Skip to main content
Global

4.1: مقدمة الحيود

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196538

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    تخيل تمرير شعاع ضوئي أحادي اللون من خلال فتحة ضيقة - شق أوسع قليلاً من الطول الموجي للضوء. بدلاً من الظل البسيط للشق على الشاشة، سترى أن نمط التداخل يظهر، على الرغم من وجود شق واحد فقط.

    يُظهر الشكل سلسلة من الحلقات الحمراء متحدة المركز على خلفية سوداء. في الوسط توجد بقعة حمراء زاهية.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): محمل كروي فولاذي مضاء بالليزر لا يلقي ظلًا دائريًا حادًا. بدلاً من ذلك، تمت ملاحظة سلسلة من حواف الحيود ونقطة مضيئة مركزية. وكان أوغستين جان فريسنل (1788-1827) أول من تنبأ بهذا التأثير، والذي عُرف باسم بقعة بواسون، كنتيجة لانحراف موجات الضوء. استنادًا إلى مبادئ البصريات الشعاعية، جادل سيمون دينيس بواسون (1781-1840) ضد تنبؤ فريسنل. (الائتمان: تعديل العمل من قبل عروض محاضرات العلوم الطبيعية بجامعة هارفارد)

    في الفصل الخاص بالتداخل، رأينا أنك بحاجة إلى مصدرين للموجات حتى يحدث التداخل. كيف يمكن أن يكون هناك نمط تداخل عندما يكون لدينا شق واحد فقط؟ في «طبيعة الضوء»، تعلمنا أنه وفقًا لمبدأ Huygens، يمكننا تخيل جبهة موجية تعادل العديد من المصادر النقطية للموجات. وبالتالي، يمكن للموجة من الشق أن تتصرف ليس كموجة واحدة ولكن كعدد لا نهائي من مصادر النقاط. يمكن أن تتداخل هذه الموجات مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى نمط تداخل دون وجود شق ثانٍ. هذه الظاهرة تسمى الحيود.

    هناك طريقة أخرى لعرض ذلك وهي التعرف على أن الشق له عرض صغير ولكنه محدود. في الفصل السابق، نظرنا ضمنيًا إلى الشقوق ككائنات ذات مواضع ولكن بدون حجم. تم اعتبار عرض الشقوق ضئيلًا. عندما تكون الشقوق ذات عرض محدود، يمكن اعتبار كل نقطة على طول الفتحة مصدرًا نقطيًا للضوء - وهو أساس مبدأ Huygens. نظرًا لأن الأدوات البصرية في العالم الحقيقي يجب أن تحتوي على فتحات محدودة (وإلا فلن يدخل الضوء)، يلعب الحيود دورًا رئيسيًا في الطريقة التي نفسر بها مخرجات هذه الأدوات البصرية. على سبيل المثال، يضع الحيود قيودًا على قدرتنا على حل الصور أو الأشياء. هذه مشكلة سندرسها لاحقًا في هذا الفصل.