Διαφορά φάσης έναντι διαφοράς διαδρομής
Η διαφορά φάσης και η διαφορά διαδρομής είναι δύο πολύ σημαντικές έννοιες στην οπτική. Αυτά τα φαινόμενα φαίνονται σε προβλήματα κυματικού μοντέλου φωτός, που παίρνει το φως ως κινούμενο κύμα. Και οι δύο, η διαφορά διαδρομής και η διαφορά φάσης είναι πολύ σημαντικές όταν πρόκειται για εξήγηση φαινομένων όπως το πείραμα της διπλής σχισμής του Young, η περίθλαση μονής σχισμής, οι δακτύλιοι του Νεύτωνα, η παρεμβολή λεπτού φιλμ, το πείραμα διπλού καθρέφτη του Fresnel, η περίθλαση Fresnel, οι σχάρες περίθλασης και οι πλάκες ζώνης. Αυτά τα φαινόμενα έχουν επίσης εφαρμογές όπως η σπείρα Cornu και ο διπρισμός Fresnel. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε σε βάθος τι είναι η διαφορά φάσης και η διαφορά διαδρομής, καθώς και τη σημασία, τις εφαρμογές και τις διαφορές τους.
Διαφορά φάσης
Για να κατανοήσουμε τη διαφορά φάσης πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τι είναι η «φάση». Ένα κινούμενο κύμα μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση Y(x)=A sin (ωt – kx) όπου Y(x) είναι η μετατόπιση στον άξονα y στο σημείο x, A είναι το πλάτος του κύματος, ω είναι η γωνιακή συχνότητα του κύματος, t είναι ο χρόνος, k είναι το διάνυσμα κύματος ή μερικές φορές αναφέρεται ως αριθμός κύματος, x είναι η τιμή στον άξονα x. Η φάση ενός κύματος μπορεί να ερμηνευτεί με διάφορους τρόπους. Το πιο συνηθισμένο είναι ότι είναι το (ωt – kx) μέρος του κύματος. Μπορεί να φανεί ότι σε t=0 και x=0 η φάση είναι επίσης 0. ωt είναι ο αριθμός των συνολικών περιστροφών που έχει κάνει η πηγή του κύματος όταν ο χρόνος είναι t, (ωt – kx) είναι η συνολική γωνία της πηγής έχει γυρίσει. Η διαφορά φάσης είναι χρήσιμη μόνο όταν πρόκειται για κύματα της ίδιας συχνότητας. Η διαφορά φάσης λέει πόσο καθυστερεί ή οδηγεί ένα κύμα σε σχέση με ένα άλλο κύμα. Εάν δύο κύματα παρεμβάλλονται και η διαφορά φάσης τους είναι μηδέν, το πλάτος του προκύπτοντος κύματος είναι η προσθήκη των δύο προσπίπτων κυμάτων. εάν η διαφορά φάσης είναι 180° ή π ακτίνια, το αποτέλεσμα είναι η αφαίρεση μεταξύ των δύο πλάτη.
Διαφορά διαδρομής
Η διαφορά διαδρομής δύο κυμάτων μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες. Το πρώτο είναι η διαφορά φυσικής διαδρομής και το δεύτερο είναι η διαφορά οπτικής διαδρομής. Η διαφορά φυσικής διαδρομής είναι η μετρούμενη διαφορά μεταξύ των δύο διαδρομών που ακολουθούν τα δύο κύματα. Η διαφορά οπτικής διαδρομής είναι η προσθήκη κάθε στοιχείου διαδρομής πολλαπλασιαζόμενη με τον δείκτη διάθλασης του μέσου στο οποίο βρίσκεται το στοιχείο διαδρομής. Μπορεί μαθηματικά να συμβολιστεί ως το ολοκλήρωμα του n(x) dx.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ διαφοράς διαδρομής και διαφοράς φάσης;
– Τόσο η διαφορά διαδρομής όσο και η διαφορά φάσης συμβάλλουν εξίσου στη μετατόπιση του προκύπτοντος κύματος.
– Η διαφορά διαδρομής προκύπτει λόγω της διαφοράς της διαδρομής που ακολουθείται και των δεικτών διάθλασης των μέσων σε κάθε διαδρομή, ενώ η διαφορά φάσης οφείλεται κυρίως στην αντιστροφή φάσης των κυμάτων όταν εμφανίζεται σκληρή ανάκλαση.
– Η διαφορά διαδρομής μετριέται σε μέτρα, ενώ η διαφορά φάσης είναι μια γωνία που μετράται είτε σε ακτίνια είτε σε μοίρες.
