מציאת תנאי על קבועי הפאזה של הגלים בכדי שתהיה התאבכות בונה והתאבכות הורסת

נתונים שני גלים בעלי אותה משרעת, אותו אורך גל, ואותו זמן מחזור, השונים זה מזה בקבועי הפאזה.

\begin{align*} &f_{1}(x,t)=A\sin\left(k(x-vt)+\phi_{1}\right)\\&f_{2}(x,t)=A\sin\left(k(x-vt)+\phi_{2}\right) \end{align*}

הגלים קיימים בתווך מסוים, נתונים באותה מערכת צירים באותו הזמן. מצאו את התנאי על קבועי הפאזה של הגלים בכדי שתהיה:

  1. התאבכות בונה.
  2. התאבכות הורסת.

סעיף ראשון
גלים הקיימים באותו תווך באותו הזמן מתאבכים (מתחברים). נחבר ע"י נוסחת סכום סינוסים:

\begin{align*} F(x,t)&\triangleq f_{1}(x,t)+f_{2}(x,t)=A\sin\left(k(x-vt)+\phi_{1}\right)+A\sin\left(k(x-vt)+\phi_{2}\right)\\&=A\left[\sin\left(k(x-vt)+\phi_{1}\right)+\sin\left(k(x-vt)+\phi_{2}\right)\right]\\&=2A\sin\left(\frac{\left(k(x-vt)+\phi_{1}\right)+\left(k(x-vt)+\phi_{2}\right)}{2}\right)\cos\left(\frac{\left(k(x-vt)+\phi_{1}\right)-\left(k(x-vt)+\phi_{2}\right)}{2}\right)\\&=2A\sin\left(k(x-vt)+\frac{1}{2}(\phi_{1}+\phi_{2})\right)\cos\left(\frac{1}{2}(\phi_{1}-\phi_{2})\right) \end{align*}

בהתאבכות בונה נקבל גל עם אמפליטודה כפולה ותדירות ואורך גל זהים לגלים המקוריים. מצב זה יתקבל אם:

\cos\left(\frac{1}{2}(\phi_{1}-\phi_{2})\right)=\pm1\Rightarrow\frac{1}{2}(\phi_{1}-\phi_{2})=\pi k,\,k=0,1,2,\ldots

לכן, עבור k=0 למשל, נקבל:

F(x,t)=2A\sin\left(k(x-vt)+\phi\right)

סעיף שני
בכדי לקבל התאבכות הורסת נרצה שהגל החדש יהיה תמיד אפס לכל t ולכל x. בתנאי:

\frac{1}{2}(\phi_{1}-\phi_{2})=\frac{\pi}{2}+\pi k=\pi\left(k+\frac{1}{2}\right)

אכן נקבל F(x,t)=0. עבור k שלם זהו התנאי על קבועי הפאזה להתאבכות הורסת.