مبدأ هيجنز والحيود

 ان تراقب موجات المياه الهادئة وهي ترتطم برفق بإحدى الدعامات أو بأي عائق في طريقتها ؟ لو حدث ذلك فلا بد إنك لاحظت أن الموجات تبدو كما لو كانت تنحني حول الدعامة بدلاً من تكوين ظل واضح لها. وهناك حالة مناظرة لهذا كالمبينة في الشكل ((1 حيث نرى موجات مائية مستوية تم إثارتها بواسطة حوض التموجات وترتطم الموجات بحاجز به ثقب صغير. ثم تمر الموجات خلال الثقب وتنتشر لكي تملأ المنطقة الواقعة خلف الحاجز.

ويمكن ملاحظة هذا النوع من السلوك لا في حالة موجات المياه فحسب وإنما أيضاً في حالة موجات الصوت والموجات الكهرومغناطيسية. إنه سلوك مميز للموجات ويطلق عليه اسم خاص وهو الحيود:

تستطيع الموجات أن تنحني فيما وراء العوائق وتسمى هذه الظاهرة الحيود. وبعبارة أخرى فإن العوائق لا تتشكل لها ظلال حادة تماماً بواسطة الموجات الساقطة.

الشكل ((1: موجات مائية مستوية تسقط على ثقب في حاجز. ويتسبب الحيود في جعل الموجات تنتشر في المنطقة الواقعة وراء الحاجز كلها. ويلاحظ أنه عندما يصير الطول الموجي λ مساوياً بالتقريب لقطر الثقب فإن الحيود يكون أكثر وضوحاً.

وقد لجأ كريستيان هيجنز ــ وهو أحد معاصري نيوتن ــ أن يفترض ما يعرف الآن بمبدأ هيجنز لكي يفسر الحيود:

تعمل كل نقطة في جبهة الموجة كمصدر لمويجات صغيرة تنتشر في جميع الاتجاهات من تلك النقطة وذلك بسرعة الموجات في الوسط.

وجزء من قمة الموجة المبينة في الشكل ((1، مثلاً، يرتطم بالثقب الصغير في الحاجز مكوناً مصدراً موجياً جديداً. ونتيجة لذلك تنتشر الموجات نحو الخارج من الثقب حتى تملأ كل المنطقة الواقعة خلف الحاجز.