الحيود مقابل التشتت: تحليل مقارن

في علم البصريات ، تساعدنا دراسة الانعراج والتشتت على فهم سلوك الضوء ، مثل ثني الضوء وانتشاره عندما يمر عبر وسيط.

الموجة الضوئية لديها القدرة على الانحناء ثم انتشار نفسها ؛ يمكن تمييز هذا السلوك للضوء على أنه الحيود والتشتت. يبدو كلا المصطلحين متشابهين ، لكن هناك طبائع معينة تختلف بينهما عن الأخرى. في هذا المنشور ، نقدم مقارنة موجزة لـ الحيود vs تشتت من الضوء وسلوكهم.

مقارنة الحيود والتشتت

يساعدك الجدول أدناه على فهم الاختلافات وأيضًا أوجه التشابه بين الانعراج والتشتت.

الحيودتشتت
تعريفعندما يضرب الضوء حافة الحاجز ، فإنه ينحني عند الزاوية ، مكونًا هامشًا هندسيًا.ينقسم انتشار الموجات الضوئية من وسيط إلى وسط آخر بمؤشرات انكسار مختلفة إلى أطوال موجية مختلفة.
الاعتماد على الطول الموجييعتمد الانعراج على الطول الموجي للضوء الساقط ، كما لو أن موجة الضوء ذات الطول الموجي الأطول وقعت على الشق ، فإنها تنحرف أكثر.يعتمد انتشار موجات الضوء على طولها الموجي. يتشتت الضوء ذو الطول الموجي الأقصر أولاً ، ثم ينتشر خارج الوسط بترتيب متزايد.
سرعة الضوءتظل سرعة الضوء قبل وبعد حيود الضوء ثابتة ، أي لا يؤثر الانعراج على السرعة.سيكون هناك تغيير في سرعة الضوء الساقط حيث ينتقل الضوء بين وسيطين لمؤشرات انكسار مختلفة.
أحادية اللونيمكن الحصول على الحيود باستخدام ضوء أحادي اللون ومتعدد الألوان. نحصل على هامش حيود من سبعة ألوان في متعدد الألوان ، أي باستخدام الضوء الأبيض والأطراف الداكنة والمشرقة باستخدام الضوء أحادي اللون.يمكن تحقيق التشتت فقط باستخدام الضوء الأبيض أو الضوء متعدد الألوان. لا نرى تشتت الموجات في ضوء أحادي اللون.
الاعتماد على زاوية الانحرافالحيود مستقل عن زاوية انحراف الضوء إذا تم استخدام الضوء أحادي اللون في عملية الانعراج. إذا كنا نستخدم الضوء الأبيض لعملية الانعراج ، فهذا يعتمد على زاوية الانحراف.يعتمد التشتت كليًا على زاوية الانحراف الأدنى.
مؤشرات الانكسار للوسطمنذ يعتمد الانعراج على الطول الموجي والتردد من الضوء الساقط ، والذي يعتمد على معامل الانكسار للوسط ، وبالتالي يعتمد الانعراج أيضًا على مؤشرات الانكسار لوسط الانتشار.Tإن معامل الانكسار لوسط الانتشار هو السبب الرئيسي للتشتت. يحدث تشتت الضوء عندما ينتقل الضوء من وسط أكثر كثافة إلى وسط نادر أو العكس بالعكس من مؤشرات انكسار مختلفة.
أمثلةمحزوز الحيود هو أفضل مثال على حيود الضوء الأبيض. الصور المجسمة والأقراص المدمجة التي تعكس ألوان قوس قزح ناتجة عن الحيودعندما ينتقل الضوء الأبيض عبر المنشور ، يتشتت الضوء الأبيض إلى سبعة ألوان مختلفة الطول الموجي. يعتبر تشكيل قوس قزح أيضًا مثالًا على التشتت.
مقارنة الحيود والتشتت
الحيود مقابل التشتت
صورة توضح المقارنة بين الانعراج والتشتت

