فيزيائي مفعم
09-20-2012, 08:01 PM
المعروف أن الموجات تنعكس عندما تصطدم بحاجز مادي ولكن ماذا يحدث لهذه الموجات عندما تصطدم بحافة الحاجز أو عندما تعبر فتحة صغيرة في الحاجز للتعرف على ما يحدث نستخدم حوض الموجات المائية حيث نسقط أمواجا مستقيمة على حاجز مستقيم ونلاحظ ما يحدث للموجات عندما تصطدم بطرف الحاجز ثم نسقط أمواجا مستقيمة على فتحة بين حاجزين يقعان على خط مستقيم واحد
الحيود هو انحراف الموجات عن اتجاه انتشارها الاصلي حول حافة الحاجز أو حول حافتي قتحة صغيرة
لا تقتصر ظاهرة الحيود على نوع معين من الموجات
الموجات المائية
بالنسبة لظاهرة الحيود ـــ الانعطاف ــ للموجات المنتشرة على سطح الماء نلاحظ أنه في حالة ما اذا كان الحاجز كبيرا بالمقارنة بطول الموجة لا يتكون خلفه موجات وعندما يكون حجم الحاجز صغيرا فان الموجات تنعطف خلف حافته بينما تقوم الموجات بتطويق الحواجز الصغيرة جدا بحيث لا يحدث خلفها تغيرا يذكر في صدر الموجة وفي حالة مرور الموجات خلال فتحة في حاجز نجد أنه في حالة
فتحة كبيرة
لا يحدث حيود تقريبا حيث لا تنعطف الموجات
فتحة ضغيرة
يحدث حيود بشكل ملحوظ
فتحة صغيرة جدا
تقوم الموجات بتغطية السطح خلف الحاجز بأجمعه
تفسير ظاهرة الحيود
تفسر هذه الظواهر بأن الحاجز يقطع قسما من صدر الموجة المتحركة ومن مبدأ هيجنز يمكن استنتاج أن ظاهرة الحيود يسببها تداخل الموجات البدائية عند حدود جبهة الموجة المنقطعة بالحاجز ونلاحظ أنه كلما كان حجم الحاجز أو الفتحة صغيرا بالمقارنة بطول الموجة كلما كانت ظاهرة الحيود أكثر وضوحا
الحيود في الضوء
بما أن أطوال موجات الاشعاع الضوئي صغيرة جدا لذلك لا يمكن مشاهدة الحيود في الضوء الا على مسافة كبيرة من الحاجز أو الفتحة
ولذلك لا تبدو ظاهرة الحيود في الامواج الضوئية للعين بسبب صغر طول موجات الضوء المستخدم
وفي البرنامج نلاحظ حيود الضوء من شق مفرد اتساعه صغير جدا وتظهر هدب الحيود على شكل مناطق مضيئة واخرى معتمة وتقل شدتها تدريجيا كلما ابتعدنا عن المركز
ملاحظة
عندما يكون حجم الحاجز أو الفتحة مقاربا بالقياس لطول الموجة نشاهد الحيود بقرب الحاجز مباشرة أما عندما يكون الحاجز كبيرا مقارنة بطول الموجة يمكن أن نشاهد الحيود ولكن على مسافة أكبر من الحاجز
التفسير
يفسر ماسبق أن التغيرات في جبهة الموجة التي يحدثها الحاجز تكون أكثر ظهورا كلما ابتعدنا عن الحاجز وبالتالي كلما كان حجم الحاجز أكبر كلما شوهدت ظاهرة الانعطاف ــ الحيود ــ على مسافة أبعد منه بشرط أن تكون طاقة الموجات كبيرة بدرجة كافية لكي يكون انعطافها وحيودها واضحا
ملاحظات
في المحاكاة الحاسوبية لظاهرة الحيود أعلاه لرصد ظاهرة الحيود عن شق مفرد ضيق توضع شاشة بشق ضيق في طريق أشعة متوازية أحادية اللون ويوضع على مسافة معينة من الشاشة شاشة أخرى تظهر عليها هدب الحيود ــ نلاحظ في مقابلة الشق شريط مضئ يكون عرضه أكبر كلما كان الشق أضيق ــــ لماذا ؟ ـــ وتتابع خلف الهدب المضيء المركزي هدب معتمة وهدب مضيئة ولكن عند استخدام ضوء أبيض تكون هدب الحيود أكثر انتشارا ويكون لها ألوان قوس قزح ـــ حرص خزين ــ
الصيغة العامة للتداخلات الهدامة بين الامواج
لتكن
a طول الشق
n عدد صحيح سالب أو موجب غير الصفر
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image001.gif زاوية الحيود
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gif الطول الموجي
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image003.gif
مسألة ـــ ما الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي اذا كان عرض الشق يساوي 5 file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gifوعرض الشق يساوي 2file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gif
الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي هي الزاوية المحصورة بين بين الهدب المظلم الأول يمين ويسار الهدب المركزي
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image004.gif
وبما أن المنطقة المضيئة للهدب المركزي تمتد على جانبي مركز الهدب يمينا ويسارا أي ضعف الزاوية إذا الزاوية التي يمتدها الهدب المركزي المضيء هي 24 درجة
المطلوب ثانيا
