۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
طول موج، دهانه، گستردگی

پراش موج؛
طول موج را با اندازهٔ مانع مقایسه کن

شدت پراش از یک عدد تنها مشخص نمی‌شود. نسبت طول موج به عرض دهانه یا اندازهٔ مانع را مقایسه کن، سپس شکل جبهه‌های موج پس از عبور را رسم کن.

پراش را به گسترده‌شدن مسیر موج ربط بده

وقتی موج از دهانه عبور می‌کند یا کنار مانع می‌گذرد، می‌تواند وارد ناحیهٔ هندسی سایه شود. میزان این گستردگی به مقایسهٔ مقیاس طول موج با اندازهٔ دهانه یا مانع بستگی دارد.

نسبت راهنما

طول موج λ ÷ عرض شکاف a؛ هرچه این نسبت بزرگ‌تر باشد، گستردگی پراش در مدل کیفی بیشتر است.

عرض شکاف را عمود بر حرکت موج بخوان

بعد مؤثر دهانه، پهنایی است که جبههٔ موج هنگام عبور با آن روبه‌رو می‌شود. طول کانال یا ضخامت دیواره را بدون دلیل جای عرض شکاف در مقایسه قرار نده.

دهانهٔ بزرگ را با مسیر تقریباً مستقیم رسم کن

وقتی عرض دهانه بسیار بزرگ‌تر از طول موج باشد، بیشتر جبههٔ موج پس از عبور تقریباً مسیر مستقیم دارد و خم‌شدن در نزدیکی لبه‌ها محدودتر دیده می‌شود. خطوط جبهه را با فاصلهٔ متناظر با طول موج رسم کن.

دهانهٔ هم‌اندازهٔ طول موج را منبع تازه ببین

اگر اندازهٔ دهانه با طول موج قابل مقایسه باشد، موج پس از شکاف گستردگی بیشتری نشان می‌دهد. در رسم کیفی، جبهه‌ها را خمیده‌تر و پخش‌شده‌تر نشان بده؛ تعداد یا فاصلهٔ جبهه‌ها را بی‌دلیل تغییر نده.

تغییر بسامد را از تغییر محیط جدا کن

در محیط ثابت، تغییر بسامد منبع طول موج را تغییر می‌دهد چون سرعت انتشار به مدل محیط مربوط است. اگر محیط نیز عوض شود، ابتدا سرعت و طول موج جدید را مشخص کن و سپس میزان پراش را مقایسه کن.

نمونهٔ مقایسه‌ای

دو موج در یک محیط از شکاف یکسان می‌گذرند. اگر طول موج اول دو برابر طول موج دوم باشد، نسبت λ/a برای موج اول بزرگ‌تر است؛ بنابراین در تحلیل کیفی، موج اول پراش بیشتری نشان می‌دهد.

مانع و شکاف را با مقیاس مشترک تحلیل کن

کنار یک مانع نیز ورود موج به پشت لبه‌ها با اندازهٔ مانع نسبت به طول موج مرتبط است. عبارت «موج از مانع عبور می‌کند» را جای توضیح خم‌شدن و ورود به ناحیهٔ پشت مانع ننویس.

پراش را با شکست اشتباه نگیر

در شکست، موج از مرز دو محیط عبور می‌کند و تندی یا طول موج می‌تواند تغییر کند. در پراش، تمرکز بر گسترده‌شدن موج در لبه یا دهانه است. وجود خم‌شدن مسیر به‌تنهایی برای نام‌گذاری کافی نیست؛ ساختار مسئله را بخوان.

پراش و تداخل می‌توانند همراه شوند

در الگوهای چندشکافی، موج‌های رسیده از مسیرهای مختلف می‌توانند تداخل کنند و پوش پراش نیز روی توزیع شدت اثر بگذارد. اگر سؤال فقط تحلیل کیفی یک شکاف را می‌خواهد، جزئیات فراتر را وارد پاسخ نکن.

کنترل نهایی را با نسبت انجام بده

بعد از نتیجه‌گیری، نسبت λ/a را دوباره مقایسه کن: آیا تغییر ادعاشده واقعاً این نسبت را بزرگ‌تر کرده است؟ برای رابطهٔ موج از نوسان و موج و برای برهم‌نهی از تداخل موج کمک بگیر.