إن مفهومنا الحالي لطبيعة الضوء كحركة موجية ناجم من الدراسات التي أجراها کریستیان هایجنز Christiaan Huygens الذي اعتبر الضوء اضطرابات موجية وعندما تنتشر هذه الموجات يشكل سطحها الأمامي عند أي لحظة ما يسمى واجهة الموجة أو صدر الموجة (wave front) والمبدأ الذي يسمى الآن مبدأ هايجنز – فریزنل Huygens- Fresnel principle ينص على:

عند أي لحظة تكون الأجزاء غير المحتجبة من واجهة الموجة مصدر لمويجات ثانوية لها نفس طول الموجة مثل الموجة الأصلية، وهذه المويجات الثانوية تنتشر لتعطى واجهة موجة جديدة (شكل 4-1).

شكل (4-1)

وشكل الأشعة المشتتة بواسطة أي مصدر يسمى شكل الحيود له وعندما تكون هذه المصادر كبيرة مقارنة بطول موجة الضوء الساقط عليها فإنه يحدث ظلالا حادة لحد ما كما هو متوقع حيث يعتبر الضوء يسير في خطوط مستقيمة، ولكن إذا كانت قيمة طول الموجة للضوء وحجم المصدر في نفس المدى تقريبا فإن قدرا من الضوء يرى وقد انتشر في المساحة المتوقع أن تكون في الظل. يبدو هذا التأثير واضحا عندما يمر الضوء خلال شقوق ضيقة أو يمر بحافة مصدر معتم وعلى سبيل المثال فقد لاحظ فرانسسكو ماريا جريمالدي Francesco Maria Grimaldi في القرن السابع عشر أن الخيط الرفيع لا يلقى بظل حاد كما هو متوقع حيث تظهر أهداب (أو حواش) من شرائط متوازية معتمة ومضيئة عند حواف الظل وهذه الظاهرة سماها حيودا.

وتعبير الحيود يستخدم عندما تنطلق واجهة موجه في خط مستقيم في وسط متجانس ثم يحدث لمسارها ما يجعله يغير من اتجاهه ويجب الإشارة إلى أن هذا يختلف عن الانكسار الذي يعرف على أنه انحناء الضوء الحادث عندما تتغير طبيعة الوسط.

ويوضح شكل (4-1) الحيود الحادث من انتشار الضوء عند ثقب والدوائر المنتشرة التي تتساوى المسافات البينية بينها تمثل القمم للموجات، وهذه القمم تقوي بعضها عندما تتقاطع والزوايا التي يحدث عندها تقوية (أشعة الحيود) موضحة بالأسهم ورتبة (order) الحيود هي عدد أطوال الموجات في فرق المسار بين أشعة الحيود المنطلقة من الشقين (000 هو رتبة الشعاع الساقط الأساسي، 100 هي الرتبة الأولى وهكذا).

حدوث ظاهرة الحيود تكون بالضرورة نتيجة وجود اختلاف في الطور بين موجتين أو أكثر، ويقال أن شعاعين متحدي الطور إذا كانت قيمة المجال الكهربي لهما لها نفس القيمة والاتجاه في نفس اللحظة عند نفس النقطة في اتجاه سير الموجه وتكون الأشعة غير متحدة الطور إذا كان الفرق في المسار يساوي نصف طول الموجه وفي هذه الحالة يكون المتجه الكهربائي للأشعة إما يساوى الصفر أو يكون لهما متساو في القيمة ومتضاد في الاتجاه وعلى هذا يلاشي أحدهما الآخر (شكل 4-2).

شكل (4-2)

ويمكن القول أن الأشعة تكون متحدة الطور تماما إذا كان الفرق في المسار إما يساوي الصفر أو يساوي عددا صحيحا من أطوال الأمواج.

مواضيع ذات صلة

Mirror reflections

The sensation of color

Physiochemistry of color vision

The mechanism of color vision

The chromaticity diagram

Measuring the color sensation

Color depends on intensity

Aberration

The ω,k four-vector

Moving sources

Anomalous refraction

The intensity of reflected light