تجربة حيود الليزر (Laser Diffraction Experiment)

هدف التجربة

دراسة ظاهرة حيود الضوء باستخدام مصدر ليزر، والتحقق من الطبيعة الموجية للضوء، وتحديد الطول الموجي لليزر أو عرض الشق المستخدم في التجربة.

الأدوات المستخدمة

1. مصدر ليزر (Laser Source)
2. شق مفرد أو شقين (Single Slit / Double Slit)
3. شاشة بيضاء
4. مسطرة مترية
5. حامل تثبيت

 النظرية

عند مرور ضوء الليزر عبر شق ضيق، ينتشر الضوء خلف الشق مكونًا نمطًا من الأهداب المضيئة والمعتمة على الشاشة، وتُعرف هذه الظاهرة باسم حيود الضوء.

في حالة الشق المفرد، تتحقق شروط الأهداب المعتمة وفق العلاقة:

a sin θ = m λ

حيث:

• a : عرض الشق
• θ : زاوية الحيود
• m : رتبة الهدب (1, 2, 3, …)
• λ : الطول الموجي لليزر

وبتقريب الزوايا الصغيرة:

sin θ ≈ tan θ = y / D

إذًا تصبح المعادلة:

λ = (a × y) / (m × D)

خطوات العمل

1. ثبت مصدر الليزر بحيث يكون الشعاع أفقيًا وموجهًا نحو الشق.
2. ضع الشق على مسافة مناسبة من الليزر.
3. ثبت الشاشة على مسافة D من الشق.
4. شغل الليزر ولاحظ نمط الحيود على الشاشة.
5. قِس المسافة y بين الهدب المركزي وأحد الأهداب المعتمة.
6. كرر القياسات لعدة رتب m.

جدول القراءات

النتائج والمناقشة

من خلال القيم المقاسة يمكن حساب الطول الموجي لليزر، ومقارنته بالقيمة النظرية المعروفة. أي اختلاف قد يعود إلى أخطاء القياس أو عدم دقة محاذاة الجهاز.

الاستنتاج

تؤكد هذه التجربة أن الضوء يمتلك خواص موجية، ويُظهر حيودًا واضحًا عند مروره عبر فتحات ضيقة، كما يمكن استخدامها لتحديد الطول الموجي بدقة جيدة.