بعض النقاط الشيقة لنتذكرها

  • ليس فقط الضوء يمكن أيضًا أن تتعرض الموجات الصوتية للانحراف والتشتت. تمت مناقشة حيود الصوت بالفعل في المقالة السابقة. تشتت موجات الصوت يسمى التشتت الصوتي ، حيث يتم فصل الأصوات ذات الترددات المختلفة عند مرور موجة صوتية عبر وسط معين.
  • في بعض الحالات ، يمكن تشتت الضوء المنعرج، أي متى يحيد شق ضيق الضوء الأبيض على محزوز ، ثم يتشتت الضوء المنكسر إلى ألوانه البارزة. على سبيل المثال ، على القرص المضغوط ، نرى نمط الحيود الذي يتشتت في جميع ألوان قوس قزح البارزة.
  • سبب التشتت المرجعrعمل. عندما ينكسر الضوء الأبيض بمنشور زجاجي ، نحصل على تشتت ألوان بأطوال موجية مختلفة. على سبيل المثال ، عندما يتم تشكيل قوس قزح ، نرى الألوان السبعة ، والتي يتم فصلها وفقًا لطولها الموجي ؛ الضوء الأبيض ينكسر أولاً ، ثم تشتت في ألوان قوس قزح.

من دراسة الانعراج مقابل التشتت ، نعلم أن التشتت مرتبط بكل من الانكسار والانكسار ، اعتمادًا على وسيط الانتشار وطبيعة الضوء الساقط.

الأسئلة المتكررة                                                         

ما المقصود بزاوية الانحراف؟

عندما تمر الموجة من وسيط إلى آخر ، قد تنحني الموجة ، وتصنع زاوية معينة θ. تسمى الموجة المنحنية التي تخرج من الوسط الموجة المنكسرة أو المنحرفة.

انحرفت الموجة الساقطة عن اتجاهها عندما انتشرت بين وسيطين أو شقين. تسمى الزاوية بين الموجة الساقطة والموجة المنحرفة بزاوية الانحراف. زاوية الانحراف على الطول الموجي للموجة الناشئة. يمكن أيضًا تحديد زاوية الانحراف بأخذ الفرق بين زاوية الموجة الساقطة وزاوية الموجة الناشئة.

إذا كنا نتحدث عن الضوء الأبيض ، فإن الانحراف والتشتت مرتبطان.

عندما يمر الضوء الأبيض عبر شق ضيق ، ويتحول إلى حادث على المحزوز ، عندئذٍ يمكننا ملاحظة نمط الانعراج على الشبكة. نمط الحيود الناتج عن المحزوز هو الألوان المشتتة لأطوال موجية مختلفة من الضوء. وبالتالي يرتبط الانعراج بالتشتت الذي يقسم الضوء الأبيض إلى أطوال موجية فردية.

هل يتغير تردد الموجة أثناء التشتت؟

التشتت هو خاصية للموجة التي تعتمد على السرعة وكذلك الطول الموجي. نظرًا لأن الطول الموجي يرتبط عكسياً بالتردد ، فإن التشتت يعتمد أيضًا على التردد.

يتغير شكل نبضة الموجة لأنها تنتقل من وسيط إلى وسيط آخر من مؤشرات الانكسار المتباينة ، ويؤدي هذا التغيير في الشكل إلى تغيير سرعة طور الموجة ، والذي يعتمد على التردد. وبالتالي ، فإن أي وسيط يعمل كوسيط مشتت ؛ سيكون هناك تغيير منتظم في التردد.

يمكن رؤية تشتت الضوء في منشور وليس على لوح زجاجي ؛ لماذا ا؟

على الرغم من أن اللوح الزجاجي لديه القدرة على كسر الضوء الساقط ، إلا أنه لا يمتلك القدرة على تشتيت الضوء الساقط بسبب هيكله الهندسي.

تم تصميم لوح زجاجي بواجهتين متوازيتين ، مما ينكسر الضوء الساقط ثم يخرج من اللوح الموازي للضوء الساقط ؛ أيضًا ، فهي متقاربة جدًا لدرجة أن تقسيم الضوء سيكون أمرًا صعبًا. ومع ذلك ، في حالة المنشور ، فإن واجهات الانكسار ليست متوازية ، وهناك فجوة كافية لفصل الألوان في الطول الموجي المطلوب.

انتقل إلى الأعلى