مدخل الميناء: أمواج تنتشر

كيف تلعب مدخل الميناء

1. اختر اختبارًا واقرأ الطول الموجي أو الفتحة أو الزاوية في البطاقة.
2. استخدم ⁦sin θ = λ ÷ a⁩، مع ⁦θ⁩ مقيسة من الاتجاه المستقيم، و⁦λ = v·T⁩.
3. اكتب توقّعك واضغط ابدأ. يدور مقياس الأمواج من الاتجاه المستقيم حتى الجدار.
4. قارن الخطوط البرتقالية المتقطعة بالاتجاهات الهادئة، في الميناء وفي الرسم.

الحيود

الأمواج التي تعبر فتحة أو تلتف حول عائق لا تتابع في حزمة مستقيمة: بل تنتشر في الحيز خلفها. هذا هو الحيود. يعتمد مقدار انتشارها على الفتحة مقارنة بالطول الموجي. فتحة عرضها أطوال موجية كثيرة تُمرّر حزمة ضيقة نسبيًا؛ وفتحة عرضها نحو طول موجي واحد تنشر الأمواج كتموجات من نقطة واحدة. بعيدًا خلف فتحة عرضها ⁦a⁩ تكون الأمواج أقوى ما تكون في الاتجاه المستقيم وتخفت نحو الجانبين، مع اتجاهات هادئة حيث تُلغي الأمواج الآتية من أجزاء مختلفة من الفتحة بعضها؛ وأولها عند ⁦sin θ = λ ÷ a⁩. لهذا تستطيع سماع شخص خلف زاوية (أمواج الصوت بطول عرض باب تقريبًا) دون أن تراه (أمواج الضوء أقصر من جزء من ألف من المليمتر). ويستخدم مهندسو الموانئ القاعدة نفسها ليقرروا أين ترسو القوارب بهدوء خلف حاجز الأمواج.

نموذج تعليمي مركّز

يُرسم النمط كما يكون بعيدًا عن الفتحة: ارتفاع الأمواج ⁦|sin β ÷ β|⁩ مع ⁦β = π·a·sin θ ÷ λ⁩، وهو نفسه عند كل مسافة. لا تنعكس الأمواج عن الجدار ولا تفقد طاقة وهي تنتشر، وقاع البحر مستوٍ. تُرسم الأمواج مُبطّأة إلى قمة واحدة في الثانية. الإجابات ضمن ⁦‎2%⁩ صحيحة.