ينتج عن تسليط ضوء أحادي على شق مفرد نمط حيود يظهر على شكل شريطتين عريضتين ساطعتين متناظرتين حول مركز الشاشة، يحيط بهما عدد من الشرائط الدقيقة بالتناوب الفاتح والغامق.
شرح الظاهرة:
مبدأ هويغنز: ينص هذا المبدأ على أن كل نقطة على جبهة الموجة تُعد مصدرًا لموجات ثانوية جديدة تتداخل مع بعضها البعض.
التداخل البناء: عندما تتداخل الموجات الثانوية في طور متساوٍ، ينتج عن ذلك تداخل بناء، مما يؤدي إلى زيادة شدة الضوء في تلك النقطة.
التداخل الهدام: عندما تتداخل الموجات الثانوية في طور متعاكس، ينتج عن ذلك تداخل هدام، مما يؤدي إلى إلغاء شدة الضوء في تلك النقطة.
في حالة الشق الواحد:
ينطلق من كل نقطة على حافة الشق موجات ثانوية.
تتداخل هذه الموجات الثانوية مع بعضها البعض على الشاشة.
في مركز الشاشة، تتداخل جميع الموجات الثانوية في طور متساوٍ، مما ينتج عنه تداخل بناء وتكون بقعة ساطعة.
على جانبي المركز، تتداخل الموجات الثانوية في طور مختلف، مما ينتج عنه مناطق من التداخل البناء والتداخل الهدام، مما يؤدي إلى ظهور شرائط فاتحة وغامقة بالتناوب.
عوامل تؤثر على نمط الحيود:
طول الموجة للضوء: كلما كان طول الموجة أقصر، كلما كانت الشرائط الدقيقة أضيق.
عرض الشق: كلما كان عرض الشق أصغر، كلما كانت الشرائط الدقيقة أوسع.
المسافة بين الشق والشاشة: كلما زادت المسافة بين الشق والشاشة، كلما زاد اتساع الشرائط الدقيقة.
ملاحظة:
يصبح نمط الحيود أكثر وضوحًا كلما زاد عرض الشاشة.
يمكن ملاحظة نمط حيود الضوء باستخدام شعاع ليزر و شاشة.
أمثلة على تطبيقات حيود الشق الواحد:
مقياس الطيف: يستخدم لقياس أطوال الموجات للضوء.
مجهر الإلكترون: يستخدم لتصوير الأجسام الصغيرة جدًا.
الأقراص المضغوطة: تستخدم حيود الضوء لتخزين البيانات.