آلية حدوث عملية “حيود الضوء”

2011 الضوء واللون

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية حيود الضوء آلية حدوث حيود الضوء الفيزياء

عندما تنتقل الموجات الضوئية عبر فجوات دقيقة فإنها تنتشر مثل التموجات التي تحدث على سطح بحيرة وتتداخل فيما بينها.

ومن شأن هذا التداخل أن يساعد العلماء على دراسة الضوء. نطلق على هذه العملية مصطلح "الحُيود".

هل تساءلت عن سبب سماعك الأصوات عند الزوايا؟

يرجع الفضل في ذلك إلى عملية الحُيود، فالأصوات تحدث بفعل الموجات الموجودة في الهواء، ومَثلُها مثل جميع الموجات، فهي تحيد عن مسارها، أي إنها تنتشر في اتجاهات مختلفة.

عندما تمر موجة صوتية في أحد أطراف جسم من الأجسام أو تنتقل عبر فجوة من الفجوات، فإنها تنتشر في اتجاهات مختلفة.

 

إن عملية الحُيود تكون أكثر وضوحاً عندما تنتقل الموجة عبر فجوة أضيق من طول الموجة.

وفي حال الموجات الصوتية يمكن أن تكون مدخل الباب. عندما تخرج الموجة من الفجوة، فإنها تنتشر على نحوٍ متموج كما في البحيرة، كما لو أنها قد تكوّنت لأول مرة.

والموجات الضوئية تحيد أيضاً، لكن ذلك يصعُب مشاهدته نظراً لأن الضوء له طول موجي قصير جداً، أي أصغر بملايين المرات من الأطوال الموجية للموجات الصوتية، لذلك فإن الضوء يحيد فقط عندما يمرّ عبر أصغر وأدق الثغرات.

 

وإذا قرأت الأنشطة السابقة ستدرك أن الضوء الأبيض هو في حقيقة الأمر مزيج من جميع الألوان المختلفة.

ونستطيع استخدام الحُيود كي نفصل هذه الألوان ونحصل على شكل قوس قزح الذي يُسمى "الطيف".

وكي نحقق ذلك، علينا أن نستخدم جهازاً يُسمى "محزّزة الحُيود". وهو عبارة عن قطعة من الزجاج عليها مئات الشقوق المجهرية.

 

إن كل شق في هذا الجهاز يجعل الضوء الذي يمر فيه يحيد عن مساره، وبالتالي تكون جميع الموجات المنبعثة عن الشقوق الدقيقة مختلفة في الطور مع بعضها، ما يؤدي إلى التداخل فيما بينها.

وإن بعض هذه الموجات (الألوان) الضوئية تعزز بعضها بعضاً، بينما يميل بعضها الآخر إلى إلغاء بعضها بعضاً.

إن نتيجة هذا التداخل هو نشوء طيف متناغم من الألوان، والذي تستطيع رؤيته إذا نظرت خلال محزّزة الحُيود.

 

كما أن طيف الألوان الناتج عن هذا الجهاز الزجاجي المُحزز واضح وساطع، ما يجعل من السهل قياس شدة أي من الألوان الظاهرة.

وتُستخدم هذه الأداة في الأجهزة التي تُعرف باسم أجهزة قياس الطيف، والتي تسمح لما أن نقوم بتحليل متأنٍ للضوء.

فعندما يمر الضوء المنبعث من مصدر ما، ولنقل الشمعة أو النجم في مقياس الطيف فإنه ينتج شكلاً محدداً أشبه ما يكون ببصمات الأصابع.

 

ومن خلال دراسة هذه الأشكال يستطيع العلماء تحديد العناصر الكيميائية التي أنتجت الضوء أو تلك التي مر الضوء عبرها فامتصه وهو في طريقه الى مقياس الطيف.

ويبين النشاط في الصفحة التالية كيف تصنع مقياس الطيف باستخدام علبة الأحذية وجهاز محززة الحيود المصنوع من شبك نافذة.

وبإمكانك استخدام هذه الأداة لدراسة الضوء المنبعث عن مصابيح الشارع أو ضوء مصباح الجيب أو الشاشات أو سواها من مصادر الضوء الأخرى.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]