،،،،
《 حيود الضوء 》
●ما هو حيود الضوء
يعرف الحيود بشكلٍ عام على أنه تغير اتجاه الأمواج عند مرورها بفتحة أو مواجهتها لعقبةٍ ما، فأمواج الماء والصوت تتمتع بالقدرة على التنقل حول العواقب والزوايا وعبر الفتحات، ولكن هل للضوء نفس القدرة وما هو حيود الضوء؟ يمكن إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟" والتعرف على مفهوم حيود الضوء بتوضيح بسيط؛ فعندما يتعارض عائق ما مع خط سير الضوء، فسيتسبب هذا العائق في حجب الضوء وتكوين ظل خلفه، مما ينوه إلى عدم قدرة الضوء على الالتفاف والانحناء خلف هذه العقبة، ولكن بالواقع أن هذا الالتفاف قد تم، فعند تدقيق النظر على حواف ظل العائق سيتم الملاحظة أن الحواف ضبابية وذلك يحصل بسبب تداخل الضوء نتيجة حيوده حول أطراف الجسم الذي تكون ظله.
_ولتوضيح "ما هو حيود الضوء؟"، يمكن النظر إلى ضوء الشارع في الظلام عن طريق إغلاق العينين إلى حد كبير مع ترك جزء بسيط مفتوح، سيتم ملاحظة انتشار الضوء على شكل خطوط غريبة حين يمر بين الفتحات الضيقة بين الجفون والرموش، وكلما قام الشخص بإغلاق عينيه بشكل أكبر كلما لاحظ زيادة انتشار الضوء حتى يختفي تمامًا عند إغلاق العينين.
● تطبيقات على حيود الضوء
بعد التعرف على إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟" والسلوكات الأخرى التي يتخذها الضوء، يجب الحديث عن بعض الأمثلة والتطبيقات التي يتم استخدام حيود الضوء فيها، فلقد استطاع العلماء توظيف هذا السلوك الضوئي لإنتاج العديد من الأجهزة العلمية، كما قد تظهر آثار الحيود كنتيجة ثانوية لتصنيع شيء ما، فمن الممكن أن يحد من شدة الوضوح في الكاميرات أو التلسكوب أو المجاهر،
_وفي ما يأتي بعض الأمثلة والتطبيقات على حيود الضوء:
_استخدام حيود الثقوب المتعددة لتحليل الضوء إلى طيفه الأساسي.
_عملية التصوير المجسم ودراسة البلورات بالأشعة السينية.
_ تصنيع مقياس الطيف لمعرفة مكونات مادة ما، فمن خلال الحيود يمكن معرفة مكونات النجوم ودرجة حرارتها.
_ تصميم هيكل شبكي ينتج عنه أي نمط حيود مطلوب، مثل الهولوغرام الموجود على بطاقات الائتمان.
● ما هو حيود الضوء
في دراسة البلورات بعد التحدث عن إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟" من الممكن أيضًا الحديث عن علاقته بدراسة البلورات باستخدام الأشعة السينية، إذ تستخدم الأشعة السينية لتحديد التركيب الذري والجزيئي للبلورة، بحيث تتسبب ذرات البلورة بانحراف الأشعة السينية في العديد من الاتجاهات المحددة، وبذلك تنتج دراسة البلورات بالأشعة السينية صورة ثلاثية الأبعاد لكثافة الإلكترونات داخل البلورة، عن طريق تحديد زوايا وشدة حزمة الأشعة بعد حيودها، وهنالك العديد من المعلومات التي يستطيع العلماء استنتاجها بعد تحديد كثافة الإلكترونات داخل البلورة، والتي تشمل:
_المواقع النسبية للذرات داخل البلورة، الروابط الكيميائية التي تكونها هذه الذرات، والاضطرابات التي تتعرض لها هذه الذرات.
