ما هي العوامل المؤثرة على حيود الموجات

من العوامل المؤثرة على حيود الموجات

من العوامل المؤثرة على حيود الموجات

الطول الموجي وحجم الشق أو الفتحة

.

الطول الموجي :


وترتبط سرعة حركة الموجة بطول موجة كل موجة ، يمكن وصف الطول الموجي للموجة بأنه المسافة بين جزئين متتابعين من الموجة المتحركة.

مع انخفاض الطول الموجي للموجة ، تزداد سرعة الموجة ، تنتقل الموجات الضوئية والصوتية بسرعات متفاوتة ، مما يعني أن هذه الموجات تظهر أيضًا أطوال موجية متفاوتة ، مثلاً يمكن لمغني الأوبرا التلاعب بصوتهم لإصدار نغمات عالية ومنخفضة في اللحن ،  تتكون النغمة العالية من موجات سريعة الحركة ذات طول موجي قصير جدًا ، بينما تتكون النغمة المنخفضة من موجات تتحرك ببطء بطول موجي أطول.

حجم الشق أو الفتحة :


تنتقل كل من الطاقة الضوئية والطاقة الصوتية في موجات ، تتفاعل كل من الموجات الضوئية والصوتية مع بيئتها ، من أجل حدوث حيود الموجه ، يجب أن يكون حجم الفتحة أو العائق الذي يتفاعل مع الموجة هو الحجم التقريبي أو حتى أصغر من الطول الموجي للموجة الساقطة ، إذا كانت الفتحة أو العائق أكبر من الطول الموجي للموجة الساقطة ، فلن تكون هناك حاجة لأن تنحني الموجة حول الجسم ، لأن الموجة ستنتقل ببساطة عبر الكائن بدون تداخل ، لذلك  سيكون حيود الموجة ضئيلاً ، إن وجد. يمكن ملاحظة هذه الظاهرة جسديًا في حالة انحناء المياه حول فتحات الصخور على الساحل المحيطي ، إذا واجهت موجات الماء فتحات في الحواجز المادية ، مثل خطوط الصخور ، سوف تنحني الأمواج حول الصخور لتنتقل عبر فتحة صخرية أصغر من الطول الموجي للماء ، إذا كانت الفتحة أكبر من الطول الموجي ، فلن يحدث أي انحناء ، وستستمر الموجات الساقطة في التحرك في اتجاهها الأصلي.

تفسير


الحيود

يقصد بالحيود انحناء أو انتشار الضوء أو الموجات الصوتية حول جسم ما ، ينقل كل من الضوء والصوت الطاقة عبر الموجات ، عندما تقابل موجة ضوئية أو موجة صوتية شيئًا مثل جدار أو فتحة مثل الباب ، فإن طاقة الموجة تنحني حول الكائن أو الفتح ، وبالتالي يتغير الاتجاه ، يمكن لأي شخص في الغرفة سماع شخص آخر في الردهة المجاورة ، لأن الموجات الصوتية يمكن أن تنحني حول الأبواب والجدران والحواجز الأخرى للانتقال إلى الغرفة. وبالمثل ، يمكن أن تتألق موجات الضوء في الغرفة من خلال ثقب المفتاح ، وتنحني بزوايا مختلفة لتوفير الضوء لمنطقة أوسع داخل الغرفة.[1]

خصائص الحيود

• 
  يحدث حيود الضوء إذا كان حجم العائق مشابهًا للطول الموجي للضوء.
  
• 
  موجات الضوء صغيرة جدًا في الطول الموجي ، أي من 4 × 10 -7 م إلى 7 × 10 -7 م.
  
• 
  إذا كان حجم الفتحة أو العائق قريبًا من هذا الحد ، هنا فقط يمكن ملاحظة ظاهرة الانعراج.
  
• 
  ينتج الحيود بسبب تداخل الموجات الثانوية المنبعثة من أجزاء مختلفة من واجهة الموجة .
  
• 
  لا يتساوى عرض الأطراف في نمط الحيود أبدًا ، في حالة الحيود ، تنخفض المسافات بين النطاق الساطع والداكن تدريجيًا.
  
• 
  يمكن أن ينتج الضوء المشتت هوامش من الأشرطة الفاتحة أو الداكنة أو الملونة ،يحدث عندما تمر موجة ضوئية عبر زاوية أو من خلال فتحة أو شق يكون فيزيائيًا الحجم التقريبي للطول الموجي للضوء أو حتى أصغر منه.
  

