← الضوء والبصريات
١٠
القسم ٦ · الضوء والبصريات — الموضوع ١٠ من ١٠
التداخل والحيود في الضوء
تظهر الطبيعة الموجية للضوء بوضوحٍ في ظاهرتَي التداخل والحيود. ويُصنَّف الضوء بحسب الترابط:
- الضوء بحسب الترابط
- مترابطموجاتُه متّفقةٌ في القمم والقيعان (مقدّماتٌ موجيةٌ منتظمة) — مثل الليزر
- غير مترابطمقدّماتُه الموجية غير متزامنة — مثل ضوء المصباح
والضوء أحادي اللون ضوءٌ ذو طولٍ موجيٍّ واحد (كالليزر).
التداخل تراكبُ موجات الضوء الصادرة من مصدرين مترابطين، فينتج عنه أهداب: مضيئةٌ (من تداخلٍ بنّاء) ومعتمةٌ (من تداخلٍ هدّام).
تجربة شقّي يونغ (Young) تُستعمَل لقياس الطول الموجي لضوءٍ أحادي اللون:
λ = x · dL
| الرمز | المقدار | الوحدة |
|---|---|---|
| λ | الطول الموجي | m |
| x | المسافة بين الهدب المركزي والهدب المضيء الأول | m |
| d | المسافة بين الشقّين | m |
| L | المسافة بين الشقّين والشاشة | m |
مثالشقّان متباعدان d = 20 μm والشاشة تبعد L = 80 cm، والهدب المضيء الأول يبعد x = 2 cm عن المركزي؛ فما الطول الموجي للضوء؟
λ = x · dL = 2 × 10⁻² × 20 × 10⁻⁶80 × 10⁻² = 5 × 10⁻⁷ m
- تجربة الشقّ المفرد: يُسلَّط ضوءٌ مترابطٌ على شقٍّ مفردٍ فتتكوّن حزمةٌ مضيئةٌ مركزيةٌ عريضةٌ وأهدابٌ جانبيةٌ أضعفُ إضاءةً؛ وعرض الهدب المركزي: 2X = 2λLW (حيث W عرض الشق).
- التداخل في الأغشية الرقيقة: ظهورُ ألوان الطيف على غشاءٍ رقيقٍ نتيجةَ التداخل البنّاء والهدّام للموجات المترابطة، مثل فقاعة الصابون والغشاء الزيتي على الماء وجناح فراشة المورفو.
الحيود انحناءُ الضوء حول الحواجز وعند الفتحات الضيّقة؛ ونمط الحيود نمطٌ من الأهداب يتكوّن على الشاشة نتيجة التداخل البنّاء والهدّام لموجات هيجنز.
- محزوز الحيود أداةٌ من عددٍ كبيرٍ من الشقوق المتجاورة، يُستعمَل لقياس الطول الموجي، وأنواعه: محزوز نفاذ ومحزوز انعكاس ومحزوز غشائي.
- المطياف جهازٌ يقيس الأطوال الموجية للضوء بوساطة محزوز الحيود: λ = d · sinθ (d المسافة بين الشقوق المتجاورة).
- معيار رايلي يُستعمَل للتمييز بين جسمين متقاربين (كنجمين في السماء): X = 1.22 · λLD (D قطر العدسة أو الفتحة).