هل يؤثر التردد على الانحراف: كيف وحقائق مفصلة


في المقالات السابقة ، درسنا باختصار حول الانعراج و سلوك الموجات الضوئية والصوتية يسبب الانعراج. في هذا المنشور ، دعونا نتعرف على العوامل التي تؤثر على الانعراج.

تردد يشير إلى عدد الموجات التي تمر باتجاه نقطة ثابتة في وحدة زمنية. حيث الحيود يحدث بسبب اصطدام الموجة بزاوية العائق ، فهل يؤثر التردد على الانعراج لأن الموجة لها تردد معين؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، فلنتعلم العلاقة بين التردد والحيود وكيف يؤثر التردد على الانعراج بالتفصيل.

كيف يؤثر التردد على الانعراج؟

كل موجة تنتشر في وسط ما لها تردد معين يرتبط عكسياً بطول الموجة. ومع ذلك ، فقد تعلمنا تأثير الطول الموجي على الحيود ؛ من الواضح جدًا أن التردد يمكن أن يؤثر أيضًا على الانعراج.

نمط حيود الموجة يوضح كيف يؤثر التردد على الانعراج اعتمادات الصورة: صورة بواسطة PublicDomainPictures تبدأ من Pixabay

التردد هو كيان ثابت بعد الانعراج ، أي أن تردد الموجة الساقطة لا يتغير عندما تنحرف الموجة. ومع ذلك ، فإن مقدار الانعراج يعتمد على تواتر الموجة الساقطة.

هل التردد يؤثر على الحيود
رسم تخطيطي يوضح كيف يؤثر التردد على الانعراج

الموجة ذات التردد العالي تنحرف أقل من الموجة ذات التردد المنخفض.

نظرًا لأن التردد العالي يشير إلى طول موجي أقصر ، في ظاهرة الانعراج ، دائمًا الموجة ذات الطول الموجي الأكبر حيود أسرع من الطول الموجي القصير. وبالتالي ، يجب أن تحدث الموجة الساقطة ذات التردد المنخفض لتحقيق قدر أكبر من الانعراج.

إذا أخذنا في الاعتبار مثال الموجة الصوتية ، فيمكن ملاحظة الحقائق التالية:

  • عندما تصطدم الموجة الصوتية عالية التردد ذات الطول الموجي الأقصر بالعائق، الموجات لا تحيد. بدلا من ذلك ، فإنهم ينعكسون حول العقبة ، خلق ظل الصوت خلف العائق.
  • صوت التردد المنخفض يضرب العائق ؛ الطول الموجي للموجة الساقطة أطول بكثير من الحاجز ؛ وهكذا ، يمكن للموجة يمر بسهولة فوق زاوية الحاجز، مما يخلق حيود الموجة.
  • عندما تضرب موجة تردد مساوية لبعد الحاجز ، قاموا بإنشاء نطاق متوسط ​​التردد ، والموجات انحرف حول الكائن. يتم استخدام حافة الكائن كنقطة محورية وتولد جبهة الموجة الجديدة التي التردد سيبقى كما هو ، لكن يتم تقليل الشدة.

علاقة التردد والحيود

على الرغم من أن تردد الموجة والحيود يظلان كما هو قبل حدوث الانعراج وبعده ، إلا أن الانعراج يعتمد دائمًا على التردد. يمكن التعبير عن هذه التبعية من خلال توفير العلاقة بين التردد والانعراج على النحو المبين أدناه.

لنفترض أن موجة ضوئية بطول موجة λ مرت عبر شق بعرض d وموجة الضوء s تنتقل في خط مستقيم لتعطي هامش الانعراج.

صورة لوصف العلاقة بين التردد والحيود

يمكن تحديد مقدار الانعراج بواسطة المعادلة ،

sinθ = λ / د

أين؛ θ هي الزاوية بين الموجة الساقطة والموجة المنعرجة.

