، يتمثل الاختلاف الجوهري بين الحيود والتداخل في أن حيود الضوء يحدث بسبب تراكب الموجات الثانوية التي تولد من أجزاء مختلفة من واجهة الموجة ، ضع ببساطة انتشار الضوء عندما تمر الحزمة عبر الشق . مقابل التداخل هو نتيجة تراكب موجات الضوء من مصدرين متماسكين.
الفرق المهم الآخر بين الاثنين هو أن شدة جميع الأطراف الساطعة ليست متماثلة في حالة الانعراج ولكنها تظل كذلك في حالة التداخل . في هذه الجلسة سنناقش بعض المعايير الأخرى التي تميز الاثنين.
الحيود هو نتيجة انتشار الضوء من جزء متميز من نفس واجهة الموجة. بينما التداخل هو نتيجة تفاعل الضوء القادم من جبهتين موجيتين منفصلتين.
عرض الأطراف في حالة الحيود غير متساوٍ بينما عرض الهامش في حالة التداخل متساوي.
يمتلك الحيود تباينًا ضعيفًا بين الحد الأقصى والحد الأدنى بينما يُظهر التداخل تباينًا جيدًا بين الحد الأقصى والحد الأدنى.
لكي يحدث الحيود ، يلزم بالضرورة وجود شق أو عائق ولكن لتداخل الموجة لا يوجد مثل هذا المطلب.
بسبب الحيود ، يتغير اتجاه انتشار الموجة. بينما في حالة التداخل ، تنتقل الموجة المتراكبة في نفس الاتجاه.
في الحيود ، يكون التباعد بين الأطراف المختلفة غير منتظم. ومع ذلك ، في حالة التداخل ، يُظهر التباعد بين الأطراف طبيعة موحدة.
نقاط الحد الأدنى من الشدة في حالة الحيود ليست مظلمة تمامًا. في مقابل حالة التداخل ، تظهر نقاط الحد الأدنى من الشدة ظلامًا تامًا. [1]
خصائص الحيود الضوئي
عندما تسقط موجات الضوء أحادية اللون على فتحة دائرية على الشاشة ، فإنها تغير اتجاه انتشارها (الحيود) ، وتتحد مع تراكب بعضها البعض خلف الفتحة ، تظهر حلقات من الأطراف الساطعة والمظلمة على شاشة المراقبة والسطوع المركزي البقعة تسمى قرص الهواء.
تعرف انها ظاهرة تغيير اتجاه موجات الضوء عندما تمر عبر فتحة صغيرة تؤدي إلى تراكب موجات الضوء وتكوين أطراف مشرقة ومظلمة.
الطول الموجي لموجة الضوء يمكن مقارنته بأبعاد الفتحة والعكس صحيح ، من دراستنا إلى ظاهرة التداخل والحيود ، لا يوجد فرق كبير بينهما ولكن كل منهما ظاهرة موجية تنبع من تراكب الموجات . [2]
تعريف التداخل
التداخل ، في الفيزياء ، التأثير الصافي للجمع بين قطارين موجيين أو أكثر يتحركان في مسارات متقاطعة أو متزامنة. التأثير هو إضافة اتساع الموجات الفردية في كل نقطة تتأثر بأكثر من موجة واحدة.
تُعرف فئة ثالثة من الأجهزة لتشتيت الأطياف بمقاييس التداخل. تقسم هذه الأدوات الضوء بأسطح شبه شفافة ، إذا كان اثنان من المكونات لهما نفس التردد والطور (أي أنهما يهتزان بنفس المعدل ويكونان بحد أقصى في نفس الوقت) ، يتم تعزيز اتساع الموجة ، مما ينتج عنه تداخل بناء ؛ ولكن ، إذا كانت الموجتان خارج الطور بمقدار 1/2 فترة (أي أن تكون إحدى الموجتين عند الحد الأدنى عندما تكون الأخرى كحد أقصى) ، فإن النتيجة هي تداخل مدمر ، ينتج عنه إلغاء كامل إذا كانت متساوية في الاتساع.
يمثل الخط الصلب في الأشكال A و B و C الناتج عن موجتين (خطوط منقطة) ذات سعة مختلفة قليلاً ولكن لها نفس الطول الموجي. الموجتان المكونتان في المرحلة في الشكل (أ) ولكن خارج الطور بمقدار 1/4 فترة ونصف الفترة في B و C.