_ يقوم مبدأ عمل دراسة البلورات بالأشعة السينية على وضع البلورة فوق مقياس زوايا لقياس حيود الأشعة السينية، ومن ثم يتم تحريك البلورة تدريجيًا مع تعريضها لحزمة من الأشعة السينية، مما ينتج نمطًا نقطيًا متباعدًا بانتظام لحيود الأشعة تعرف بانعكاسات الأشعة، وبعد ذلك يتم تحويل الصور ثنائية الأبعاد التي تم التقاطها إلى نموذج ثلاثي الأبعاد يصف كثافة الإلكترونات داخل البلورة عن طريق المعادلات الرياضية المختلفة والمعلومات الكيميائية المتوفرة للعينة
●،حيود الضوء وتجاربه
بعد التعرف على إجابة سؤال:"ما هو حيود الضوء؟" لا بد من الحديث عن أنماطه، وهنالك ثلاثة أنواع من الأنماط من المهم الحديث عنها عند تفصيل إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟"، إذ يختلف نمط الحيود حسب الشقوق التي يتحرك من خلالها الضوء، وفيما يأتي سيتم ذكر حيود الشق الأحادي، حيود الشق المزدوج، وحيود الشقوق المتعددة. حيود الشق الأحادي يمكن توضيح إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟" بشكل أكبر بأنه انحراف الضوء عند اعتراض أمواجه عن طريق شق أو جسم ما، ولكن الحيود في الضوء لا يلاحظ بشكل كبير حول الأجسام الكبيرة بسبب الطول الموجي الصغير للضوء، أما في حالة حيود الشق الأحادي، فيتم تسليط ضوء أحادي اللون من خلال شق صغير ذو طول مشابه للطول الموجي للشعاع للتمكن من ملاحظة هذا الحيود، فعند توجيه الضوء من خلال الشق يتم الحصول على نمط متداخل على السطح الذي ينعكس عليه الضوء، ولكن اكتشف العالم هيوجن أن الشعاع الواحد من الضوء يتكون من العديد من الموجات الصغيرة، فتتداخل هذه الموجات الصغيرة منتجةً نمط من المناطق الداكنة والمضيئة عند انعكاسها على سطح ما، وهنالك نوعان من التداخل في حالة الشق الواحد وهما؛ تداخل هدّام وتداخل بنّاء، ويختلف النوعان اعتمادًا على وصول الموجات المتداخلة في نفس الوقت من عدمه.
○ حيود الشق المزدوج
لقد تمت معارضة فكرة هيوجن عن طبيعة الضوء الموجي، بسبب ثقة الناس في ذلك الوقت بنظريات نيوتن وقوانينه، فلم يكن نيوتن من المؤمنين بأن للضوء طبيعة موجية، ولكن كانت تجربة يونغ في عام 1801 عن إجابة سؤال: "ما هو حيود الضوء؟" في الشق المزدوج من التجارب الناجحة التي دحضت فكرة نيوتن عن طبيعة الضوء الجسيمية، وتتمثل تجربته بتسليط ضوء على شقين، بحيث اكتشف أن الضوء الخارج من الشق الأول يتداخل مع الضوء الخارج من الشق الآخر، مما ينتج نمط تداخل من المناطق الداكنة والمضيئة معًا على السطح الذي ينعكس عليه الضوء، الأمر الذي أكد على أن للضوء طبيعة موجية، ولكي يحدث نمط حيود الشق المزدوج يجب أن تكون المسافة بين الشقين مماثلة للطول الموجي للضوء، ويمكن ملاحظة التشابه بين نمطي الحيود في كل من حيود الشق الأحادي والمزدوج، ولكن الحيود المزدوج يُظهر مخططًا أكبر أسهل للدراسة.
○حيود الشقوق
المتعددة لا يمكن استخدام تجربة يونغ في الحياة الواقعية لأنها تنتج نمطًا باهتًا نسبيًا إذا لم يتم تطبيق التجربة بقدر كبير من الدقة، أما بالنسبة لتجربة حيود الشقوق المتعددة فإنها تنتج نمطًا واضحًا يسهُل رؤيته، بحيث يكون النمط الناتج من حيود الشقوق المتعددة مشابهًا للنمط الناتج من حيود الشقوق المزدوجة، ولكن لا يمكن استخدام حيود الشقوق المزدوجة إلا في الأبحاث العلمية أما بالنسبة لحيود الشقوق المتعددة فإن لها العديد من الاستخدامات، فهي تدخل في التصوير الطبي للعينات الحيوية وفي تصنيع الألياف البصرية، كما يمكن ملاحظة حيود الشقوق المتعددة في الظواهر الطبيعية، فمن المعروف أن حجر الأوبال الأسترالي يتميز بحيود الأشعة المنعكسة على بلوراته بطريقة تشابه حيود الشقوق المتعددة مما يؤدي إلى تكون قوس قزح، ومن الممكن تصنيع شبكة الشقوق المتعددة عن طريق إحداث ثقوب متقاطعة في قطعة من الزجاج.
،،،،
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة ПộR
