📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< خيود الضوء >>>

حيود الضوء :ظاهرة انحراف الموجة الضوئية عن مسارها الأصلي عندما تمر من خلال فتحة ضيقة أو تعبر حافة حاجز حادة أثناء انتشار
حتى يحدث الحيود يجب أن يكون عرض الفتحة أو سمك الحاجز قريب من طول الموجة
ويزداد الحيود كلما كان طول الموجة أكبر من سمك الحاجز أو عرض الفتحة

ظاهرة حيود الضوء

مقدمة عن الحيود الضوئي

حيود الضوء هو انحراف الموجات الضوئية حول الحواجز أو عبر الفتحات...

مبدأ هويجنز

كل نقطة على جبهة الموجة تُعتبر مصدرًا لموجات ثانوية...

المبدأ الأساسي

عرض الهدبة المركزية في نمط الحيود يُحدد بالمسافة بين أول حد أدنى (ظلام) على جانبي الهدبة المركزية المضيئة.

الخطوات الرياضية

1. شرط الحد الأدنى في الحيود

$$a ⋅ sinθ = mλ$$
(حيث m = ±1 للحد الأدنى الأول)

2. تقريب الزوايا الصغيرة

عندما تكون θ صغيرة جدًا (بالراديان):

$$sinθ ≈ tanθ ≈ θ$$

3. إيجاد الموضع على الشاشة

المسافة من المركز إلى أول حد أدنى (y):

$$y = L ⋅ tanθ ≈ L ⋅\frac {λ}{a}$$

4. حساب العرض الكلي للهدبة

العرض الكلي = 2 × المسافة إلى الحد الأدنى:

$$Δy = 2y = \frac {2Lλ}{a}$$

النتيجة النهائية

عرض الهدبة المركزية يُعطى بالعلاقة:

$$Δy = \frac {2λL}{a}$$

حيث:
λ: طول موجة الضوء
L: المسافة بين الشق والشاشة
a: عرض الشق

تجربة محاكاة حيود الضوء

خصائص الضوء

الطول الموجي (nm):

القيمة: 500 nm

خصائص الفتحة

عرض الفتحة (μm):

القيمة: 50 μm

بعد الشاشة عن الفتحة (m):

القيمة: 2 m

تشغيل المحاكاة إعادة الضبط

حساب عرض الهدبة المركزية

عرض الهدبة المركزية في نمط الحيود يُحدد بالمسافة بين أول حد أدنى (ظلام) على جانبي الهدبة المركزية المضيئة.

أحسب عرض الهدبة المركزية (m): تحقق

مثال

في تجربة حيود الشق المفرد استخدم شق عرضة $$0.3\;mm$$ ووضع الحاجز على بعد $$1.8\;m$$ من الشق لاستقبال الأهداب فتكونت أهداب تداخل تم قياس عرض الهدبة المركزية فكانت
0.53 mm
فإن طول موجة الضوء المستخدم

$$λ=5.72 ×10^{-7}\;m\;\;\;\;\;\;-C$$	$$λ=4.33 ×10^{-7}\;m\;\;\;\;\;\;-A$$
$$λ=6.14 ×10^{-7}\;m\;\;\;\;\;\;-D$$	$$λ=6.81 ×10^{-7}\;m\;\;\;\;\;\;-B$$

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

λ=5.11 ×10^-7m

---

λ=4.63 ×10^-7m

---

λ=5.72 ×10^-7m

---

λ=6.23 ×10^-7m

---

أختر الإجابة

محزوز الحيود والتداخل البناء والهدام

ما هو محزوز الحيود؟

محزوز الحيود هو أداة بصرية تحتوي على عدد كبير من الشقوق أو الخطوط المتوازية والمتقاربة جدًا، تُستخدم لتفريق الضوء إلى ألوانه الطيفية (أطواله الموجية) عند سقوطه عليها. يعتمد عمله على ظاهرة **الحيود** و**التداخل** بين الأمواج الضوئية.

كيف يحدث التداخل البناء والهدام؟

التداخل البناء (Constructive Interference):

يحدث عندما تلتقي موجتان ضوئيتان في الطور نفسِه (أعلى قمة مع أعلى قمة)، مما يؤدي إلى تعزيز شدة الضوء وإنتاج مناطق مضيئة.
الشرط الرياضي: $$( d \cdot \sin(\theta) = m \cdot \lambda )$$
حيث: $$( d )$$ المسافة بين الشقوق، $$( \theta )$$ زاوية الحيود، $$( m ) = (0, 1, 2,...)$$ رتبة التداخل ، $$( \lambda )$$ الطول الموجي.