أمثلة من الحياة الواقعية على حيود الموجات

• 
  دخول الضوء في غرفة مظلمة
  
• 
  الأشعة الشفقية
  
• 
  حيود الأشعة السينية
  
• 
  مرور الماء من فجوة صغيرة
  
• 
  الهالة القمرية
  
• 
  الصوت
  
• 
  وجود حلقة من الضوء حول المصدر
  
• 
  انتشار الإشارة
  

دخول الضوء في غرفة مظلمة:


عندما توجد غرفة غرفة ليس بها مصدر إضاءة مع وجود باب يمنع دخول الضوء إلى الغرفة ، وعندما يفتح شخص ما الباب جزئيًا ، يمكن ملاحظة أن الضوء يتدفق إلى الداخل مع انحناء عبر الحواف وحول زوايا الباب ، يعمل الباب كعقبة في مسار الضوء وبالتالي ينحني الضوء ، يُعرف هذا الانحناء باسم الحيود.

الأشعة الشفقية:


تظهر الأشعة الشفقية عندما تحاول أشعة الضوء القادمة من الشمس الوصول إلى الأرض ولكن السحب تحجبها ، تنحرف موجات الضوء وتنحرف ، وإن انحراف الضوء هذا ، بسبب وجود حاجز في مساره الطبيعي ، ليس سوى حيود للموجات.

حيود الأشعة السينية:


في حيود الأشعة السينية تُحفظ العينة في أداة وتُضيء بالأشعة السينية ، يتحرك أنبوب الأشعة السينية والكاشف بحركة متزامنة ، ثم يتم تسجيل الإشارة المرصودة ودراستها ، تُستخدم هذه الظاهرة على نطاق واسع في تحديد المسافة بين ذرتين متتاليتين من عنصر ، تعتبر عملية حيود الأشعة السينية مهمة جدًا في مجالات الأرصاد الجوية والصيدلانية والكيميائية وغيرها من الصناعات ذات الصلة ، حيث أنه عندما يصادف الباحثون بعض العناصر غير المحددة ، فإنهم يحتاجون إلى تكوين التفاصيل حول هيكلها ، بدءًا من المحاذاة والمسافة والخصائص الأخرى لذراتها.

مرور الماء من فجوة صغيرة:


عندما تواجه المياه المتدفقة للنهر فتحة صغيرًا ، فإنها تميل إلى كسر تدفقها الطبيعي ، تمر موجات الماء بالانحناءات في الجانب الآخر من الشق ، هذا الانحناء هو من أشهر الأمثلة على حيود الموجات.

الهالة القمرية:


هي عبارة عن حلقة الضوء حول الشمس أو القمر التي تتشكل عندما ينحرف ضوء الشمس أو ضوء القمر عن طريق أبخرة الماء الصغيرة أو بلورات الجليد ، تُعرف هالة القمر باسم الهالة القمرية وتعرف هالة الشمس باسم الهالة الشمسية.

الصوت:


إذا قام شخص ما بالنداء بصوت عالى ، فيمكن سماعه ،  وإذا اختبأو خلف شجرة طويلة وقام بتحدث بنفس الشدة أيضاً يمكن سماعه ، وذلك لأنه لا يتم حجب الصوت حتى في حالة وجود شجرة ضخمة في طريقها ، حيث ينتقل الصوت إلى الأذن من خلال عملية حيود الموجات.

وجود حلقة من الضوء حول المصدر:


عند النظر إلى أي مصدر للضوء ، قد يلاحظ الشخص أن الضوء لا ينتقل مباشرة في الاتجاه الأمامي ، وينحرف جزء صغير من الطاقة الضوئية حول المصدر ، يحدث حيود الضوء هذا بسبب وجود الغبار والجزيئات الغازية في مكان قريب.

انتشار الإشارة:


تُستخدم عملية الحيود بشكل كبير في انتشار الإشارات الراديوية لمسافات طويلة ، نظرًا لسطح الأرض المنحني والعقبات الضخمة الموجودة عليها ، فإن انتشار خط البصر لمسافات طويلة غير ممكن ، وهذا هو سبب استخدام الحيود متعدد المستويات للوصول إلى وجهتها ، تستمر الإشارة في ضرب العوائق أثناء تضخيمها في وقت واحد بمساعدة المعززات مرارًا وتكرارًا حتى تصل إلى الوجهة ، الحيود مسؤول عن المكالمات الهاتفية اليومية.[2]