آلية الحيود في الفيزياء الكلاسيكية

آلية الحيود في الفيزياء الكلاسيكية
آلية الانحراف في الفيزياء الكلاسيكية - personal.math.ubc.c

يشرح Huygens-Fresnel ومبادئ تراكب الموجات كيفية انتشار الموجات في الفيزياء الكلاسيكية وكيف يتطور الانعراج نتيجة لذلك. لتصور كيفية انتشار الموجة ، ضع في اعتبارك أن كل جسيم متوسط ​​ينتقل في واجهة الموجة كمصدر نقطة لموجة كروية ثانوية. يحدد مجموع هذه الموجات الثانوية إزاحة الموجة في أي موقع لاحق. يمكن أن يكون للموجات أي سعة بين الصفر ومجموع سعاتها الفردية ، لأنه عندما تتجمع الموجات ، فإن مجموعها يحكمه كل من اتساعها الفردي ومراحلها النسبية. لهذا السبب ، تتكون أنماط الحيود عادةً من سلسلة من القيم القصوى والدنيا.

كل فوتون له دالة موجية ، وفقًا للفهم الميكانيكي الكمومي الحالي لمرور الضوء عبر الشق (أو الشقوق). يحدد الوسط المادي ، بما في ذلك شكل الشق ، ومسافة الشاشة ، والظروف الأولية التي يتم فيها إنتاج الفوتون ، وظيفة الموجة. تم إثبات وجود الدالة الموجية للفوتون من خلال تجارب مهمة (أجرى GI Taylor أول تجربة شق مزدوج منخفضة الكثافة في عام 1909). يتم استخدام التوزيع الاحتمالي لبناء نمط الانعراج في تقنية الكم ، ويشير وجود أو عدم وجود نطاقات الضوء والظلام إلى أن احتمال اكتشاف الفوتونات في هذه المناطق أكثر أو أقل.

ينص مبدأ Huygens-Fresnel على أنه مع مرور الضوء عبر الشقوق والحدود ، تتشكل مصادر الضوء الثانوية بالقرب من هذه العوائق أو على طولها ، وسيكون نمط الانعراج الناتج هو ملف تعريف الكثافة بناءً على التداخل الجماعي لجميع مصادر الضوء هذه مع مسارات بصرية مختلفة. يحمل النهج الكمومي بعض أوجه التشابه المذهلة مع هذا المبدأ.

هذا مشابه للأخذ في الاعتبار المناطق المقيدة حول الشقوق والحدود حيث من المرجح أن تنشأ الفوتونات عند حساب توزيع الاحتمالات في الشكلية الكمية. وفقًا للشكلية التقليدية ، يتناسب هذا التوزيع تمامًا مع الكثافة.

معادلة حيود كيرشوف-فرينل المشتقة من معادلة الموجة ، وتقريب حيود فراونهوفر لمعادلة كيرشوف الصالحة للحقل البعيد ، ونهج حيود فرينل الصالح للحقل القريب ، وصيغة مسار فاينمان المتكاملة هي بعض النماذج التحليلية التي تسمح حساب المجال المنعرج. لا يمكن حل معظم التكوينات بشكل تحليلي ، لكن نهج العناصر المحدودة والعناصر الحدودية يمكن أن ينتج حلولاً عددية.

من خلال تحليل كيفية تقلب المراحل النسبية للعديد من مصادر الموجات الثانوية ، وخاصة عندما يكون فرق الطور مساويًا لنصف دورة وتلغي الموجات بعضها البعض ، فمن الممكن الحصول على نظرة نوعية في عدد كبير من ظواهر الانعراج.

أبسط تفسيرات للانعراج هي تلك التي يتم فيها اختزال المشكلة إلى مشكلة ثنائية الأبعاد. هذا صحيح بالفعل فقط بالنسبة لموجات المياه التي تتحرك على طول سطح المحيط. إذا كانت المادة الانكسارية تقع في اتجاه واحد لمسافة أطول بكثير من الطول الموجي ، فيمكننا غالبًا تجاهل هذا الاتجاه. في حالة تسليط الضوء من خلال ثقوب دائرية صغيرة ، يجب أن نأخذ في الاعتبار الجانب ثلاثي الأبعاد للمشكلة.

المصدر: ويكيبيديا

Günceleme: 11/11/2022 14:17

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz