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
