تداخل الموجات الضوئية وتجربة شقي يونك

تداخل الموجات الضوئية

تداخل الضوء هو ظاهرة إعادة توزيع الطاقة الضوئية الناشئة عن تراكب سلسلتين أو أكثر من الموجات الضوئية المتشاكهة. ويحصل التداخل على وفق مبدأ تراكب الموجات.

• التداخل البناء: يحدث عندما تتطابق الموجتان بالطور، فتتقوى الموجة الناتجة ويكون فرق المسار البصري $\Delta\ell = m\lambda$.
• تداخل الإتلاف: يحدث عندما تتعاكس الموجتان بالطور، فتنعدم الموجة ويكون $\Delta\ell = (m+\frac{1}{2})\lambda$.

يحصل التداخل المستديم إذا كانت الموجتان متشاكهتين (متساويتين في التردد، ومتساويتين أو متقاربتين في السعة، وفرق الطور بينهما ثابت)، وكان اهتزازهما في مستوٍ واحد وفي وسط واحد وتتجهان نحو نقطة واحدة في آنٍ واحد. ويرتبط فرق الطور بفرق المسار البصري بالعلاقة $\Phi = \frac{2\pi}{\lambda}\Delta\ell$.

تجربة شقي يونك

أثبت العالم يونك عام 1801 الطبيعة الموجية للضوء باستعمال شقين متماثلين أُضيئا بضوء أحادي اللون، فظهرت هُدب مضيئة ومظلمة متعاقبة على الشاشة، ومكّنت التجربة من قياس الطول الموجي للضوء.

بما أن البعد بين الشقين $d$ صغير جداً مقارنة ببعدهما عن الشاشة $L$ فإن فرق المسار البصري يساوي $d\sin\theta$، فتتكون الهدب المضيئة عندما $d\sin\theta = m\lambda$ والمظلمة عندما $d\sin\theta = (m+\frac{1}{2})\lambda$ حيث $m = 0,\pm1,\pm2,\dots$

• بعد الهداب عن مركز الهداب المركزي المضيء: $\tan\theta = \frac{y}{L}$، ولصغر الزاوية $y_m = \frac{\lambda L}{d}m$ للهدب المضيئة و $y_m = \frac{\lambda L}{d}(m+\frac{1}{2})$ للهدب المظلمة.
• فاصلة الهدب $\Delta y = \frac{\lambda L}{d}$ تزداد بزيادة $L$ أو بزيادة الطول الموجي أو بنقصان $d$.
• عند استعمال الضوء الأبيض يظهر الهداب المركزي أبيض وعلى جانبيه أطياف مستمرة من البنفسجي إلى الأحمر.