波動與聲音

建設性干涉與破壞性干涉

當兩個波相遇,有時它們會攜手合成一個更大的波,有時卻會互相對抗、縮小趨近於無。攜手合作是建設性干涉,互相抵消是破壞性干涉。一個日常畫面:順著孩子盪鞦韆的節奏推,鞦韆越盪越高(建設性),逆著方向推,就把它擋停(破壞性)。它回答的問題是:重疊的波什麼時候相加、什麼時候抵消?

當兩個波同相抵達,波峰對波峰、波谷對波谷,它們的位移相加、振幅變大,就發生建設性干涉,對兩個相同的波,結果是原來的兩倍高。當它們反相抵達,波峰對波谷,它們相減,兩個相同的波就完全抵消為零,這就是破壞性干涉。決定因素是路徑差:路徑差等於 m lambda(整數個波長)時為建設性,等於 (m + 1/2) lambda 時為破壞性,其中 m = 0, 1, 2, ...。

這正是抗噪耳機的原理(它加入一個恰好反相的反聲音波來抵消噪音),也是光學中明暗條紋的來源。一個誠實的提醒:在抵消的暗點處,能量並沒有被消滅,而是被重新分配了。從抵消區域消失的能量,會重新出現在加強的區域,所以總量守恆。

抗噪耳機取樣你周遭嗡嗡作響的聲音,再播出一個平移了半波長的波(以波谷對波峰),於是兩者以破壞性干涉互相抵消,你聽到近乎寂靜。

同相則加強(建設性);差半波長反相則抵消(破壞性)。

暗點或無聲點並沒有消滅能量,它把能量移到亮點或大聲處,所以總能量維持不變。

又称
constructive interferencedestructive interference建設性干涉破壞性干涉