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Vidéo de question : Utilisation de la différence de phase entre deux ondes qui interfèrent pour déterminer le type d’interférence Physique

Deux ondes de même longueur d’onde et de même fréquence se déplacent dans la même direction, l’une devançant l’autre d’une longueur d’onde entière. L’interférence entre les ondes est-elle constructive, destructive ou ni constructive ni destructive?

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Transcription de vidéo

Deux ondes de même longueur d’onde et de même fréquence se déplacent dans la même direction, l’une devançant l’autre d’une longueur d’onde entière. L’interférence entre les ondes est-elle constructive, destructive ou ni constructive ni destructive?

Alors, tout d’abord, dans cette question, on nous dit que nous avons deux ondes ayant chacune la même longueur d’onde et la même fréquence. Commençons donc par dessiner deux ondes sinusoïdales, en d’autres termes, des ondes qui ressemblent à des courbes sinusoïdales, et ces deux ondes ont la même longueur d’onde et la même fréquence. Maintenant, nous pouvons voir que pour l’onde orange, la longueur d’onde est, par exemple, la distance entre ce pic et le pic suivant. Donc, c’est cette distance ici. Et puis pour l’onde rose, c’est la distance entre ce pic et le pic qui suit ici. Donc, en d’autres termes, cette distance.

Maintenant, ce que nous disons, c’est que si l’onde orange a une longueur d’onde 𝜆, alors l’onde rose a également une longueur d’onde 𝜆. Maintenant, on nous dit aussi que les deux ondes ont la même fréquence. Ainsi, si l’onde orange a une fréquence 𝑓, alors l’onde rose a également une fréquence 𝑓. En d’autres termes, si nous devions nous placer à un certain point le long duquel l’onde orange se déplace, et que l’onde orange se déplaçait dans cette direction, alors si nous comptions le nombre de pics qui ont passé ce point rose par seconde, nous aurions le fréquence 𝑓. Ouah! Cela fait beaucoup d’informations pour une seule phrase.

Mais de toute façon, ce que nous disons ici, c’est que non seulement ces deux ondes ont la même longueur d’onde 𝜆, mais aussi que le nombre de cycles de l’onde orange qui passent un point particulier chaque seconde est le même que le nombre de cycles de l’onde rose qui passe un point par seconde.

Par conséquent, pour notre exemple, ces deux ondes se déplacent exactement à la même vitesse dans la même direction. Et, nous le savons parce qu’on nous a dit qu’elles allaient dans la même direction. Mais aussi, nous pouvons rappeler que la vitesse des ondes est définie comme la fréquence de l’onde multipliée par la longueur d’onde. Et on nous a dit que l’onde orange et l’onde rose ont toutes deux la même fréquence et la même longueur d’onde.

Maintenant, la seule différence est que l’on nous dit qu’une onde devance l’autre d’une longueur d’onde entière. En d’autres termes, avec la façon dont nous avons dessiné les deux ondes, nous voyons qu’elles sont essentiellement synchronisées. Ce pic est aligné avec ce pic. Ce creux est aligné avec ce creux. Ce pic est aligné avec ce pic, et ainsi de suite. Cependant, nous voulons que l’une des ondes, disons l’onde orange, devance l’onde rose d’une longueur d’onde entière.

Maintenant, une longueur d’onde entière est la distance entre deux pics adjacents ou deux creux adjacents, ou ainsi de suite. Et par conséquent, ce que nous pourrions faire, c’est déplacer l’onde orange afin que ce pic se déplace maintenant vers ce pic. Et ce pic a avancé de la même distance. Et ce creux a avancé de la même distance, et ainsi de suite. Et voici à quoi cela ressemble. Nous avons maintenant cette onde orange devançant l’onde rose d’une longueur d’onde entière.

Mais maintenant, nous voyons qu’un creux correspond, à chaque fois, à un creux de l’onde rose. Et ce pic ici sur l’onde orange correspond à un autre pic sur l’onde rose. Et si nous devions continuer à dessiner davantage l’onde rose et l’onde orange, alors nous pouvons voir que les pics correspondent toujours aux pics, bien que mal dessinés dans ce cas, et les creux correspondent toujours aux creux. Et les points médians correspondent toujours aux points médians. Et nous pouvons voir que même si l’onde orange est censée devancer l’onde rose d’une longueur d’onde entière, le fait est que les deux ondes sont en phase l’une avec l’autre.

Et donc, lorsque nous parlons de l’interférence entre deux ondes, nous parlons essentiellement du résultat net lorsque nous ajoutons ces deux ondes ensemble. Maintenant, bien sûr, en réalité, si les deux ondes doivent interférer, elles doivent occuper la même région ou le même espace. En d’autres termes, si nous effectuons un zoom arrière et regardons l’onde orange en faisant cela, alors l’onde rose doit en fait être au-dessus de l’onde orange. Cependant, pour plus de clarté, nous avons dessiné l’une au-dessus de l’autre.

Donc, pour déterminer le résultat net de l’interférence entre ces deux ondes, nous devons ajouter le déplacement vertical de chaque onde en chaque point le long de ces ondes. Et parce que ces deux ondes sont en phase l’une avec l’autre, nous pouvons voir que lorsque nous ajoutons le déplacement vertical de ce pic au déplacement vertical de ce pic, le résultat net va être que nous allons obtenir un pic encore plus grand.

Et de même, à un point médian, nous voyons que le déplacement vertical à partir d’un axe imaginaire que nous pouvons dessiner est nul. Et nous pouvons également dessiner cet axe imaginaire sur l’onde rose. Et donc, à tout point médian où le déplacement vertical est nul, nous voyons que le résultat net est un déplacement vertical qui sera également nul.

En zoomant légèrement, nous pouvons voir que lorsque nous ajoutons l’onde orange à l’onde rose, le résultat net sera une onde qui a une amplitude égale à la somme des amplitudes des ondes orange et rose. Et rappelez-vous, dans ce cas, l’amplitude de l’onde est le déplacement vertical maximal de l’onde. Cela pourrait être la distance de l’axe au pic ou la distance de l’axe au creux. Et c’est vrai pour l’onde orange et l’onde rose.

Et donc, ce que nous disons est que l’amplitude de l’onde bleue, cette distance ici, est égale à l’amplitude de l’onde orange plus l’amplitude de l’onde rose. Et parce que nous avons deux ondes additionnées qui donnent une onde encore plus grande, nous avons ici des interférences constructives. Et il est important de se rappeler que des interférences constructives se produisent lorsque deux ondes sont en phase l’une avec l’autre. Et par conséquent, nous avons trouvé notre réponse finale. L’interférence entre ces deux ondes est constructive.

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