عندما يتم إسقاط حجرين في بركة من الماء ، تنتشر الأمواج من كل مصدر ، ويحدث التداخل حيث يتداخلان. ينتج التداخل البناء حيث تتطابق قمة أحدهما مع قمة الآخر. ينتج عن موجتين من موجات الضوء من شق مزدوج تداخلًا ، وهو تأثير مرئي على الشاشة كنمط من النطاقات المظلمة والخفيفة المتناوبة الناتجة عن التكثيف والانقراض عند النقاط التي تكون فيها الموجات في طور وخارج الطور ، على التوالي. [3]
تعريف الحيود
تعرف ظاهرة حيود الضوء ، الحيود هو الانحناء الطفيف للضوء أثناء مروره حول حافة الجسم. يعتمد مقدار الانحناء على الحجم النسبي لطول موجة الضوء لحجم الفتحة. إذا كانت الفتحة أكبر بكثير من الطول الموجي للضوء ، فسيكون الانحناء غير ملحوظ تقريبًا. ومع ذلك ، إذا كان الاثنان أقرب في الحجم أو متساويين ، فإن مقدار الانحناء يكون كبيرًا ، ويمكن رؤيته بالعين المجردة بسهولة.
في الغلاف الجوي ، ينحرف الضوء المنكسر في الواقع حول جزيئات الغلاف الجوي وغالبًا ما تكون جزيئات الغلاف الجوي عبارة عن قطرات ماء صغيرة توجد في السحب. يمكن أن ينتج الضوء المشتت هوامش من الأشرطة الفاتحة أو الداكنة أو الملونة. التأثير البصري الناتج عن حيود الضوء هو البطانة الفضية التي توجد أحيانًا حول حواف السحب أو الهالة المحيطة بالشمس أو القمر. يوضح الرسم التوضيحي أعلاه كيف ينحرف الضوء (من الشمس أو القمر) حول قطرات صغيرة في السحابة.
تنتج التأثيرات الضوئية الناتجة عن الانعراج من خلال تداخل موجات الضوء. لتصور هذا ، تخيل موجات الضوء على أنها موجات مائية. إذا وقعت موجات الماء على عوامة موجودة على سطح الماء ، فإن العوامة سترتد لأعلى ولأسفل استجابةً لموجات الحادث ، مما ينتج موجات خاصة بها. عندما تنتشر هذه الموجات إلى الخارج في جميع الاتجاهات من الطفو ، فإنها تتفاعل مع موجات المياه الأخرى. إذا اجتمعت قمم موجتين ، يتم إنتاج موجة مكبرة (تداخل بناء). ومع ذلك ، إذا اجتمعت قمة إحدى الموجات مع قاع موجة أخرى ، فإنهما يلغيان بعضهما البعض لعدم إنتاج إزاحة رأسية . [4]
عندما تصطدم الموجة بعائق ما ، فإنها لا تتجاوزها مباشرة ، بل تنحني حول هذا العائق. يحدث نفس النوع من التأثير عند الثقب – تنتشر الموجات على الجانب الآخر من الحفرة. تُعرف هذه الظاهرة بالحيود.
يمكن إثبات الانعراج بسهولة باستخدام الموجات الصوتية أو الموجات الدقيقة. من السهل جدًا سماع صوت حتى لو كان هناك عائق في الخط المباشر بين المصدر وأذنيك. باستخدام جهاز الميكروويف 2.8 سم المملوك للعديد من المدارس ، يمكن ملاحظة تأثيرات الحيود الجيدة جدًا مع وجود عوائق يبلغ عرضها بضعة سنتيمترات.
أحد أقوى الأدلة على كون الضوء شكلاً من أشكال حركة الموجة هو أنه يُظهر الحيود أيضًا. إن مشكلة الضوء ، والتي أدت إلى رفض نيوتن لنظرية الموجة ، هي أن الطول الموجي صغير جدًا وبالتالي يصعب ملاحظة تأثيرات الانعراج. ومع ذلك ، يمكنك ملاحظة انحراف الضوء إذا كنت تعرف أين تبحث فقط.
حيود فرينل
يمكن ملاحظة حيود فرينل بالحد الأدنى من الأجهزة ولكن الرياضيات معقدة. لذلك سوف نتعامل مع الأمر هنا تجريبياً فقط.
إذا تم وضع شفرة حلاقة بين المراقب ومصدر نقطي للضوء أحادي اللون ، فيمكن رؤية هامش الانعراج الداكن والمشرق في حواف الظل. يمكن إنتاج نفس التأثيرات باستخدام رأس الدبوس ، عندما تظهر بقعة ضوء في مركز الظل.
لم يكن فرينل سعيدًا بتفسير نيوتن للانحراف من حيث جذب جسيمات الضوء بواسطة جسيمات المادة الصلبة ، لأنه وُجد أن الانعراج مستقل عن كثافة العائق: شبكة العنكبوت ، على سبيل المثال ، أعطت نفس نمط الانعراج. كسلك بلاتيني بنفس السماكة. كان التنبؤ والاكتشاف اللاحق لبقعة مضيئة داخل مركز ظل كرة فولاذية صغيرة دليلًا نهائيًا على أن الضوء كان بالفعل حركة موجية.
سينتج حيود فرينل ذو الشق المزدوج نمطين شقين منفصلين متراكبين على بعضهما البعض. هذا هو بالضبط ما يحدث في تجربة يونج الشق: لوحظت تأثيرات الانعراج وكذلك تلك الناتجة عن تداخل مجموعتي الموجات. [5]
