تداخل الشق المزدوج وشبكات الانحراف
| English | العربية |
|---|---|
| diffraction grating/dɪˈfrækʃn ˈɡreɪtɪŋ/ | محزز diffraction |
أضئ الضوء عبر شقين — واحصل على أشرطة بدلاً من خطين
- أرسل الضوء عبر شقين ضيقين وستُظهر الشاشة صفًا من الأشرطة المضيئة والمظلمة.
- ليس خطين مضيئين كما تتوقع — بل نمط تداخل.
- هذا هو تجربة الشق المزدوج ليونغ، وأثبتت أن الضوء موجة.
- نفس الفكرة، مع آلاف الشقوق، تصبح محطة انحراف.
كيفية تكوين الأشرطة
- ينتشر الضوء (ينحني) من كل شق، وتتراكب مجموعتا الموجتين وتتداخلان.
- حيث تصلان بنفس الطور، تتجمعان —形成 شريط مضيء.
- حيث تصلان خارج الطور، تلغي بعضهما البعض —形成 شريط مظلم.
- النمط هو صورة مباشرة للتداخل البناء والهدام.
موجة تتداخل مع أخرى
غيّر فرق الطور ولاحظ كيف تضاف موجتان لتكوين إضاءة (متطابقتان في الطور) أو تلغي بعضهما لتكوين ظلام (خارج الطور).
نمط التداخل للشق المزدوج هو دليل على أن الضوء هو:
التداخل ظاهرة موجية، لذا تثبت الأشرطة أن الضوء موجة.
شرط الشريط المضيء
- تظهر الأشرطة المضيئة حيث يكون فرق المسار من الشقين عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية.
- الشرط هو $d\sin\theta = m\lambda$، مع $m = 0, 1, 2, \ldots$
- أقرب شقوق (أصغر $d$) أو طول موجي أطول يبعثر الأشرطة أبعد عن بعضها.
- قياس تباعد الأشرطة يسمح لك بحساب طول موجة الضوء.
يتشكل شريط مضيء حيث يكون الفرق في المسار بين الشقين:
الأشرطة المضيئة تحتاج $d\sin\theta = m\lambda$ — عدد صحيح من الأطوال الموجية.
إذا تم تخفيض تباعد الشقوق $d$ إلى النصف، فإن تباعد الأشرطة:
تباعد الأشرطة يتناسب طردياً مع $1/d$، لذا عند تخفيض $d$ إلى النصف يضاعف التباعد.
يتشكل شريط مظلم حيث تصل موجات الشقين خارج الطور وتلغي بعضها.
الوصول خارج الطور يسبب تداخلاً هداماً — شريط مظلم.
محطات الانحراف
- محطة الانحراف تحتوي على آلاف الشقوق الدقيقة المكدسة معًا.
- تقوم بتقسيم الضوء إلى بقع حادة ومضيئة جدًا — أنقى بكثير من الشقين.
- كما أنها تبث ألوانًا مختلفة بزوايا مختلفة، مما يشكل طيفًا.
- تُستخدم محطات الانحراف في جهاز التحليل الطيفي لتحديد العناصر في النجوم والعينات.
جهاز يحتوي على آلاف الشقوق الدقيقة التي تفصل الضوء إلى بقع حادة هو شبكة انحراف ____.
تعطي شبكة الانحراف قمم مشعة حادة جداً.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول الشق المزدوج والشبكات.
المضيء = فرق مسار بطول موجي كامل؛ التداخل يثبت أن الضوء موجة؛ شبكات الانحراف تصنع أطيافاً. النمط هو تداخل وليس مصابيح يد مستقلة.
تأتي أشرطة الشق المزدوج من التداخل، وليس من عمل الشقوق كمصابيح صغيرة — ولهذا تحصل على نمط من الأشرطة، وليس شريطين مضيئين. تحتاج الأشرطة المضيئة إلى فرق مسار قدره عدد صحيح من الأطوال الموجية ($d\sin\theta = m\lambda$)؛ تعطي نصف الأطوال الموجية أشرطة مظلمة.
في إعداد الشق المزدوج، يتم减半 مسافة الشق. ماذا يحدث لتباعد الأشرطة؟
- التباعد يتناسب طرديًا مع $1/d$، لذا减半 $d$ يضاعف التباعد.
- تتحرك الأشرطة المضيئة أبعد عن بعضها على الشاشة.
شق ليونغ المزدوج يكوّن أشرطة مضيئة ومظلمة عن طريق التداخل — مضيء حيث $d\sin\theta = m\lambda$ (فرق مسار عدد صحيح). الشقوق الأقرب أو الأطوال الموجية الأطول تبث الأشرطة بشكل أوسع. محطة الانحراف (آلاف الشقوق) تعطي بقعًا حادة وتقسم الضوء إلى طيف.