حيود الضوء

يتأثر عالم الفيزياء والتصوير بظاهرة الضوء المعروفة باسم حيود الضوء. هناك العديد من عدسات الكاميرا الاحترافية المصممة لتقديم وضوح جيد جدًا. ومع ذلك ، على الرغم من أنها ذات جودة عالية جدًا ، إلا أنها لا تستطيع الهروب من ظاهرة الضوء هذه.

في هذه المقالة سوف نخبرك ما هو حيود الضوء وما هي خصائصه وأهميته.

ما هو حيود الضوء

عندما تمر الموجات الضوئية عبر فتحات صغيرة وحول العوائق أو الحواف الحادة ، يتم إنشاء ما يسمى حيود الضوء. إذا كان الكائن معتمًا ويقع بين نقطة مصدر الضوء والشاشة ، فإن الحد الفاصل بينهما لن يتم تحديد المناطق المظللة والمميزة على الشاشة. يمكن رؤيته كجزء من المناطق المظللة والمضيئة التي تشير إلى كميات صغيرة من الضوء التي يتم توجيهها نحو المناطق المظللة.

يمكن القول أن حيود الضوء هو ظاهرة تحدث عندما تمر الموجات التي يتكون منها الضوء عبر ثقب ضيق. عندما يحدث هذا ، تتشكل موجات الضوء تدريجياً ولم يعد لها شعاع يتقدم. عندما نتحدث عن نقطة ضوء ، علينا أن نعرف ما هو شعاع الضوء. شعاع الضوء هذا ليس أكثر من "تيار" حيث يمر الضوء عبر الهواء. في هذه الحالة ، عندما يمر عبر ثقب ، تفتح موجات الضوء كما هو الحال في المصابيح الأمامية للسيارة في منتصف الليل لأن الثقب هو الذي يعمل بمثابة باعث ضوء جديد.

يستخدم حيود الضوء في الكاميرات لدفع الضوء عبر ثقب صغير جدًا. يستخدم هذا لتحديد مقدار الضوء الذي سنستخدمه لالتقاط الصورة.

الملامح الرئيسية

يتسبب انحراف الضوء في عدم تركيزه في نقطة محددة. تتسبب هذه الظاهرة في تشتيتها وتشكل ما يعرف بـ قرص متجدد الهواء. هذا القرص ليس أكثر من تمثيل تشوه شعاع الضوء والأمواج المسقطة على مستوى. في حالة التصوير ، الطائرة هي مستشعر الكاميرا.

القرص الهوائي هو ما يبحث عنه التصوير الفوتوغرافي لتحقيق التوازن. تحاول التقاط صورة بعمق المجال بحيث يظهر كل شيء بشكل جيد في التركيز. بفضل ظاهرة حيود الضوء ، يمكن إغلاق فتحة الكاميرا للتركيز بشكل أكثر كفاءة على الأشياء الموجودة في الصورة. هناك تأتي نقطة حيث يحدث إغلاق الحجاب الحاجز عندما يكون هناك فقدان عام في الحدة. لهذا السبب ، من المهم معرفة كيفية عمل ظاهرة حيود الضوء إذا أردنا تحسين الصور الفوتوغرافية.

تُستخدم هذه الظاهرة أيضًا في الإعلانات التجارية لإنشاء تصورات تجذب الانتباه إلى العين المجردة. يأتي مصطلح الحيود من الكلمة اللاتينية diffractus ، والتي تعني كسر. يحدث هذا بشكل أساسي بسبب حقيقة أن القاذفة قادرة على الالتفاف حول عقبة في انتشارها ، والابتعاد عن سلوك الأشعة المستقيمة. وتجدر الإشارة إلى أن التأثيرات الرئيسية لانحراف الضوء تكون صغيرة بانتظام.

يمكن رؤية ظاهرة الإلهاء بالعين المجردة من خلال وجود مصدر ضوئي يفرض إصبعين على مسافة عشرة سنتيمترات من عين واحدة ، مما يجعل مسافة صغيرة جدًا بين الأصابع. هنا يمكننا أن نرى سلسلة من الخطوط المظلمة والخطوط الفاتحة الأخرى. يرجع السبب الرئيسي للخطوط التي يمكن رؤيتها إلى ما يعرف بـ التداخل البناء والمدمّر للضوء. تمر هذه التداخلات حول الأصابع لإحداث هذا التأثير.

حيود الضوء ومبدأ Huygens

سبب ما يحدث للتدخل ليس واضحًا تمامًا. العالم قدم كريستيان هويجنز تفسيرا لهذه الظاهرة. يعتمد التفسير على الإشعاع الكهرومغناطيسي ودينامياته عند إعادة الانتخاب إلى الارتفاع المغناطيسي يترك المصدر الذي ينبعث منه ويتوسع أثناء انتقاله. يتم توسيعها في خط مستقيم كما لو كانت تغطي سطح انتظار في حالة تمدد مستمر. تزداد مساحة تمدد الضوء بالكامل بالتناسب مع مربع المسافة التي يقطعها الإشعاع.

نحن نعتبر أن الطاقة الكهرومغناطيسية يمكن أن تنتشر من مصدر نقطي في الموجات المستوية. في هذه الحالة ، لا نطبق قانون التربيع العكسي على مصدر القدرة فحسب ، بل يجب أيضًا تطبيقه على أي نقطة في n a flat sling. لذلك يمكن القول أن الأمواج تعتبر كذلك يتم إنشاؤها بشكل مستمر من كل نقطة في المستوى ويتم نشرها في جميع الاتجاهات. إذا قللنا المساحة التي أطلقنا عليها الضوء ، فسيتم تقليل المنطقة التي ينتقل من خلالها شعاع الضوء.

تم نشر مبدأ Huygens هذا منذ أكثر من 300 عام وتم اقتراح آلية جديدة لمعرفة انتشار الضوء كما نعرفه اليوم. في هذا الوقت كان يُعتقد أن الضوء ينتقل كموجات في نوع من المادة الوهمية تسمى الأثير ويفترض أنه يملأ الفضاء بأكمله. كان يُنظر إلى كل جسيم من الأثير يهتز على أنه أصل موجات جديدة. تنشأ الموجات الكروية التي تنتمي إلى حيود الضوء الأولي من مصدر نقطة ويتم حجبها جزئيًا بواسطة شاشة لانهائية S.

يتم تحديد حركة الموجات الضوئية بسرعة في المخروط محدودة بفتح الشاشة. تُعرف فتحة الشاشة بالسطح الذي يمكن للضوء أن يخرج من خلاله. يستخدم هذا المبدأ للموافقة على قوانين انعكاس انكسار الموجات المستوية. مبدأ Huygens ذو صلة بـ الهندسة الضوئية وصالحة للأطوال الموجية الصغيرة للغاية. من ناحية أخرى ، لا يمكننا استخدامه لشرح جميع الظواهر الموجودة في موجات الضوء. على سبيل المثال ، لا يفيد ذلك في تفسير انحراف الموجات عن الانتشار المستقيم لأشعة الضوء عندما تمر عبر حافة كائن أو من خلال فتحات صغيرة.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن حيود الضوء.