يمكن إعطاء الطول الموجي من حيث التردد مثل

و = ج / λ

أين؛ ج هي سرعة الضوء. إعادة ترتيب المصطلحات ، نحصل على التردد كـ

λ = ج / و

استبدال λ في المعادلة أعلاه ؛ نحن نحصل

sinθ = ج / مدافع

إذا اعتبرنا الفتحة فتحة دائرية ، فيمكن تعديل المعادلة كـ

sinθ = 1.22 (ج / مدافع)

أين؛ 1.22 هو الثابت d هو قطر الفتحة و هي الزاوية بين الموجة الساقطة والموجة المنعرجة.

إذا كانت الزاوية θ صغيرة جدًا ؛ إذن ، sinθ ~ θ ، ستكون المعادلة

θ = 1.22 (ج / مدافع)

هذا يعطي انعراج الموجة بتردد معين للموجة الساقطة. هذا يعطي العلاقة بين الانعراج والتردد لأنهما مرتبطان عكسيًا. تقول المعادلة التي حصلنا عليها أن الانعراج يكون أكثر إذا حدثت موجة منخفضة التردد على الفتحة.

الأسئلة المتكررة

ما هي الشروط الأساسية اللازمة لانحراف الضوء؟

يخضع الضوء للانحراف إذا توافرت الشروط المذكورة أدناه.

هل الحيود يسبب تداخلا؟

نعم ، في بعض الحالات ، يمكن أن يتسبب الانعراج في حدوث تداخل.

يشير التداخل إلى تراكب موجتين أو أكثر من موجات الضوء المتماسكة. إذا تم تمرير موجة ضوئية أحادية اللون عبر شق مزدوج ، فإنها تنحرف أولاً عند زاوية الشق ، ثم تتراكب موجتا الضوء المنعرستان على بعضهما البعض ، مما يتسبب في حدوث التداخل.

هل الأطراف التي تم الحصول عليها من الحيود متباعدة بشكل متساوٍ؟

يعتمد الترتيب المكاني للأطراف على الشق الذي اخترناه لتجربة الحيود.

  • في تجربة شق واحد ، لا يتم توزيع الحواف بالتساوي. عرض الهوامش التي حصلنا عليها من الشق الفردي غير متساوٍ ، وينخفض ​​عرضها كلما تحركت للخارج.
  • في تجربة الشق المزدوج ، تكون الهوامش متباعدة بشكل متساوٍ كما نحصل عليه تدخلشعاع الضوء المنعرج. عرضها متساوٍ أيضًا.

هل زاوية الموجة الساقطة تؤثر على الانعراج؟

لا تؤثر زاوية السقوط على حيود الموجة.

الانعراج هو ظاهرة موجية تعتمد على الطول الموجي وتردد الموجة والبعد الخطي للعائق. لا يهم الزاوية التي وقعت عندها الموجة أن تنحرف الموجة.

هل تظل خصائص الموجة كما هي بعد الانعراج؟

الانعراج هو العملية التي لا تغير أي خصائص للموجة. يغير اتجاه الموجة بشكل طفيف.

عندما تصطدم موجة ذات طول موجي وتردد وسرعة معينة بعائق ما ، فإن الموجة تغير اتجاهها ، مما يتسبب في انحناء الموجة. تظل الخصائص مثل السرعة والطول الموجي والتردد والفترة الزمنية دون تغيير حتى بعد الانعراج.

كيف يؤثر معامل الانكسار للوسط على الانعراج؟

الحيود هي ظاهرة مكانية تحدث بسبب الخصائص الثابتة لوسط الموجة.

يختلف الطول الموجي للموجة عكسيًا مع معامل الانكسار للوسط ، أي أن الوسيط الذي يمتلك معامل انكسار عالي ، يجب أن تمتلك الموجة التي تنتقل في الوسط طول موجي أقصر - ينتج عن طول الموجة الأقصر عرض متوسط ​​معامل انكسار أقل. حيود منخفض.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات

رابط إلى هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

تلعب "أدوات الاقتران" و "الظروف المترابطة" نفس الدور من خلال ربط العبارات أو الجمل أو الجمل. دعونا نتحقق من الدور الذي يلعبه "إلى جانب" أثناء ربط الجمل. كلمة "بجانب" هي ...