هل ينحني الضوء حول الزوايا ؟

 

نعم ، يمكن للضوء أن ينحني حول الزوايا. في الواقع ، ينحني الضوء دائمًا حول الزوايا إلى حد ما. هذه خاصية أساسية للضوء وجميع الموجات الأخرى. يعتمد مقدار الضوء الذي ينحني حول الزاوية  . بالنسبة للضوء المرئي على المقياس البشري ، فإن مقدار الضوء الذي ينحني حول الزوايا يكون في الغالب صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن ملاحظته إلا إذا كنت تعرف كيفية البحث عنه. تعرف أيضًا قدرة الضوء على الانحناء حول الزوايا باسم “الحيود”. هناك آليتان تتسببان في انحسار الضوء حول الزوايا.

1. الحيود الداخلي.
الضوء أكثر تعقيدًا بكثير مما يدركه الكثيرون. إن الصورة الشعاعية للضوء ، التي تصف الضوء على شكل مجموعة من السهام التي تسير في خطوط مستقيمة وترتد من الأجسام ، هي صورة مفهومة ومفيدة ، ولكنها مفرطة في التبسيط إلى حد كبير. في الواقع ، الضوء هو التلويح الكمي للمجال الكهرومغناطيسي. يلوح الضوء دائمًا ضد نفسه ، مما يؤدي إلى تداخل داخلي لمكونات الموجات المختلفة في ما نسميه الحيود الداخلي. يتسبب هذا الانعراج في أن ينتشر شعاع الضوء ببطء أثناء انتقاله ، بحيث ينحني بعض الضوء عن حركة الخط المستقيم للجزء الرئيسي من الموجة. تنتشر أشعة الليزر المثالية على ما يبدو أثناء سفرها بسبب الانعراج الداخلي. هذا الابتعاد عن بعض الضوء من الاتجاه الأمامي هو شكل من أشكال “الانحناء حول الزوايا” حتى عندما لا تكون الزاوية موجودة. إن ميل الحزم إلى الانتشار عبر الحيود يجعلها بحيث لا يمكن أبدا تركيز الحزمة الضوئية إلى نقطة كاملة ، وبالتالي ، لا تستطيع المجاهر الضوئية إجراء تكبير لا نهائي. تشير العديد من الكتب المدرسية إلى أن كل الحيود يحدث بسبب تفاعل الضوء مع كائن ما. هذا ليس صحيحا تماما. وسيستمر انتشار شعاع محدود من الضوء الذي يتنقل عبر الفضاء الحر حيث لا توجد كائنات ، بسبب الانعراج الداخلي. الأسماء الأخرى للانعراج الداخلي البسيط هي “انتشار الحزمة” أو “انحراف الحزمة”. لاحظ أنه عندما ينطوي النظام على إنشاء حزم متعددة ، يمكن أن يؤدي الانعراج إلى أنماط جميلة من الحلقات أو النجوم ، لكن الآلية الأساسية لا تزال هي نفسها: يتداخل الضوء مع نفسه.

بشكل عام ، ينتشر شعاع ضوئي أكثر (يدير الزاوية أكثر) إذا كان الشعاع لديه عرض شعاع ضيق مقارنة بطول موجته. وبالتالي يمكن جعل الضوء ينتشر أكثر عن طريق تقليل عرض الحزمة أو بزيادة طول الموجة للضوء. طول الموجة للضوء المرئي صغير جدًا بحيث يجب عليك استخدام حزم ضيقة جدًا من الضوء المرئي من أجل ملاحظة انعراجه. وعادة ما يتم الحصول على هذه الحزم الضيقة عن طريق تشغيل الضوء من خلال شق ضيق للغاية. بالنسبة للضوء ذي الطول الموجي الكبير ، مثل الموجات الراديوية ، يكون ثني الموجة حول الأجسام البشرية أكثر قوة. لاحظ أن الضوء الصادر عن مصباح يدوي لا ينتشر بسبب الانعراج. إنه ينتشر لأن المرآة في المصباح مصممة خصيصًا لترتد الضوء في اتجاهات مختلفة. لاحظ أيضًا أن غموض الظلال في الحياة اليومية لا يحدث بسبب الانعراج ، بل يرجع إلى حقيقة أن مصدر ضوء ممتدًا يخلق العديد من الظلال ، التي تقابلها قليلًا ، من الكائن الذي يتم تعتيمه معًا.

2. التفاعل مع الكائنات
يمكن للضوء أيضًا التفاعل مع الكائنات بطريقة تُعزّز قدرته على الانحناء حول الزوايا. يمكن وصف الضوء الذي يمر عبر شق بسيط والانعراج بأنه ضوء يتفاعل مع شيء ما ، ولكن مثل هذا الموقف هو أكثر حالة من الانعراج الداخلي. الشق ببساطة يخلق شعاعًا ضيقًا ثم لا يفعل أكثر من ذلك ، بحيث ينجم الانعراج في مثل هذه الحالة داخليًا عن حزمة ضيقة تتداخل مع نفسه. في المقابل ، هناك حالات يكون فيها تفاعل الضوء مع كائن ما أكثر من الضوء من مجرد تغيير عرض الحزمة. إذا كان الضوء يضرب جسمًا مصنوعًا من مادة موصلة (مثل المعدن) ، فإن المجالات الكهرومغناطيسية في الضوء تمارس القوة وتسرع الشحنات الحرة في الموصل ، وبالتالي تحرض التيارات الكهربائية في سطح الجسم الموصّل. هذه التيارات الكهربائية المتذبذبة تخلق المزيد من الضوء ، وهذا الضوء يحث المزيد من التيارات. والنتيجة النهائية هي جزء من الضوء الذي يضرب مادة موصلة كهربائيًا إلى سطح الجسم ويسافر كموجة سطحية. وبالتالي يمكن للضوء أن ينحني حول زاوية كائن عن طريق ركوب السطح المنحني للكائن. للحصول على سطح أملس ، يمكن للضوء أن يسافر على طول السطح لمسافة طويلة نسبياً. ومع ذلك ، فإن الخشونة ، وعدم الانتظام ، والشقوق ، والمطبات ، والدروع الموجودة على سطح الكائن تقطع الارتباط بين الضوء والتيارات الكهربائية في السطح ، بحيث تميل الموجات السطحية إلى التشتت إلى الفضاء عند مثل هذه العوائق بدلاً من الاستمرار في ركوب السطح. . في علم البصريات ، تدعى موجات الضوء التي ترتسم سطح جسم موصّل “البلازونات السطحية”. في الرادار ، تسمى هذه الموجات “موجات زاحفة” أو ببساطة “موجات سطحية”. في الصور الرادارية ، يمكن أن يؤدي تأثير الموجة الزاحفة إلى شبح مهم جسديًا

يناير 27, 2019

0 responses on "هل ينحني الضوء حول الزوايا ؟"

Leave a Message

X