محتويات
ما هو الهدب المركزي
هي الهدب الأكثر إضاءة التي تنتج من التقاء قمة موجتين الفرق بين المسار بينهما = صفر.
الهدب المركزي ينتج عن :
تداخل قمة موجتين ضوئيتين يكونا على نفس المسار معًأ (تكون المسافة بين مسار الموجتين = صفر)، فإن الهدب الضوئية الناتجة عن نقطة التقائهما تسمى بالهدب المركزي.
تداخل الموجات الضوئية في تجربة الشق المزدوج:
خلال تجربة الشق المزدوج يتم تداخل موجات الضوء لتكوين هدب تداخل وهي عبارة عن مناطق مظلمة تتخللها مناطق مضيئة، ناتجة عن تداخل الأشعة الضوئية.
لاحظ أن الموجات تتكون من قمم وقيعان، فعند تداخل الأشعة الضوئية إذا التقت قمة المصدر الأول مع قمة المصدر الثاني أو قاع المصدر الأول مع قاع المصدر الثاني تعطي هدب مضيئة (يسمى بالتداخل البناء).
أما إذا التقى قاع المصدر الأول مع قمة المصدر الثاني للضوء أو العكس ستظهر أماكن ينعدم فيها الضوء (يسمى بالتداخل الهدام).
تجربة الشق المزدوج لينج
تعد تجربة الشق المزدوج من أشهر التجارب الفيزيائية في مجال فيزياء الكم، لإثبات أن الضوء في الواقع عبارة عن موجات
يعود الجدل حول ما إذا كان الضوء يتكون من جزيئات أو موجات إلى أكثر من ثلاثمائة عام، في القرن السابع عشر ، أعلن إسحاق نيوتن أن الضوء يتكون من تيار من الجسيمات.
لكن في أوائل القرن التاسع عشر ، ابتكر توماس يونغ تجربة الشق المزدوج لإثبات أن الضوء يتكون في الواقع من موجات وفي حين كان أنه من الصعب قبول الآثار المترتبة على تجربة يونغ، إلا أنها توضح نظرية الكم، فيما بعد قام الفيزيائي الشهير ريتشارد فاينمان باستيعاب أساسيات ميكانيكا الكم من خلال استكشاف نتائج التجربة.
خطوات تجربة الشق المزدوج لينج
في تجربة الشق المزدوج ليونج قام بتوجيه حزمة رفيعة من الضوء أحادي اللون عبر حاجز ين به شقين عموديين متوازيين.
قام يونج بتسليط مصدر الضوء على الفتحة الأولى بعد مرور الضوء عبر الشقوق ، وقام بتسجيل النمط الناتج لشكل الضوء على لوحة فوتوغرافية.
قام يونج أولًا بإمرار الضوء عبر شق واحد وغطى الأخر ثم قام بإمرار الضوء عبر الشقين مرة أخرى.
شرح تجربة الشق المزدوج ليونج
الفكرة من التجربة أنه من المفترض أنه إذا كان كلا الشقين مفتوحين ، فإن نمط الضوء الذي يتم استقباله على اللوح الفوتوغرافي سيعرض على شكل خطين من الضوء متوازيين ومحاذيين مع أماكن الشقوق الموجودة في اللوح.
ومع ذلك ، فإن ما حدث عمليًا في التجربة هو أن الضوء الذي يمر عبر الشقوق ويعرض على لوحة التصوير الفوتوغرافي يتشتت أو ينفصل تمامًا إلى خطوط متعددة من الإضاءة والظلام بدرجات متفاوتة.
توضح النتيجة أن التداخل يحدث بين الموجات والجسيمات التي تمر عبر الشقوق فيما قد يتوقع الشخص العادي أن شعاعي الضوء المارين عبر الشقين سيكونا مسارين غير متقاطعين.
إلا أن هذاين الشعاعين كما ظهر من نتائج التجربة في الواقع قد تداخلا معًا بطريقة ما، فظهرت أماكن معتمة وأماكن أخرى مضيئة على اللوح الفوتوغرافي. .
وتداخل الضوء هو دليل على أن الضوء عبارة عن موجات وليست فوتونات. [1]
ملاحظات على تجربة يونج
عند عمل تجربة الشق المزدوج يجب أن يكون شعاع الضوء الساقط على الفتحة أحادي اللون، ضوء أحمر على سبيل المثال لأن كل شعاع ضوئي له طول موجي مختلف.
لفهم تداخل الضوء بشكل أوضح يتم وضع حاجزين متوازيين الأول به فتحة واحدة مستطيلة صغيرة، وذلك حتى يكون شكل الشعاع الضوئي الخارج منها اسطواني الشكل.
الحاجز الثاني هو الحاجز الذي يحتوي على الشق المزدوج، والسبب في وضع حاجزين هو التأكد من سقوط شعاع ضوئي واحد فقط على حاجز الشق المزدوج.
قوانين تداخل الضوء
- من تجربة الشق المزدوج استطاع توماس ينج استنتاج قوانين تداخل الضوء.
- في التجربة نفترض أن الطول الموجي للضوء المستخدم = ʎ.
- نفترض أن المسافة بين لوح الشق المزدوج واللوح الفوتوغرافي المعد لاستقبال الضوء = R.
- والمسافة بين أي هدبتين مضيئتين على اللوح الفوتوغرافي = ∆ Y
خلال التجربة وجد ينج أنه كلما قلت المسافة بين فتحتي الشق المزدوج (نرمز لها ب d) كلما زاد وضوح الهدب ( وهذا يعني زيادة المسافة بين مركزي هدبتين من الناتجين على اللوح وهذه العلاقة تم التعبير عنها بالطريقة التالية :
(∆ y تتناسب عكسيا مع ال d).
وكلما زادت المسافة بين الحائل والشق المزدوج يزداد وضوح الهدب (علاقة طردية بين البعد بين لوح الشق المزدوج ولوح استقبال الضوء و البعد بين مركزي هدبتين)
(∆ y تتناسب طرديا مع ال R).
وكلما زاد الطول الموجي للضوء المستخدم كلما زاد وضوح الهدب (إذن توجد علاقة طردية بين الطول الموجي للضوء المستخدم والمسافة بين مركزي هدبتين متتاليين).
(∆ y تتناسب طرديا مع ال ʎ).
ومن الاستنتاجات السابقة وجد ينج أنه يمكن حسابة المسافة بين مركزي هدبتين من نفس النوع (مضيئتين أو مظلمتين ) من خلال القانون التالي:
R *ʎ ) = ∆ Y ) مقسومة على d.
من القوانين السابقة يمكن أيضًا حساب الطول الموجي للضوء المستخدم، من خلال:
قسمة المسافة بين أي هدبتين متتالين ∆ Y على المسافة بين لوح الشق المزدوج ولوح استقبال الضوء R
