يعتبر التداخل والحيود مفاهيم مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ، ومع ذلك ، فهما في الأساس نوعان مختلفان من الموجات التي تنشأ من مصادر مختلفة. عندما تلتقي موجتان من نقاط أصل مختلفة ، فإن الطول الموجي المنفصلين سوف يتحدان لتشكيل موجة واحدة. يُعرف هذا بموجة التداخل.
عندما تصل الموجة إلى فتحة أو عقبة ، فإنها تؤثر على الاتجاه الذي تنتقل فيه الموجة ، وتُعرف الموجة الناتجة باسم موجة الحيود. من المهم أن نلاحظ أن موجات التداخل تنتج فقط عندما يكون هناك مصدر أو اثنان من مصادر الموجات ، وعندما يكون هناك ثلاثة أو أكثر ، تكون النتيجة دائمًا تقريبًا موجات حيود.
التدخل مقابل الحيود
ال الفرق بين التداخل والانحراف هو ظهور موجاتهم. يحدث التداخل عندما تتحد موجات الضوء من خلال نقطتي البداية المختلفتين. في حين يظهر الانعراج بسبب تراكب الأطوال الموجية الثانوية. دائمًا ما تكون شدة حافة التداخل متشابهة. وعلى العكس من ذلك ، للحيود أطراف غريبة.
جدول المقارنة بين التداخل والانحراف (في شكل جدولي)
| معلمة المقارنة | التشوش | الانحراف |
|---|---|---|
| عدد نقاط المصدر | نقطتان متميزتان | ثلاثة أو أكثر |
| شدة ذروة الموجة | جميع القرود متساوية | متنوع |
| عرض الهامش | متساوي | غير متكافئ |
| شدة الموجة المنخفضة | لا شيء مطلقا | غير معروف ومتنوع |
| الموجة الأولية أو الثانوية | دائما من المصدر الأساسي | معدل من الموجة الأولية |
ما هو التدخل؟
يحدث التداخل عندما تتفاعل موجتان تنبثقان من نقطتين مختلفتين مع بعضهما البعض وتتحدان لتكوين شكل موجة مختلف تمامًا.
يقال إن الموجتين اللتين لهما قمم وقيعان مصطفة تمامًا "متواجدة في الطور" ، ويتم ببساطة إضافة اتساع الموجات معًا لإنشاء الشكل الموجي الناتج.
عند إضافة قمم موجتين معًا ، يُعرف هذا بالتداخل البناء ، وسيكون اتساع شكل الموجة الناتج هو مجموع اتساع قمم الموجات الأصلية.
عندما تكون الأمواج غير متزامنة وتتداخل القمم والقيعان ، يقال إنها "خارجة عن المرحلة".
إذا كانت الموجات غير متزامنة تمامًا ، أي على بعد مائة وثمانين درجة من بعضها البعض ، وكانت اتساع الذروة والقاع للموجات المعاكسة متساوية ، فسوف تلغي بعضها البعض فيما يُعرف بالتداخل المدمر.
إذا فكرت في هذا في سياق محاولة نقل قطعة أثاث كبيرة.
إذا دفع شخصان من نفس النهاية ، فهذا تدخل بناء لأنه سيخلق قوة أكبر من شخص واحد ، ومع ذلك ، إذا دفع شخصان من طرفين متقابلين ، فسيظل الأثاث ثابتًا ، تمامًا كما لا توجد موجة السعة مع تدخل مدمر.
في سياق موجات الضوء ، من المهم أيضًا ملاحظة أن موجة التداخل ستظهر عرضًا متسقًا ومتساويًا بين المناطق الفاتحة والمظلمة عند عرضها على الشاشة.
ما هو الحيود؟
في الفيزياء ، يحدث الانعراج عندما تنحني الموجات حول عوائق صغيرة ، مثل الموجات الصوتية التي تنتقل حول زاوية ، أو عندما تنتشر الموجات بعد مرورها عبر فتحة صغيرة.
