Wيفحص ما يحدث عند وجود عدة موجات صوتية في نفس المكان وفي نفس الوقت. ويخضع اضطراب الضغط الناتج لمبدأ التراكب الخطي، الذي ينص على أن الاضطراب الناتج هو مجموع الاضطرابات الناجمة عن الموجات الفردية. الضوء هو أيضًا موجة، موجة كهرومغناطيسية، وهو أيضًا يخضع لمبدأ التراكب. عندما تمر موجتان ضوئيتان أو أكثر عبر نقطة معينة، فإن مجالاتها الكهربائية تتحد وفقًا لمبدأ التراكب الخطي وتنتج مجالًا كهربائيًا ناتجًا. يتناسب مربع شدة المجال الكهربائي مع شدة الضوء، والتي بدورها ترتبط بسطوعه. وبالتالي، يمكن للتداخل أن يغير سطوع الضوء، تمامًا كما يؤثر على جهارة الصوت.

عندما تكون موجتان متطابقتان (نفس الطول الموجي $\lambda$ ونفس السعة) تصل إلى النقطة P في الطور، أي من القمة إلى القمة ومن الحوض إلى الحوض الصغير. ووفقا لمبدأ التراكب الخطي، تعزز الموجات بعضها البعض ويحدث تداخل بناء. تتمتع الموجة الإجمالية الناتجة عند P بسعة تبلغ ضعف سعة أي من الموجتين الفرديتين، وفي حالة الموجات الضوئية، يكون السطوع عند P أكبر من ذلك الناتج عن أي من الموجتين وحدهما. تبدأ الموجات في الطور وتكون في الطور عند P لأن المسافات بين هذه البقعة (النقطة P) ومصادر الموجات تختلف بطول موجي واحد $\lambda$.

عندما تصل موجتان متطابقتان إلى النقطة P خارج الطور مع بعضهما البعض، أو من القمة إلى القاع. الآن تلغي الموجات بعضها بعضًا، وفقًا لمبدأ التراكب الخطي، وينتج عن ذلك تداخل مدمر. مع موجات الضوء هذا يعني أنه لا يوجد سطوع. تبدأ الموجات بنفس الطور ولكنها خارج الطور عند P لأن المسافات التي تنتقل عبرها للوصول إلى هذه البقعة تختلف بمقدار نصف الطول الموجي.

في عام 1801 أجرى العالم الإنجليزي توماس يونغ (1773-1829) تجربة تاريخية أظهرت الطبيعة الموجية للضوء من خلال إظهار أن موجتين ضوئيتين متداخلتين يمكن أن تتداخلا مع بعضهما البعض. وكانت تجربته ذات أهمية خاصة لأنه كان قادرًا أيضًا على تحديد الطول الموجي للضوء من قياساته، وهو أول تحديد من نوعه لهذه الخاصية المهمة.

تدخل الأغشية الرقيقة

تجربة يونغ ذات الشق المزدوج هي أحد الأمثلة على التداخل بين موجات الضوء. يحدث التدخل أيضًا في ظروف أكثر شيوعًا. على سبيل المثال، طبقة رقيقة مثل البنزين تطفو على الماء.

مقياس التداخل ميشيلسون

مقياس التداخل هو جهاز يمكن استخدامه لقياس الطول الموجي للضوء من خلال استخدام التداخل بين موجتين ضوئيتين. تم تطوير أحد مقاييس التداخل الشهيرة على يد ألبرت أ. ميشيلسون (1852-1931). يستخدم مقياس تداخل ميكلسون الانعكاس لتهيئة الظروف التي تتداخل فيها موجتان ضوئيتان.

وكما رأينا في الصوت، فإن الحيود هو انحناء الموجات حول العوائق أو حواف الفتحة. الموجات الصوتية التي تخرج من الغرفة عبر مدخل مفتوح وتنحني أو تنحرف حول حواف الفتحة. لذلك، يسمع المستمع الصوت حتى عندما يكون قاب قوسين أو أدنى من المدخل.

الحيود هو تأثير تداخل، وقد طور العالم الهولندي كريستيان هويجنز (1629-1695) مبدأً مفيدًا في تفسير سبب نشوء الحيود. يصف مبدأ هويجنز كيف أن جبهة الموجة الموجودة في لحظة ما تؤدي إلى ظهور جبهة الموجة الموجودة لاحقًا. وينص هذا المبدأ على ما يلي:

تعمل كل نقطة على جبهة الموجة كمصدر لمويجات صغيرة تتحرك للأمام بنفس سرعة الموجة؛ مقدمة الموجة في لحظة لاحقة هي السطح الذي يكون مماسًا للمويجات.

حل السلطة

إن القوة التحليلية للأداة البصرية، مثل الكاميرا، هي قدرتها على التمييز بين جسمين متقاربين. على سبيل المثال، للتلسكوب المستخدم لمشاهدة النجوم البعيدة أو للمجهر المستخدم لمشاهدة الكائنات الحية الدقيقة. سنرى الآن أن الحيود يحدث عندما يمر الضوء عبر الفتحات الدائرية، أو شبه الدائرية، التي تسمح للضوء بالدخول إلى الكاميرات والتلسكوبات والمجاهر وعين الإنسان. ويضع نمط الحيود الناتج حدًا لقوة تحليل هذه الأدوات.

صريف الحيود

تحدث أنماط الحيود للأهداب الساطعة والداكنة عندما يمر ضوء أحادي اللون عبر شق مفرد أو مزدوج. تنتج الأنماط الهامشية أيضًا عندما يمر الضوء عبر أكثر من شقين، وقد أثبت ترتيب يتكون من عدد كبير من الشقوق المتوازية والمتباعدة بشكل وثيق، والذي يسمى محزوز الحيود، أنه مفيد جدًا.

حيود الأشعة السينية

ليست كل شبكات الحيود مصنوعة تجاريًا. تخلق الطبيعة أيضًا شبكات حيود، على الرغم من أن هذه الشبكات لا تبدو كمجموعة من الشقوق المتقاربة. وبدلاً من ذلك، فإن شبكات الطبيعة هي عبارة عن مصفوفات من الذرات المتباعدة بانتظام والموجودة في المواد الصلبة البلورية. لذلك قد نتوقع أن تعمل مجموعة بلورية من الذرات كشبكة مع مسافة "الشق" تقريبًا للموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي المناسب.