Różnica fazy a różnica ścieżki
Różnica faz i różnica ścieżek to dwa bardzo ważne pojęcia w optyce. Zjawiska te widoczne są w problemach falowego modelu światła, który traktuje światło jako falę biegnącą. Zarówno różnica ścieżek, jak i różnica faz są bardzo ważne, jeśli chodzi o wyjaśnienie takich zjawisk, jak eksperyment Younga z podwójną szczeliną, dyfrakcja na pojedynczej szczelinie, pierścienie Newtona, interferencja cienkowarstwowa, eksperyment z podwójnym zwierciadłem Fresnela, dyfrakcja Fresnela, siatki dyfrakcyjne i płytki strefowe. Zjawiska te mają również zastosowania, takie jak spirala Cornu i bipryzmat Fresnela. W tym artykule omówimy dogłębnie, czym jest różnica faz i różnica ścieżek, a także ich znaczenie, zastosowania i różnice.
Różnica faz
Aby zrozumieć różnicę faz, należy najpierw zrozumieć, czym jest „faza”. Falę biegnącą można zdefiniować za pomocą równania Y(x)=A sin (ωt – kx) gdzie Y(x) to przemieszczenie na osi y w punkcie x, A to amplituda fali, ω to częstotliwość kątowa fali, t to czas, k to wektor falowy lub czasami określany jako liczba falowa, x to wartość na osi x. Fazę fali można interpretować na kilka sposobów. Najczęstszym jest to, że jest to (ωt – kx) część fali. Widać, że przy t=0 i x=0 faza również wynosi 0. ωt to liczba całkowitych obrotów, jakie wykonało źródło fali w czasie t, (ωt – kx) to całkowity kąt źródła obrócił się. Różnica faz jest przydatna tylko w przypadku fal o tej samej częstotliwości. Różnica faz mówi o tym, jak bardzo fala jest opóźniona lub wyprzedzająca w stosunku do innej fali. Jeśli dwie fale interferują, a ich różnica faz wynosi zero, amplituda fali wynikowej jest sumą dwóch fal padających; jeśli różnica faz wynosi 180° lub π radianów, wynikiem jest odejmowanie dwóch amplitud.
Różnica ścieżki
Różnicę ścieżki dwóch fal można podzielić na dwie kategorie. Pierwsza to różnica toru fizycznego, a druga to różnica toru optycznego. Fizyczna różnica ścieżek to zmierzona różnica między dwiema drogami, po których poruszają się dwie fale. Różnica drogi optycznej jest sumą każdego elementu ścieżki pomnożoną przez współczynnik załamania ośrodka, w którym znajduje się element ścieżki. Można ją matematycznie określić jako całkę n(x) dx.
Jaka jest różnica między różnicą ścieżki a różnicą fazy?
– Zarówno różnica ścieżek, jak i różnica faz w równym stopniu przyczyniają się do przemieszczenia fali wynikowej.
– Różnica ścieżki występuje z powodu różnicy obranej trasy i współczynników załamania mediów na każdej trasie, podczas gdy różnica faz występuje głównie z powodu odwrócenia fazy fal, gdy występuje twarde odbicie.
– Różnica ścieżki jest mierzona w metrach, podczas gdy różnica faz jest kątem mierzonym w radianach lub stopniach.
