Destruktiv interferens

Svar:

Hej Claudio,
Det er et godt spørgsmål, hvis forklaring afhænger lidt af, præcis hvilket scenarie og hvilke slags bølger, der er tale om. Men generelt kan man sige, at svaret er, at bølgers destruktive interferens ikke "ophæver" energien, men flyttes et andet sted hen. 

Bølger på en snor

Hvis du f.eks. tager et reb og svinger venstre ende op og ned, får du en bølge der rejser mod højre. Sådan her:

Hvis du i stedet svinger midten op og ned, får du en bølge der rejser til højre og venstre:

Hvis du gør begge del, kan du (ved at justere fasen) få bølgetoppene i den ene retning til at interferere destruktiv. Men det kommer på bekostning af, at bølgerne i den anden retning interfererer konstruktivt

Bølgen er virkelig forsvundet på højre side! Til gengæld rejser en bølge tilbage mod venstre, i fase med den første bølge, hvilket giver konstruktiv interferens (figuren burde egenlig være tegnet med dobbelt bølgehøjde). Vi kan fortolke dette, som at vi har skabt et spejl. 

Lysbølger

Et kendt eksempel på interferens har vi i det såkaldte dobbeltspalteeksperiment, hvor man lader en plan bølge af lys passer ind igennem to spalter tæt på hinanden. Optager man lyset på en detektor bag spalterne, kan man se lyse og mørke områder.

Energien ser altså ud til at være forsvundet visse steder. Men mellem de mørke områder er der nu til gengæld mere lys. Vi har altså bare "redistribueret" lyset.

Lydbølger

Begge former for bølger beskrevet ovenfor er transversale bølger, dvs. de svinger vinkelret på udbredelsesretningen. Bølger kan også longitudinale, dvs. svinge parallelt med udbredelsesretningen. Det bedst kendte eksempel på denne slags bølger er nok lyd.

For lyd har destruktiv interferens en smart anvendelse, nemlig i "noise-canceling" høretelefoner. Her er princippet, at en mikrofon opfanger udefra kommende lyd og sender den videre til en højttaler som udsender den samme lyd, men forskudt i fase (på vejen komme lyden også lige igennem en signal-processor som analyserer de forskellige frekvenser).

Resultatet er, at lydbølgerne i retning af dine ører ophæves (til en vis grad). Prisen for dette er, at der skabes lydbølger i andre retninger, som så til dels absorberes af hovedtelefonerne og dissiperes som termisk energi, altså varme.

——————————— 

Destruktiv interferens er et fænomen, der ikke er beskrevet i dybden i mange tekstbøger. Hvis man har lyst til at dykke dybere ned, er her en pædagogisk, men matematisk hæsblæsende artikel om sagen: Kirk McDonald (2023), Does Destructive Interference Destroy Energy?

Bedste hilsener,
Peter Laursen, Astrofysiker og videnskabsformidler,
Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institutet.