارای تراکم کمتر هستند و مناطق تیره مناطق متراکم‌تر هستند.
برهم کنش موج یا تداخل امواج

اما همان طور که قبلاً بیان شد امواج صوتی از نقاط چندگانه ای درامتداد سطح مبدل نشأت می‌گیرند. تصویر زیر نشان دهنده‌ی شکل میران صوتی در هنگامی است که امواج از دو نقطه منتشر شوند.
برهم کنش موج یا تداخل امواج

می‌توان مشاهده کرد در مناطقی که امواج بر یکدیگر اثر می‌کنند، تداخل‌های فزاینده و تداخل‌های کاهنده داریم. نقاطی که در آن تداخل‌های فزایند داریم، اغلب با نام گره (node) نامیده می‌شود. البته در امتداد سطح مبدل بیشتر از دو نقطه به عنوان چشمه‌ی صوت وجود دارد. تصویر زیر نشان دهنده‌ی پنج نقطه‌ی ایجاد صوت می‌باشد.
برهم کنش موج یا تداخل امواج

می‌توان مشاهده کرد که در نزدیکی سطح مبدل نوسانات یا گره های متعددی وجود دارد و میدان صوتی بسیار ناهموار است. در آزمایش فراصوتی این منطقه به عنوان میدان نزدیک (منطقه‌ی نزدیک) یا منطقه‌ی فرسنل (Fresnel Zone) نامیده می‌شود. میدان صوتی در مناطق دورتر از مبدل و در میدان دور یا منطقه‌ی فرانهوفر (Fraunhofer Zone) یکنواخت‌تر است. در مناطق دورتر از مبدل باریکه‌ی موج بر اساس الگویی که از مرکز مبدل نشأت می‌گیرد، گسترش می‌یابد. باید به این نکته توجه کرد که حتی در میدان دور نیز جبهه‌ی موج یکنواختی وجود ندارد، اما در برخی فواصل از سطح مبدل و در قسمت مرکزی سطح مبدل میدان موج یکنواخت و شدیدی ایجاد می‌شود. انحنای منطقه ای که از آن صوت تولید می‌شود، سرعتی که با آن صوت درون یک ماده حرکت می‌کند و فرکانس صوت، همگی بر روی میدان صوت اثر می‌گذارد.

/ج

 

 

تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
منتظران موعود؛ از ادعا تا آمادگی برای ظهور
منتظران موعود؛ از ادعا تا آمادگی برای ظهور
تاثیر آموزش مجازی بر یادگیری؛ پیشرفت یا افت تحصیلی؟
تاثیر آموزش مجازی بر یادگیری؛ پیشرفت یا افت تحصیلی؟
حنظله با هک تلفن فرمانده اسرائیلی به اسناد یگان یاهالوم دست یافت + فیلم
play_arrow
حنظله با هک تلفن فرمانده اسرائیلی به اسناد یگان یاهالوم دست یافت + فیلم
معرفی سامانه ۱۳۶ بازرسی کل کشور از زبان آقای قاضی
play_arrow
معرفی سامانه ۱۳۶ بازرسی کل کشور از زبان آقای قاضی
غارتگر شورشی و آشوبگر برای فرانسه؛ قهرمان دانشجو و شجاع برای ایران!
play_arrow
غارتگر شورشی و آشوبگر برای فرانسه؛ قهرمان دانشجو و شجاع برای ایران!
نادر محمدی: روس‌ها فقط بخاطر پرتاب اوت من را نخواستند
play_arrow
نادر محمدی: روس‌ها فقط بخاطر پرتاب اوت من را نخواستند
حواشی جالب از درخشش گوش شکسته‌های ایرانی در خاک آمریکا
play_arrow
حواشی جالب از درخشش گوش شکسته‌های ایرانی در خاک آمریکا
ایران آمریکا را در خاورمیانه آواره کرد
play_arrow
ایران آمریکا را در خاورمیانه آواره کرد
درگیری لفظی نمایندگان آمریکا و کوبا در سازمان ملل بر سر سیاست‌های دولت ترامپ + فیلم
play_arrow
درگیری لفظی نمایندگان آمریکا و کوبا در سازمان ملل بر سر سیاست‌های دولت ترامپ + فیلم
رئیس پیشین ام‌آی۶: یمنی‌ها شکست‌ناپذیر هستند + فیلم
play_arrow
رئیس پیشین ام‌آی۶: یمنی‌ها شکست‌ناپذیر هستند + فیلم
دفاع از انسانیت؛ بالاترین جهاد و گم‌شده‌ انسان معاصر
دفاع از انسانیت؛ بالاترین جهاد و گم‌شده‌ انسان معاصر
تا در شکست، سر شکست / استوری فاطمیه
play_arrow
تا در شکست، سر شکست / استوری فاطمیه
استوری شروع فاطمیه / روضه مادرم شروع شد
play_arrow
استوری شروع فاطمیه / روضه مادرم شروع شد
قطع دست یک فروشنده در تنکابن در اثر حمله با شمشیر
play_arrow
قطع دست یک فروشنده در تنکابن در اثر حمله با شمشیر
قهرمانان کشتی آزاد و فرنگی ایران در حرم امام رضا(ع)
play_arrow
قهرمانان کشتی آزاد و فرنگی ایران در حرم امام رضا(ع)