Faseverschil versus padverschil
Faseverschil en padverschil zijn twee zeer belangrijke concepten in de optica. Deze verschijnselen worden gezien bij problemen met het golfmodel van licht, dat licht als een lopende golf neemt. Zowel het padverschil als het faseverschil zijn erg belangrijk als het gaat om de verklaring van verschijnselen zoals het dubbele spleetexperiment van Young, diffractie met één spleet, Newton's ringen, dunnefilminterferentie, Fresnel's dubbelspiegelexperiment, Fresnel-diffractie, diffractieroosters en zoneplaten. Deze verschijnselen hebben ook toepassingen zoals Cornu-spiraal en Fresnel-biprisma. In dit artikel gaan we uitgebreid in op wat faseverschil en padverschil zijn, en hun betekenis, toepassingen en verschillen.
Faseverschil
Om faseverschil te begrijpen moet men eerst begrijpen wat "fase" is. Een lopende golf kan worden gedefinieerd met behulp van de vergelijking Y(x)=A sin (ωt – kx) waarbij Y(x) de verplaatsing op de y-as in punt x is, A de amplitude van de golf is, ω de hoekfrequentie is van de golf, t is de tijd, k is de golfvector of soms aangeduid als golfgetal, x is de waarde op de x-as. De fase van een golf kan op verschillende manieren worden geïnterpreteerd. De meest voorkomende is dat het het (ωt – kx) deel van de golf is. Het is te zien dat op t=0 en x=0 de fase ook 0 is. ωt is het aantal totale omwentelingen dat de bron van de golf heeft gemaakt wanneer de tijd t is, (ωt – kx) is de totale hoek die de bron heeft is gedraaid. Faseverschil is alleen nuttig als het gaat om golven van dezelfde frequentie. Het faseverschil vertelt hoeveel een golf achterloopt of leidt ten opzichte van een andere golf. Als twee golven interfereren en hun faseverschil nul is, is de amplitude van de resulterende golf de optelling van de twee invallende golven; als het faseverschil 180° of π radialen is, is het resultaat de aftrekking tussen de twee amplituden.
Padverschil
Het padverschil van twee golven kan worden onderverdeeld in twee categorieën. De eerste is het fysieke padverschil en de tweede is het optische padverschil. Het fysieke padverschil is het gemeten verschil tussen de twee routes die de twee golven nemen. Het optische padverschil is de optelling van elk padelement vermenigvuldigd met de brekingsindex van het medium waarin het padelement zich bevindt. Het kan wiskundig worden aangeduid als de integraal van n(x) dx.
Wat is het verschil tussen padverschil en faseverschil?
– Zowel het padverschil als het faseverschil dragen in gelijke mate bij aan de verplaatsing van de resulterende golf.
– Padverschil treedt op als gevolg van het verschil in de gevolgde route en de brekingsindices van de media in elke route, terwijl faseverschil voornamelijk optreedt als gevolg van de fase-inversie van golven wanneer er een harde reflectie optreedt.
– Het padverschil wordt gemeten in meters, terwijl het faseverschil een hoek is die wordt gemeten in radialen of graden.
