معلومات

التدخل ، الحيود ومبدأ التراكب

التدخل ، الحيود ومبدأ التراكب

يحدث التداخل عندما تتفاعل الموجات مع بعضها البعض ، بينما يحدث الحيود عندما تمر الموجة عبر الفتحة. تخضع هذه التفاعلات لمبدأ التراكب. يعد التداخل والانعراج ومبدأ التراكب مفاهيم مهمة لفهم العديد من تطبيقات الأمواج.

التدخل ومبدأ التراكب

عندما يتفاعل موجتان ، يقول مبدأ التراكب أن دالة الموجة الناتجة هي مجموع وظيفتي الموجات الفردية. يوصف عموما هذه الظاهرة كما التشوش.

النظر في حالة حيث الماء يقطر في حوض من الماء. إذا كان هناك قطرة واحدة تضرب الماء ، فستحدث موجة دائرية من التموجات عبر الماء. ومع ذلك ، إذا كنت ستبدأ في تقطير المياه في نقطة أخرى ، فستفعل ذلك أيضا البدء في صنع موجات مماثلة. في النقاط التي تتداخل فيها تلك الموجات ، ستكون الموجة الناتجة مجموع الموجتين السابقتين.

هذا ينطبق فقط على الحالات التي تكون فيها وظيفة الموجة خطية ، وهذا هو المكان الذي تعتمد عليه س و تي فقط إلى القوة الأولى. بعض المواقف ، مثل السلوك غير الخطي المرن الذي لا يطيع قانون هوك ، لن تناسب هذا الموقف ، لأنه يحتوي على معادلة موجة غير خطية. ولكن بالنسبة لجميع الموجات التي يتم التعامل معها في الفيزياء تقريبًا ، فإن هذا الموقف صحيح.

قد يكون الأمر واضحًا ، لكن من الجيد أن يكون واضحًا أيضًا فيما يتعلق بهذا المبدأ يتضمن موجات من نفس النوع. من الواضح أن موجات الماء لن تتداخل مع الموجات الكهرومغناطيسية. حتى بين الأنواع المماثلة من الأمواج ، فإن التأثير يقتصر عمومًا على موجات ذات الطول الموجي تقريبًا (أو بالضبط). تؤكد معظم التجارب التي تنطوي على التداخل أن الأمواج متطابقة في هذه النواحي.

تدخل بناءة ومدمرة

تُظهر الصورة الموجودة على اليمين موجتين ، وتحتهما ، كيف يتم الجمع بين هاتين الموجتين لإظهار التداخل.

عندما تتداخل القمم ، تصل موجة التراكب إلى أقصى ارتفاع. هذا الارتفاع هو مجموع السعات الخاصة بهم (أو ضعف السعة الخاصة بهم ، في حالة وجود موجات متساوية في الأمواج الأولية). يحدث الشيء نفسه عندما يتداخل الحوض ، مما يؤدي إلى انخفاض الحوض الناتج وهو مجموع السعات السلبية. هذا النوع من التدخل يسمى تداخل بناء لأنه يزيد من السعة الإجمالية. يمكن رؤية مثال آخر غير متحرك من خلال النقر على الصورة والتقدم إلى الصورة الثانية.

بالتناوب ، عندما تتداخل قمة الموجة مع حد موجة أخرى ، فإن الأمواج تلغي بعضها البعض إلى حد ما. إذا كانت الموجات متناظرة (أي نفس دالة الموجة ، ولكن تم إزاحتها بمرحلة أو نصف طول الموجة) ، فستقوم بإلغاء بعضها البعض تمامًا. هذا النوع من التدخل يسمى التدخل الهدام ويمكن عرضها في الرسم إلى اليمين أو عن طريق النقر على تلك الصورة والتقدم إلى تمثيل آخر.

في الحالة السابقة من التموجات في حوض من الماء ، ستشاهد ، بالتالي ، بعض النقاط التي تكون فيها موجات التداخل أكبر من كل موجات فردية ، وبعض النقاط التي تلغي فيها الموجات بعضها البعض.

الانحراف

ومن المعروف حالة خاصة للتدخل الانحراف وتحدث عندما تضرب الموجة حاجز الفتحة أو الحافة. عند حافة العائق ، يتم قطع الموجة ، مما يخلق تأثيرات تداخل مع الجزء المتبقي من واجهات الموجة. نظرًا لأن جميع الظواهر البصرية تقريبًا تتضمن الضوء الذي يمر عبر فتحة من نوع ما - سواء أكانت عينًا أو مستشعرًا أو تلسكوبًا أو أيًا كان - يحدث الانعراج في جميعها تقريبًا ، على الرغم من أن التأثير في معظم الحالات لا يكاد يذكر. عادة ما يخلق الانعراج ميزة "غامض" ، على الرغم من أنه في بعض الحالات (مثل تجربة يونغ المزدوجة الشقوق ، الموصوفة أدناه) ، يمكن أن يؤدي الانعراج إلى ظهور ظواهر تهم حقها.

العواقب والتطبيقات

التداخل هو مفهوم مثير للاهتمام وله بعض العواقب الجديرة بالملاحظة ، خاصة في مجال الضوء حيث يسهل ملاحظة هذا التداخل نسبيًا.

في تجربة Thomas Young ذات شقين ، على سبيل المثال ، فإن أنماط التداخل الناتجة عن حيود "الموجة" الضوئية تجعلها حتى تتمكن من تسليط ضوء موحد وتقسيمها إلى سلسلة من الأشرطة الخفيفة والمظلمة فقط عن طريق إرسالها عبر اثنين الشقوق ، وهو بالتأكيد ليس ما يتوقعه المرء. الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن إجراء هذه التجربة باستخدام الجسيمات ، مثل الإلكترونات ، يؤدي إلى خصائص مشابهة للموجة المشابهة. أي نوع من موجة يسلك هذا السلوك ، مع الإعداد المناسب.

ولعل التطبيق الأكثر إثارة للتدخل هو إنشاء الصور المجسمة. يتم ذلك عن طريق عكس مصدر ضوء متماسك ، مثل الليزر ، خارج الكائن في فيلم خاص. أنماط التداخل الناتجة عن الضوء المنعكس هي ما ينتج عنه الصورة الثلاثية الأبعاد ، والتي يمكن عرضها عند وضعها مرة أخرى في النوع الصحيح من الإضاءة.


شاهد الفيديو: تداخل الضوء والشق المزدوج (يوليو 2021).