الحيود
| English | العربية |
|---|---|
| diffraction/dɪˈfrækʃn/ | التشتير |
تسمع حول الزوايا، لكنك لا ترى حولها
- شخص يتحدث في الغرفة المجاورة وتسمعه، حتى بدون خط مستقيم إلى أذنك.
- ومع ذلك لا تستطيع الرؤية حول نفس الزاوية. ما سبب الفرق؟
- تنحني الموجات وتتפשع أثناء مرورها عبر الفتحات وحول الحواف — وهو ما يسمى الانحراف.
- يعتمد مقدار انتشارها على حجم الفتحة مقارنة بالطول الموجي.
تنتشر الموجات عبر الفتحات
- عندما تمر موجة عبر فتحة أو بجانب حافة، فإنها تتباعد في الفضاء الذي يليها.
- هذا الانتشار هو الانحراف، ويحدث لجميع أنواع الموجات.
- الموجات المستقيمة (المستوية) تصبح منحنية عند خروجها من فتحة ضيقة.
- هذا هو السبب في وصول الصوت إليك حول باب أو جدار.
التشتت هو:
التشتت هو انتشار الأمواج عند مرورها عبر فتحات أو حواف.
يحدث التشتت عندما تمر الأمواج عبر فتحات أو حول ____.
تنتشر الأمواج عند الفتحات وحول الحواف.
حجم الفتحة مهم جدًا
- يكون الانحراف أكبر عندما تكون الفتحة بحجم مماثل لـالطول الموجي.
- الفتحة التي هي أوسع بكثير من الطول الموجي لا تُشيع الموجة تقريبًا.
- الفتحة بحوالي حجم الطول الموجي تُشيعها شبه دائريًا.
- لذا فإن الفتحة الضيقة (بالنسبة لـ$\lambda$) تسبب أكثر انحناء.
يكون التشتت أعظم عندما يكون عرض الفتحة:
الانتشار يكون أعظم عندما تكون الفتحة بحجم الطول الموجي تقريباً.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول التشتت.
التشتت يوزع الأمواج، ويكون أعظم عند الفتحة ≈ الطول الموجي، وهو سبب انحناء الصوت حول الزوايا. الفتحة الضخمة تتشتت الأقل.
لماذا ينحني الصوت ولا ينحني الضوء (عادةً)
- الصوت له طول موجي حوالي متر واحد، مشابه للأبواب — لذلك ينحرف بشدة.
- الضوء طوله الموجي صغير جدًا (أقل من ميكرومتر)، لذا فإن الفتحات اليومية لا تُشيعه بشكل ملحوظ.
- لذلك تسمع الأصوات حول الزوايا بينما تُضيء الضوء ظلالاً حادة.
- لكن إذا قصرت فتحة لتصل إلى طول موجة الضوء، فإن الضوء ينحني أيضاً (في الدرس القادم).
تشتت أكثر أم أقل؟
تنتشر الأمواج بشكل أكبر عندما يكون الفتحة مساوياً لطولها الموجي. رتب كل حالة.
الصوت ينتشر بشدة حول الأبواب لأن طوله الموجي مشابه لحجم الباب.
طول موجات الصوت بمقياس المتر يطابق الفتحات اليومية، لذلك ينتشر بشدة.
لماذا تُلقي الضوء ظلالاً حادة عادةً عبر الفتحات اليومية؟
صغر طول موجة الضوء يعني أن الفتحات اليومية كبيرة جداً حتى لا يحدث تشتت ملحوظ له.
يكون الانحراف أقوى عندما يكون عرض الفجوة مماطلاً للطول الموجي، وليس عندما تكون الفجوة ضخمة. وهذا بالضبط هو السبب في أن الصوت (ذو الطول الموجي الطويل) ينحني حول العوائق اليومية بينما الضوء (ذو الطول الموجي الصغير) لا يفعل ذلك عادةً — لأن الفجوة أكبر بكثير من الطول الموجي للضوء.
الصوت (طول موجي ~$1\ \text{m}$) والضوء (طول موجي ~$5\times10^{-7}\ \text{m}$) كلاهما يمر عبر باب $1\ \text{m}$.
- الباب ≈ طول موجة الصوت، لذا ينحني الصوت بقوة — تسمعه حول الباب.
- الباب يساوي ملايين المرات من طول موجة الضوء، لذا يندفع الضوء بقليل جداً.
الانحراف هو انتشار الموجات عبر الفتحات وحول الحواف. وهو أكبر ما يمكن عندما تكون الفجوة ≈ الطول الموجي. ولأن الصوت له طول موجي بمقياس المتر، فإنه ينحني حول العوائق اليومية، بينما يعني الطول الموجي الصغير لـالضوء أنه عادة ما يُضيء ظلالاً حادة.