التداخل الضوئي

مقدمة :

تعد ظاهرة التداخل من أهم مميزات الحركة الموجية . حيث تقوى فيها الأمواج أو يُضعف بعضها بعضاً . فقد يحدث بسبب التداخل تقوية في مناطق معينة وضعف في مناطق أخرى تبعاً لكيفية تشابُك هذه الأمواج أو تراكُبُها . 

وبما أن للضوء طبيعة موجية فإن مفهوم التداخل يصف توافق الضوء تحت شروط معينة يحدثُ فيها هذا التداخل . ففي حالة تداخل موجات الضوء ، يصبحُ  لون الضوء أكثر سطوعاً عندما تحدث التقوية ، ويخفتُ الضوء عندما يحدث الضعف.

سنستخدم في هذا الدرس تعاريف مثل التداخل البناء أو التداخل الهدام وهي لا تعني هدم الضوء وإنما تُشير إلى أن وصولَ ضوء قليل إلى نقطةٍ ما يعني أن ضوءاً أكثر سيصل نقطةً أخرى .وهكذا فإن التداخل يتسببُ فقط في إعادة توزيع الضوء .
 

يمكنك تلمس هذه الظاهرة ( التداخل ) بوضوح عندما يسقط الضوء على الأغشية الرقيقة مثل فقاعة الصابون أو طبقة من الزيت فوق سطح الماء .

تجربة يونج :

الهدف من التجربة : 
1. اثبات الطبيعة الموجية للضوء .
2. قياس الطول الموجي لضوء أحادي الطول الموجي .
 

تُعرف تجربة يونج باسم تجربة الشقين الطوليين ليونج Young Double slit Experiment وقد أجراها العالم توماس يونج  أول مرةٍ عام 1801 . استخدم يونج في أول الأمر ثقبين بحجم ثُقب الدبوس مَرَّرَ الضوء خلالهُما . ثم وجد أنه بإمكانه الحصولَ على ضوءٍ أقوى باستخدام شقَّين طوليِّين متوازيين بدلاً منهما . فعندما جعلُ الضوءُ المارُّ في الشقين يسقُطُ على سِتارةٍ بعيدةٍ فإنه يكوِّنُ أهداباً ساطعةً ومُعتمةً بالتعاقُبِ تُسمى أهداب التداخل البناء والهدام .

تُجرى هذه التجربة عن طريق التداخل بين قطارين من موجات الضوء ، يَصدُر كل منهما عن شق ضيق في حاجز معتم ، بحيث يفصل بين الشقين المتوازيين مسافة صغيرة جداً ويبعدان نفس المسافة عن مصدر الضوء . ولذلك فإن أي تغيير في الموجة القادمة من المصدر يرافقه نفس التغيير في الموجات الصادرة من الشقين في نفس الوقت ، أي أن الموجتين الصادرتين لهما نفس الطور .

بعد مرور هاتين الموجتين من الشقين فإنهما تتداخلان وتسقطان على شاشة موضوعة على بعد مناسب من الشقين ، حيث يتكون نمط التداخل على الشاشة .
 

عندما تصدر الموجات من الشقين وتصل منتصف الشاشة التي تقع على نفس المسافة من الشقين ، تتفق الموجتان في الطور ، وتتداخلان تداخلاً بناءً ينتج عنه هدب مضيء في مركز الشاشة . ويحدث التداخل البناء ( تكوين أهداب مضيئة ) في مواضع مختلفة عندما يكون فرق المسار بين الموجتين مساوياً أي عدد صحيح من الطول الموجي .
 

أما التداخل الهّدام فإنه يحدث وينتج عنه تكوين أهداب معتمة عندما يكون فرق المسار بين الموجتين الصادرتين من الشقين مساوياً مضاعفات فردية لنصف الطول الموجي .