7.3: Girişim ve Kırınım

Girişim, dalgaların sergilediği karakteristik bir fenomendir. İki elektromanyetik dalga, tepe noktaları ve çukurları çakışarak etkileştiğinde, yüksek genliğe sahip bir dalga üretilir. Bu, yapıcı müdahale olarak bilinir. Bu durumda, etkileşen iki dalga birbiriyle aynı fazdadır.

Alternatif olarak, iki dalga çakışırsa ve bir dalganın çukuru diğerinin tepe noktasıyla çakışacak şekilde etkileşime girerse (faz dışı bir şekilde), ortaya çıkan dalga çok daha düşük bir genlik gösterecektir. Bu, yıkıcı girişim olarak bilinir.

Dalgalar ayrıca kırınım adı verilen karakteristik bir davranış gösterir. Bir ışık demeti, gelen ışının dalga boyuyla karşılaştırılabilir boyutta bir yarıktan geçtiğinde - ışın, yarık etrafında bükülür (veya kırılır). Aksine, bir partikül akışı bir yarıktan geçtiğinde, partiküller basitçe açıklıktan dışarı çıkar.

Ayrıca, bir ışık demeti, ışığın dalga boyuna benzer bir mesafeyle ayrılmış bir çift yakın aralıklı yarıktan geçtiğinde, kırınım işlemiyle her yarıkta dairesel dalgalar üretilir. Bu iki dalga, yarıkların arkasına kısa bir mesafeye yerleştirilmiş bir ekranda alternatif koyu ve parlak çizgiler içeren bir girişim deseni elde edilecek şekilde birbirleriyle etkileşir.

Parlak çizgi, iki dalga bu noktaya ulaşmak ve yapıcı bir şekilde müdahale etmek için eşit bir mesafe kat ettikçe ekranın merkezinde üretilir. İki dalga, merkezden her iki yönde de küçük bir mesafeye gittiğinde, biraz farklı mesafeler kat ederler. Faz dışındalar. Katedilen mesafelerindeki fark, dalga boyunun tam olarak yarısı olduğunda, yıkıcı girişim üreterek karşılaşırlar. Karanlık bölgeler, bir yarıktan gelen dalganın zirvelerinin diğer yarıktan gelen dalganın çukurları ile çakıştığı bölgelere karşılık gelirken (yıkıcı girişim), en parlak bölgeler iki dalganın zirvelerinin (veya iki çukurları) çakışır (yapıcı müdahale). Kırınım modeli, dalgaların doğal bir özelliğidir ve ışığın dalga doğası için ikna edici kanıtlar sunar. 

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 6.1: Electromagnetic Energy.

Dalgaların benzersiz bir özelliği, birbirleriyle temas ettiklerinde, sonuçta ortaya çıkan dalganın genişleyen veya azalan bir genliğe sahip olacak şekilde etkileşime girmeleridir. Bu olguya girişim denir. İki dalganın tepeleri çakıştığında, bunların aynı fazda'olduğu söylenir.

Bu dalgalar etkileştikçe, genlikleri toplanır ve genliği artmış bir dalga üretilir. Buna yapıcı girişim denir. İki dalga hizalanmazsa faz dışı"olurlar.

Bu durumda, ortaya çıkan dalganın daha düşük bir genliği vardır. Buna yıkıcı girişim denir. Bir dalganın çukuru diğerinin tepesiyle tamamen örtüştüğünde, dalgalar birbirini yok eder.

Kırınım, dalgaların bir başka karakteristik davranışıdır. Bir dalganın üstten görünümünü ele alalım ve dar açıklığa sahip bir engele doğru ilerlediğini hayal edelim. Bariyerdeki açıklık, dalga boyuna benzer boyuttadır.

Dalga geçerken açıklığın köşeleri etrafında kıvrılır ve farklı yönlere doğru yayılır. Fakat bariyerde iki veya daha fazla açıklık olduğunda dalgalar nasıl davranır? Bu, bir ışık kaynağı kullanılarak gözlemlenebilir.

Işık yayıldığında, dalga yakın aralıklı yarıklardan geçer ve iki adet kırınımlı dalga ortaya çıkar. Bu dalgalar, bir desen oluşturacak şekilde birbirleriyle etkileşime girer. İki dalga aynı mesafede ilerlediğinde, yapıcı girişim gerçekleşir.

Bu, parlak bir çizginin ortaya çıkmasıyla gözlemlenir. Merkezden az bir mesafede, her iki yönde de, bir dalga diğer dalgadan biraz daha uzun bir mesafe kat eder ve faz dışı"hale gelirler. Yıkıcı girişim karanlık bir bölge yaratır.

Dalgaların kat ettiği mesafelere bağlı olarak, değişen parlak ve koyu çizgilerden oluşan bir girişim deseni oluşur. Bu çift yarık deneyi, ışık dalgasının doğasını göstermektedir.