Onde: interferenza costruttiva e distruttiva

Regola

y=y₁+y₂ istante per istante. La cancellazione dello spostamento non significa che le onde cessino di esistere; proseguono secondo il modello lineare.

Approfondimento e limiti del modello

La sovrapposizione somma gli spostamenti con segno nello stesso punto e nello stesso istante. Due creste danno uno spostamento maggiore; una cresta e un ventre di uguale modulo danno zero in quel punto in quell'istante. Non basta sapere che le onde si incontrano: servono ampiezze e fasi per decidere il risultato locale.

Nel modello lineare, dopo l'incrocio ciascuna perturbazione prosegue. Lo zero locale non significa che l'energia delle onde sia stata distrutta. Una figura statica può mostrare una configurazione, ma non stabilire da sola come mutano fase e spostamento nel tempo. Per risolvere un esercizio numerico, usa i valori firmati forniti nel testo e controlla l'unità della somma.

Sovrapposizione istantanea

Nel regime lineare, lo spostamento totale di un punto del mezzo è la somma algebrica degli spostamenti prodotti dalle onde che vi arrivano nello stesso istante. «Cresta con cresta» può dare ampiezza maggiore, mentre cresta e ventre uguali e opposti possono annullare lo spostamento in quel punto e istante. L'annullamento locale non significa che le onde siano scomparse o che l'energia totale sia stata distrutta: dopo essersi attraversate, in un mezzo lineare, possono proseguire. Per sommare correttamente occorre riferirsi allo stesso punto, alla stessa direzione di spostamento e allo stesso tempo. Due fotografie prese in istanti diversi non sono sommabili come se mostrassero una sovrapposizione reale. Ampiezza e segno dello spostamento sono dati diversi; una valle ha segno opposto rispetto alla cresta lungo l'asse scelto.

Fase, coerenza e stabilità

Un pattern stabile di massimi e minimi richiede onde con relazione di fase sufficientemente stabile, spesso prodotte da sorgenti coerenti. La differenza di cammino può tradursi in differenza di fase quando le onde hanno la stessa frequenza e propagano nel mezzo considerato. Per onde in fase, una differenza di cammino pari a un multiplo intero di λ favorisce interferenza costruttiva; un multiplo dispari di λ/2 favorisce distruttiva, nel modello appropriato. Se le sorgenti sono sfasate, queste condizioni cambiano: non basta misurare soltanto i cammini. Con ampiezze diverse la cancellazione distruttiva non è completa. Il grafico di due sinusoidi mostra una sezione idealizzata; un fenomeno reale può includere attenuazione, riflessioni e dispersione. Per questo «nessun moto qui» non autorizza la stessa conclusione ovunque e per sempre.

Onde stazionarie e controllo

La sovrapposizione di onde che viaggiano in versi opposti con caratteristiche adatte può produrre nodi, dove lo spostamento resta nullo nel modello, e ventri di oscillazione, dove l'ampiezza è massima. Un nodo non è una particella di mezzo che si sposta assieme alla figura; la forma stazionaria emerge dalla sovrapposizione. Prima di leggere una fotografia, separa la posizione dei punti del mezzo dalla posizione dei massimi della perturbazione. Per un calcolo locale assegna segni agli spostamenti e somma y₁+y₂: valori +2 mm e −1 mm danno +1 mm, non una cancellazione completa. Questa verifica aritmetica non descrive da sola il flusso di energia o la forma dell'onda nei tempi successivi. Le onde meccaniche richiedono un mezzo, ma il principio di sovrapposizione compare anche in altri fenomeni ondulatori sotto ipotesi adeguate. Nel laboratorio, se due sorgenti perdono rapidamente la relazione di fase, il sensore può registrare un'ampiezza media senza frange stabili. L'assenza di un pattern persistente non nega la sovrapposizione istantanea: mostra che una previsione spaziale stabile richiede informazioni temporali sulle sorgenti.