برهمکنشهای موج
امواج میتوانند با محیط و با یکدیگر برهمکنشهایی داشته باشند. برهمکنش امواج با محیط شامل بازتاب موج، شکست موج و پراش موج است و برهمکنش امواج با یکدیگر تداخل امواج نامیده میشود که به تفصیل به آنها میپردازیم.
بازتاب موج
زمانی که موج به انتهای محیط یا به عبارت دیگر به مرز دو محیط میرسد متوقف نمیشود، بلکه بخشی از موج از مرز دو محیط بازتاب میشود و بخش دیگر آن وارد محیط دوم میشود (علاوه بر اینکه بخشی از انرژی موج توسط هر محیط جذب میشود.) ویژگیهای موج بازتاب به شرایط مرز دو محیط بستگی دارد.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
بازتاب موج در محیطهای یک بعدی مانند ریسمان و فنر، در محیط دو بعدی مانند سطح آب و یا در محیط سه بعدی مانند بازتاب نور از اجسام ممکن است رخ دهد. در همه انواع موج شامل امواج مکانیکی و الکترومغناطیسی بازتاب موج پدید میآید. به عنوان مثال پژواک نمونهای از بازتاب موج صوتی است همچنین بازتاب نور از سطح اجسام عاملی است که سبب میشود ما آن اجسام را ببینیم. موج بازتاب دارای سرعت و بسامد یکسانی با موج اولیه است.
فرض کنیم امواج به سطح یک مانع برخورد کنند در این حالت برای نشان دادن انتشار موج علاوه بر جبهه موج میتوانیم از نمودار پرتویی استفاده کنیم. در نمودار پرتویی جهت انتشار موج با یک پیکان نشان داده میشود که عمود بر جبهه موج است. زاویه میان پرتو موج و خط عمود بر سطح، زاویه تابش (
) و زاویه میان پرتو بازتاب و خط عمود زاویه بازتابش (
) نامیده میشود. قانون بازتاب عمومی بیان میکند که برای انواع امواج و هر نوع مانع (به شرط آنکه اندازه سطح نسبت به طول موج به طور قابل توجه بزرگتر باشد) همواره زاویه تابش و زاویه بازتاب با هم برابر است.

اگر سطحی که موج از آن بازتاب میشود سطح کاملا هموار باشد بازتاب آن بازتاب منظم است اما اگر سطح دارای ناهمواری باشد بازتاب نامنظم اتفاق میافتد که در آن یک دسته پرتو موازی به صورت پراکنده و در جهتهای مختلف بازتاب میشوند.

شکست موج
سرعت یک موج به ویژگیهای محیط بستگی دارد بنابراین اگر موج از محیط اول وارد محیط دوم شود سرعت آن تغییر میکند و این عامل سبب ایجاد پدیده شکست موج میشود. بدین ترتیب زمانی که موج از یک محیط وارد محیط دیگر میشود جهت پرتو موج، سرعت و طول موج تغییر میکند. زمانی که به درون یک استخر نگاه کنیم شکست نور از هوا به آب و از آب به هوا سبب میشود ما اجسام درون آب را در مکانی متفاوت از مکان واقعی آن جسم ببینیم.

زاویه پرتو شکسته شده با خط عمود زاویه شکست نامیده میشود. همانطور که اشاره کردیم علت شکست موج تغییر سرعت موج است، بنابراین میزان شکست نور به نسبت سرعت موج در دو محیط بستگی دارد و مطابق قانون شکست عمومی از رابطه زیر پیروی میکند (زیروندهای یک و دو مربوط به محیط اول و دوم است)

از آنجایی که پدیده شکست موج در نور سبب میشود دید ما تغییر کند و دارای کاربردهای بسیاری است، اهمیت بیشتری دارد. در امواج الکترومغناطیس برای هر محیط یک پارامتر به نام ضریب شکست (n) بیان میشود که نسبت سرعت نور در خلا (c) را به سرعت نور در آن محیط نشان میدهد.

قانون شکست عمومی را میتوانیم با جایگزینی ضریب شکست نیز بیان کنیم که به آن قانون شکست اسنل گفته میشود.

مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
پراش موج
پراش موج زمانی اتفاق میافتد که موج از لبهها یا شکاف یک مانع عبور کند. پراش ممکن است در همه انواع موج رخ دهد اما در برخی امواج پدیده پراش برجستهتر است. به عنوان مثال، امواج صوتی بسیار بیشتر از نور در اطراف گوشهها خم میشوند. میزان پراش امواج به اندازه شکاف و طول موج امواج بستگی دارد. زمانی که اندازه طول موج کوچکتر از اندازه شکاف باشد پراش قابل توجهی رخ نمیدهد.

تداخل امواج
اغلب امواجی که در محیط وجود دارند مانند امواج سطح دریا یا امواج صوتی که در یک سالن موسیقی به گوش میرسند یک موج ساده نیستند، بلکه ترکیبی از دو یا چندین موج هستند که به طور همزمان در یک مکان قرار میگیرند و با هم ترکیب میشوند. این ترکیب امواج، تداخل امواج نامیده میشود. اثر تداخل بر محیط برابر با مجموع اثر خالص دو موج منفرد بر محیط است. اگر در یک مکان جهت جابهجایی دو موج یکسان باشد جابهجایی موج برآیند برابر جابهجایی مجموع دو موج است که به آن تداخل سازنده گفته میشود اما اگر در یک مکان جهت جابهجایی دو موج عکس باشد آنگاه دو موج اثر یکدیگر را میکاهند که به آن تداخل مخرب میگوییم.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
اگر دو موج هم دامنه و هم بسامد با هم تداخل یابند موج برآیند دارای همان بسامد خواهد بود اما دامنه موج برآیند به اختلاف فاز دو موج بستگی دارد. اگر اختلاف فاز دو موج برابر صفر باشد یعنی دو قله در یک مکان قرار گیرند موج برآیند دارای حداکثر دامنه یعنی دو برابر دامنه اولیه خواهد بود اما اگر اختلاف فاز دو موج ۹۰ درجه باشد یعنی قله یک موج با قعر موج دوم در یک مکان جمع شوند اثر یکدیگر را خنثی میکنند و دامنه برابر صفر میشود. به همین ترتیب متناسب با اختلاف فاز دامنه موج برآیند تغییر میکند.


مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو

