التداخل في الأغشية الرقيقة

إن الهدبات الملونة التي كثيراً ما نراها في أغشية الزيت أو الصابون، من أكثر مظاهر التداخل شيوعاً وانتشاراً.

يبين الشكل 1)) عشاء رقيقاً من الماء سمكه L فوق شريحة زجاجية والضوء الذي نراه منعكساً من الغشاء قد انعكس جزء منه من السطح العلوي للماء وجزء آخر من السطح الفاصل بين الزجاج والماء. ويمثل الشعاعان a و b هذين الانعكاسين. لوكي نبسط المناقشة فقد جعلنا الشعاعين يكادان أن يكونا متعامدين على الغشاء حتى لا نضطر إل معالجة انكسار الأشعة.

والشعاعان a و b مترابطان لأنهما جزء من نفس الحزمة الساقطة، ومن ثم فهما متفقان في الطور عندما يلتقيان بالسطح العلوي للغشاء المائي. ويتباطأ الشعاع b عندما يمر عبر الغشاء، بالنسبة للشعاع a، لأن عليه أن يخترق سمك الغشاء مرتين (في رحلة طولها 2L) قبل ان يغادر الماء ويتلقى بالشعاع a ليتحد معه. أي أن اختلافاً في الطور بين الشعاعين قد نشأ، يعتمد على طول المسار البصري المكافئ الذي يقطعه الشعاع b. وهذا الاختلاف في الطور هو :

فإذا كان هذا الفرق مساوياً لعدد صحيح، فإن الشعاع b سيتحد في نفس الطور مع الشعاع a عندما يعود الشعاع b ويخترق السطح العلوي للغشاء ولهذا فإن الضوء المنعكس من سطحي الغشاء سيكون ساطعاً، أما إذا كان المقدار 2L_opt عدداً فردياً من أنصاف الاطوال الموجية (/2λ ، 3λ/2 ، 5λ/2 . . إلخ) فإن التحام الشعاعين سيكون مختلفاً في الطور بنصف دورة مما ينتج عنه تداخل هدام.

الشكل 1)): تنتقل الأشعة الضوئية المنعكسة من السطحين العلوي والسفلي لغشاء رقيق لمسافات مختلفة قبل أن تلتحم معاً، وترى العين ظاهرة التداخل الناتجة.

وسمك الاغشية الرقيقة عادة ما يكون مقارباً أو أقل من الأطوال الموجية للضوء المرئي ولذلك، إذ أضئ بضوء أبيض، فإن التداخل البناء قد يحدث لأحد الاطوال الموجية فقط دون باقي الأطوال الموجية الصادرة عن المصدر. ويرى الغشاء بواسطة الضوء المنعكس ملوناً نتيجة لذلك.

هناك أيضاً مصدر آخر لحدوث اختلاف أو فرق في الطور عند تناول الانعكاسات ولعلك تذكر من مناقشاتنا للموجات المتكونة في الأوتار. أننا لاحظنا انقلاب الموجة (أي تغيراً في الطور مقداره 180 أو نصف دورة) عندما تنعكس  عند الطرف المثبت للوتر. أما الموجة المنعكسة من طرف حر للوتر فلا تعاني من أي تغير عند الطرف المثبت للوتر. أما الموجة المنعكسة من طرف حر للوتر فلا تعاني من أي تغير في الطور. وتحدث ظاهرة مماثلة عندما ينعكس الضوء على الحد الفاصل بين مادتين لهما معاملا انكسار مختلفان.

إذا انعكس ضوء ينتقل في وسط معامل انكساره n₁ على وسط آخر معامل انكساره أكبر (n₂ > n₁) فأن الموجة المنعكسة ستختلف في الطور بنصف دورة بالنسبة للموجات الساقطة. غما اذا كان n₂ > n₁ فإن الموجة المنعكسة لن تعاني أي اختلاف في الطور.

وهذا الاختلاف في الطور سيكون بالإضافة إلى اختلاف الطور الناشئ عن المسارات البصرية غير المتساوية.

مواضيع ذات صلة

الفزياء والكون .. الضوء والاشعة

انتشار الضوء في خطوط مستقيمة

القياس الضوئي

انعكاس الضوء عن سطح كرى – المرايا الكرية

انعكاس الضوء عند سطح مستوى - المرآة المستوية

The momentum of light

Polarization of scattered light

The electric vector of light

Scattering of light

Reflection and refraction

Light

لم يرتدي البحارة نظارات شمسية؟