المدرس العربي

الحيود Diffraction

by:alomda60@hotmail.com

برنامج الحيود

من 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

زاوية الحيود

  الطول الموجي

  


مسألة ـــ ما الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي اذا كان عرض الشق يساوي 5 وعرض الشق يساوي 2

الزاوية التي يمتدها الهدب المضيء المركزي هي الزاوية المحصورة بين بين الهدب المظلم الأول يمين ويسار الهدب المركزي

            

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

       

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 المركزي

بريمج جافا الحيود

مدرس الفيزياء

قصة الموقع

المدرس العربي