التداخل الهدام (Destructive Interference):

يحدث عندما تلتقي موجتان ضوئيتان في أطوار معاكسة (قمة مع قاع)، مما يؤدي إلى إضعاف شدة الضوء وإنتاج مناطق مظلمة.
الشرط الرياضي: $$( d \cdot \sin(\theta) = (m + \frac{1}{2}) \cdot \lambda )$$

استخدامات محزوز الحيود في الحياة العملية:

• التحليل الطيفي: يستخدم في الأجهزة مثل **المطياف** لتحليل الضوء الصادر من النجوم أو المواد الكيميائية.
• التكنولوجيا البصرية: يُستخدم في الليزر وألياف الاتصالات لفصل الأطوال الموجية.
• الشاشات الملونة: تُستخدم ظاهرة الحيود في بعض أنواع الشاشات لإنتاج ألوان زاهية.
• الأقراص المدمجة (CD/DVD): تعمل سطحوها العاكسة كمحزوز حيود، مما يخلق ألوانًا قوسية عند تعرضها للضوء.

مثال توضيحي:

عند تسليط ضوء أبيض على محزوز الحيود، ينكسر كل طول موجي (لون) بزاوية مختلفة، مما يُنتج طيفًا ملونًا يُشبه قوس المطر، بسبب اختلاف $$( \lambda )$$ لكل لون.

المحزز عموما هو أداة تستخدم لفصل وتفريق الضوء الي مكوناته اللونية (أو الاطوال الموجية المكونة له) وله أهمية كثيرة حيث لا غنى للعاملين في مجال علم البصريات تصنع شقوق أو أخاديد المحزز على نحو متقارب جدا من بعضها البعض بحيث تكون المسافة بين شقين متتالين صغيرة جدا وقد تصل إلى 2 ميكرومتر، وأقل من ذلك في حالة الأجهزة التي تتطلب دقة عالية. يستخدم المحزز بكثرة في تجارب الحيود.

تشتت الضوء

التعريف العلمي:

تشتت الضوء هو ظاهرة فيزيائية تحدث عندما ينتشر الضوء في اتجاهات مختلفة بسبب تفاعله مع الجسيمات أو الاضطرابات في الوسط الذي يمر عبره.

المعادلات الرئيسية:

• تشتت رايلي (Rayleigh Scattering):

  شدة الضوء المشتت ∝ 1/λ⁴

  حيث λ = طول موجة الضوء

• تشتت مي (Mie Scattering):

  Q_sca = σ_sca / πa²

  حيث:
  Q = معامل الكفاءة
  σ = مقطع التشتت
  a = نصف قطر الجسيم

التطبيقات العملية:

1. 💙 لون السماء الأزرق (تشتت رايلي)
2. 🌅 الألوان الحمراء عند الغروب
3. 🔭 التصوير الطبي (مثل OCT)
4. 🌫️ كشف التلوث الجوي
5. 📡 أنظمة الاتصالات البصرية

ظواهر يومية:

الظاهرة	نوع التشتت
قوس قزح	انكسار + تشتت
الغيوم البيضاء	تشتت مي

يعرف تشتت الضوء بأنه فصل الضوء إلى ألوانه على اختلاف قيمها، إذ يتميز كل لون بانفراده بدرجة انكسار تختلف عن اللون الآخر،
وعندما يتشتت اللون الأبيض فإنه ينقسم إلى ألوان الطيف المرئي، وذلك عبر المنشور الزجاجي، بالإضافة إلى الحيود والاستطارة التي يسببها تشتت الضوء،
وعرف علماء الفيزياء التشتت بالتردد، أما في عالم البصريات فهناك علاقة وطيدة بين سرعة الضوء وتردده، فهو يختلف باختلاف الوسط الموجود فيه،
لذلك فإن الضوء ينكسر بدرجات مختلفة على سطح موشور ليظهر طيفاً من الألوان المختلفة اللون الأحمر أكبر طول موجي فهو الاقل انحرافا عن مساره
الضوء البنفسجي الأقل طول موجي فهو الأكثرانحرافا



المصدر https://ophysics.com/w.html
اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

No comments:

Post a Comment

Newer Post Older Post Home