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image005.gif
وبما أن الهدب يمتد بضعف هذه الزاوية اذا الزاوية التي يمتدها الهدب المركزي هي 60 درجة
اذا كلما قل اتساع الشق يزداد اتساع الهدب المضيء المر
الحيود هو انحراف الموجات عن اتجاه انتشارها الاصلي حول حافة الحاجز أو حول حافتي قتحة صغيرة
لا تقتصر ظاهرة الحيود على نوع معين من الموجات
الموجات المائية
بالنسبة لظاهرة الحيود ـــ الانعطاف ــ للموجات المنتشرة على سطح الماء نلاحظ أنه في حالة ما اذا كان الحاجز كبيرا بالمقارنة بطول الموجة لا يتكون خلفه موجات وعندما يكون حجم الحاجز صغيرا فان الموجات تنعطف خلف حافته بينما تقوم الموجات بتطويق الحواجز الصغيرة جدا بحيث لا يحدث خلفها تغيرا يذكر في صدر الموجة وفي حالة مرور الموجات خلال فتحة في حاجز نجد أنه في حالة
فتحة كبيرة
لا يحدث حيود تقريبا حيث لا تنعطف الموجات
فتحة ضغيرة
يحدث حيود بشكل ملحوظ
فتحة صغيرة جدا
تقوم الموجات بتغطية السطح خلف الحاجز بأجمعه
تفسير ظاهرة الحيود
تفسر هذه الظواهر بأن الحاجز يقطع قسما من صدر الموجة المتحركة ومن مبدأ هيجنز يمكن استنتاج أن ظاهرة الحيود يسببها تداخل الموجات البدائية عند حدود جبهة الموجة المنقطعة بالحاجز ونلاحظ أنه كلما كان حجم الحاجز أو الفتحة صغيرا بالمقارنة بطول الموجة كلما كانت ظاهرة الحيود أكثر وضوحا
الحيود في الضوء
بما أن أطوال موجات الاشعاع الضوئي صغيرة جدا لذلك لا يمكن مشاهدة الحيود في الضوء الا على مسافة كبيرة من الحاجز أو الفتحة
ولذلك لا تبدو ظاهرة الحيود في الامواج الضوئية للعين بسبب صغر طول موجات الضوء المستخدم
وفي البرنامج نلاحظ حيود الضوء من شق مفرد اتساعه صغير جدا وتظهر هدب الحيود على شكل مناطق مضيئة واخرى معتمة وتقل شدتها تدريجيا كلما ابتعدنا عن المركز
ملاحظة
عندما يكون حجم الحاجز أو الفتحة مقاربا بالقياس لطول الموجة نشاهد الحيود بقرب الحاجز مباشرة أما عندما يكون الحاجز كبيرا مقارنة بطول الموجة يمكن أن نشاهد الحيود ولكن على مسافة أكبر من الحاجز
التفسير
يفسر ماسبق أن التغيرات في جبهة الموجة التي يحدثها الحاجز تكون أكثر ظهورا كلما ابتعدنا عن الحاجز وبالتالي كلما كان حجم الحاجز أكبر كلما شوهدت ظاهرة الانعطاف ــ الحيود ــ على مسافة أبعد منه بشرط أن تكون طاقة الموجات كبيرة بدرجة كافية لكي يكون انعطافها وحيودها واضحا
ملاحظات
في المحاكاة الحاسوبية لظاهرة الحيود أعلاه لرصد ظاهرة الحيود عن شق مفرد ضيق توضع شاشة بشق ضيق في طريق أشعة متوازية أحادية اللون ويوضع على مسافة معينة من الشاشة شاشة أخرى تظهر عليها هدب الحيود ــ نلاحظ في مقابلة الشق شريط مضئ يكون عرضه أكبر كلما كان الشق أضيق ــــ لماذا ؟ ـــ وتتابع خلف الهدب المضيء المركزي هدب معتمة وهدب مضيئة ولكن عند استخدام ضوء أبيض تكون هدب الحيود أكثر انتشارا ويكون لها ألوان قوس قزح ـــ حرص خزين ــ
الصيغة العامة للتداخلات الهدامة بين الامواج
لتكن
a طول الشق
n عدد صحيح سالب أو موجب غير الصفر
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image001.gif زاوية الحيود
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gif الطول الموجي
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image003.gif
مسألة ـــ ما الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي اذا كان عرض الشق يساوي 5 file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gifوعرض الشق يساوي 2file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image002.gif
الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي هي الزاوية المحصورة بين بين الهدب المظلم الأول يمين ويسار الهدب المركزي
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image004.gif
وبما أن المنطقة المضيئة للهدب المركزي تمتد على جانبي مركز الهدب يمينا ويسارا أي ضعف الزاوية إذا الزاوية التي يمتدها الهدب المركزي المضيء هي 24 درجة
المطلوب ثانيا
file:///C:\DOCUME~1\samir\LOCALS~1\Temp\mso htmlclip1\01\clip_image005.gif
وبما أن الهدب يمتد بضعف هذه الزاوية اذا الزاوية التي يمتدها الهدب المركزي هي 60 درجة
اذا كلما قل اتساع الشق يزداد اتساع الهدب المضيء المر