ستكون أشكال الموجة الثانوية التي تنتج بعد المرور عبر / من خلال العائق مختلفًا عن الأصل ، مع العديد من الأطوار والسعات المختلفة والمتنوعة.
يحدث الانعراج على مستوى مهم فقط عندما يكون حجم الفجوة مشابهًا لطول الموجة ، وبالنظر إلى أن معظم الأطوال الموجية صغيرة جدًا ، فكلما كانت الفجوة أصغر ، كان الانعراج أكثر وضوحًا.
لتصور هذا ، تخيل أمواجًا منتفخة من المحيط قادمة إلى الشاطئ إلى فتحة صخرية ضيقة. ثم قارن ذلك بموجات الانتفاخ التي تدخل الفم أو المرسى.
في مثال الأمواج التي تمر عبر فتحة ضيقة ، سترى الشكل الموجي المستدير يتدفق إلى جسم الماء على الجانب الآخر من الفتحة ، وهو شكل مختلف عن الشكل الموجي المسطح الذي دخل الفتحة في البداية.
يمكن مقارنة ذلك بالمرسى ، حيث قد يكون لدينا أجسام مائية أكبر تنتقل من المحيط إلى المرسى ، لكن حجم الفتحة يعني أن المياه داخل المرسى بالكاد تتأثر بموجات الحيود الناتجة.
لا تحدث موجات الانعراج عندما تمر الجسيمات عبر الشقوق أو حول جسم ما ، بل تستمر في مسارها الأصلي دون تغيير بسبب الظروف الخارجية.
تحتوي موجات الانعراج أيضًا على مجموعة متنوعة من شدة الذروة المختلفة ، نظرًا لتفاعل أشكال الموجة العديدة والمتنوعة ، بالإضافة إلى نقاط المصدر المتعددة (أكبر من ثلاثة) ، والتي يجب أن تكون موجودة لتؤدي إلى موجة حيود.
إحدى الظواهر المثيرة للاهتمام هي أنه إذا مرت موجة الحيود عبر فجوتين مختلفتين ، فسنرى نمط تداخل على الجانب الآخر ، حيث يعمل الفراغان كنقطتي مصدر جديدتين.
الاختلافات الرئيسية بين التداخل والانحراف
- ستنشأ موجات التداخل من اتحاد نقطتي مصدر متميزتين ، في حين تنبثق موجات الحيود من ثلاث نقاط أو أكثر.
- شدة موجات التداخل موحدة ومتساوية ، ومع ذلك ، فإن شدة موجة الانعراج متنوعة وغير متساوية ، نظرًا لكونها مجموع العديد من الموجات المختلفة.
- في موجة التداخل ، سيكون عرض الهامش متساويًا أيضًا ، بينما في موجات الحيود يمكننا رؤية عروض هامشية غير متسقة.
- سيكون قاع موجة التداخل دائمًا مساويًا للصفر ، في حين أن قاع موجة الحيود يمكن أن يكون أي عدد من الاحتمالات بسبب موجات الجمع المتعددة.
- تنبع موجات التداخل أيضًا من مصدر أو سبب رئيسي للموجة ، مثل إلقاء صخرة في بركة من الماء ، بينما تنتج موجات الانعراج على شكل موجات ثانوية بعد المرور الأولي عبر فتحة أو بواسطة كائن.
استنتاج
يكمن الاختلاف الرئيسي بين هذين النوعين من الموجات في طريقة تكوينهما. تُشتق موجات التداخل من مصدر الموجة الأصلي ، بينما موجات الحيود هي موجات ثانوية تظهر عندما تتفاعل الموجة مع عائق.
في مراقبة تفاعل موجات الانعراج والتداخل مع بعضها البعض ، لدينا أداة تمكننا من فهم قواعد كوننا بشكل أكبر ، بما في ذلك فيزياء الكم مع تجربة الشق المزدوج.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
