نسخة الفيديو النصية
يمثل الشكل الآتي محصلة الشكل الموجي للموجات المنبعثة من مصدر ضوء متوهج. أي من الأشكال الآتية يمثل بشكل صحيح مجموعة الموجات المنبعثة من مصدر الضوء المتوهج؟
في هذا الشكل، الخط الأحمر بالأعلى هو محصلة الشكل الموجي. يمكننا التفكير فيه باعتباره الشكل الموجي النهائي أو الإجمالي بعد تجميع مجموعة من الأشكال الموجية معًا. والسؤال هو: أي من هاتين المجموعتين من الأشكال الموجية؛ المجموعة رقم واحد، أو المجموعة رقم اثنين، تمثل على الأرجح مجموعة الموجات الناتجة عن هذا الشكل الموجي النهائي؟
للإجابة عن هذا السؤال، يمكننا تذكر بعض المعلومات عن تداخل الموجات. كما نعلم، يمكن أن تتداخل الموجات تداخلًا بناء. يحدث هذا عندما تتحاذى قمم الموجات وقيعانها بحيث تكون للموجة الناتجة سعة كلية أكبر. ويمكن أيضًا أن تتداخل الموجات تداخلًا هدامًا. ويحدث هذا عندما يتحاذى قمة وقاع إحدى الموجات مع قاع وقمة موجة أخرى بالترتيب. وعندما تندمج هاتان الموجتان، تلغي كل منهما الأخرى. وبناء على العلاقة الطورية بين الموجتين المندمجتين، من الممكن أن تتراوح النتيجة من التداخل البناء الكامل إلى التداخل الهدام الكامل.
نحن نفكر في اندماج الموجات؛ لأن هذا الشكل الموجي، كما أخبرنا السؤال، يمثل اندماج هذه المجموعة من الموجات أو هذه المجموعة. لاحظ شيئًا بشأن جميع الموجات الموجودة في المجموعة واحد. جميع مجموعات القمم وجميع مجموعات القيعان متحاذية. ولذلك، ستتداخل هذه الموجات تداخلًا بناء، كما هو الحال هنا. وسيكون لمحصلة الشكل الموجي طول موجي محدد بوضوح. وفي الواقع، سيكون مماثلًا لأي موجة من موجات هذه المجموعة، إلا أن سعته ستكون أكبر عدة مرات من كل موجة من هذه الموجات على حدة.
بالنظر إلى الموجة الناتجة الفعلية، نلاحظ أولًا: أن سعتها لا تبدو ثابتة، وثانيًا: لا تزيد هذه السعة كثيرًا عن سعة أي من هذه الموجات السبع المنفردة. ونظرًا للإزاحة غير المنتظمة لهذه الموجة الناتجة، من غير المحتمل أن تكون ناتجة عن جمع كل هذه الموجات في المجموعة واحد. فهذا الجمع من شأنه أن يؤدي إلى محصلة شكل موجي أكثر تنظيمًا.
إذا نظرنا إلى المجموعة اثنين، فسنجد أن هذه الموجات يختلف بعضها عن بعض بشدة. فهي متباينة في الطول الموجي، والسعة، والطور. وعندما تندمج مثل هذه المجموعة المتباينة من الموجات معًا، نتوقع أن نحصل على ما يمكن تسميته محصلة الشكل الموجي غير المألوف، وهي تلك الموضحة باللون الأحمر. هذه المحصلة تساوي مجموع عدة موجات مختلفة.
وكملاحظة جانبية، نقول إن جميع الموجات الموجودة في المجموعة واحد مترابطة؛ لأن لها نفس الطول الموجي والعلاقة الطورية والعلاقة الاتجاهية. وهذه إحدى خصائص ضوء الليزر. لكن الموجات في المجموعة اثنين، التي ليس لها نفس الطول الموجي أو السعة أو الطور، توصف بأنها غير مترابطة. وهذه في الواقع إحدى خواص مصدر الضوء المتوهج. إذن، للإجابة عن السؤال، نختار المجموعة اثنين.
