הפרש שלב לעומת הפרש נתיב
הפרש שלבים והבדל נתיבים הם שני מושגים חשובים מאוד באופטיקה. תופעות אלו נראות על בעיות של מודל גל של אור, שלוקח את האור כגל נוסע. שניהם, הפרש הנתיבים והפרשי הפאזות חשובים מאוד בכל הנוגע להסבר של תופעות כמו ניסוי חריץ כפול של יאנג, עקיפה של חריץ יחיד, טבעות ניוטון, הפרעות סרט דק, ניסוי מראה כפולה של פרנל, עקיפה של פרנל, סרגי עקיפה ולוחות אזורים.. לתופעות אלו יש גם יישומים כמו Cornu spiral ו-Fresnel biprism.במאמר זה, אנו הולכים לדון לעומק מה הם הבדלי פאזה והפרשי נתיב, והמשמעות שלהם, היישומים וההבדלים שלהם.
הפרש שלב
כדי להבין את הפרש פאזה יש להבין תחילה מהו "פאזה". ניתן להגדיר גל נוסע באמצעות המשוואה Y(x)=A sin (ωt – kx) כאשר Y(x) היא התזוזה על ציר y בנקודה x, A היא משרעת הגל, ω היא התדר הזוויתי של הגל, t הוא הזמן, k הוא וקטור הגל או מכונה לפעמים מספר גל, x הוא הערך על ציר ה-x. ניתן לפרש את השלב של גל בכמה דרכים. הנפוץ ביותר הוא שזהו החלק (ωt - kx) של הגל. ניתן לראות שב-t=0 ו-x=0 הפאזה היא גם 0. ωt הוא מספר הסיבובים הכוללים שמקור הגל עשה כאשר הזמן הוא t, (ωt – kx) הוא סך כל הזווית שהמקור פנה. הפרש פאזות שימושי רק כאשר מדובר בגלים באותו תדר. הפרש הפאזות אומר כמה גל מפגר או מוביל ביחס לגל אחר.אם שני גלים מפריעים והפרש הפאזות שלהם הוא אפס, המשרעת של הגל המתקבל היא התוספת של שני הגלים הנכנסים; אם הפרש הפאזה הוא 180° או π רדיאנים, התוצאה היא חיסור בין שתי המשרעות.
הפרש נתיב
ניתן להפריד את הפרש הנתיבים של שני גלים לשתי קטגוריות. הראשון הוא הפרש הנתיב הפיזי והשני הוא הפרש הנתיב האופטי. הפרש הנתיב הפיזי הוא ההפרש הנמדד בין שני המסלולים של שני הגלים. הפרש הנתיב האופטי הוא התוספת של כל רכיב נתיב כפול באינדקס השבירה של המדיום שבו נמצא אלמנט הנתיב. ניתן לסמן אותו מתמטית כאינטגרל של n(x) dx.
מה ההבדל בין הפרש נתיב להפרש פאזה?
– גם הפרש הנתיבים וגם הפרש הפאזות תורמים באותה מידה לתזוזה של הגל שנוצר.
– הפרש נתיבים מתרחש עקב ההבדל בין המסלול שנלקח לבין מדדי השבירה של המדיה בכל מסלול, בעוד שהפרש הפאזה מתרחש בעיקר עקב היפוך פאזה של גלים כאשר מתרחשת השתקפות קשה.
– הפרש הנתיבים נמדד במטרים, בעוד שהפרש הפאזה הוא זווית שנמדדת ברדיאנים או מעלות.
