نمط موير

يُعدّ التموج الخطي أحد أنواع أنماط التموج، وهو نمط يظهر عند تراكب طبقتين شفافتين تحتويان على أنماط معتمة مترابطة. ويحدث التموج الخطي عندما تتكون الأنماط المتراكبة من خطوط مستقيمة أو منحنية. وعند تحريك أنماط الطبقات، تتغير أنماط التموج أو تتحرك بسرعة أكبر، ويُطلق على هذا التأثير اسم تسريع التموج البصري.

يتم إنشاء أنماط تموجات خطية أكثر تعقيدًا إذا كانت الخطوط منحنية أو غير متوازية تمامًا.

يُعدّ التداخل الشكلي أحد أنواع أنماط التداخل التي تُظهر ظاهرة تكبير التداخل. ^{[ 6 ] [ 7 ]} يُعتبر التداخل الشكلي أحادي البعد حالةً مُبسّطةً من التداخل الشكلي ثنائي الأبعاد. قد تظهر الأنماط أحادية البعد عند وضع طبقة معتمة تحتوي على خطوط أفقية شفافة دقيقة فوق طبقة تحتوي على شكل مُعقّد يتكرر دوريًا على طول المحور الرأسي .

تُصنع أنماط التداخل (المواريه) التي تكشف عن أشكال معقدة، أو تسلسلات من الرموز المدمجة في إحدى الطبقات (على شكل أشكال مضغوطة متكررة دوريًا)، باستخدام تقنية التداخل الشكلي، والتي تُسمى أيضًا أنماط التداخل الشريطي . من أهم خصائص التداخل الشكلي قدرته على تكبير الأشكال الصغيرة على طول أحد المحورين أو كليهما، أي التمديد. ومن الأمثلة الشائعة ثنائية الأبعاد على تكبير التداخل، رؤية سياج شبكي من خلال سياج شبكي آخر بنفس التصميم. إذ تظهر البنية الدقيقة للتصميم بوضوح حتى من مسافات بعيدة.

لنفترض وجود نمطين لهما نفس الخطوة p ، ولكن النمط الثاني مُدار بزاوية α . عند النظر من بعيد، يمكننا أيضًا رؤية خطوط داكنة وأخرى فاتحة: الخطوط الفاتحة تُقابل خطوط العقد ، أي الخطوط التي تمر عبر تقاطعات النمطين.

إذا نظرنا إلى خلية من الشبكة المتكونة، يمكننا أن نرى أنها معين بأضلاعها الأربعة التي تساوي d = ⁠ p / sin α ⁠ ؛ (لدينا مثلث قائم الزاوية وتره هو d والضلع المقابل للزاوية α هو p ).

الخلية الأساسية لـ "الشبكة"؛ " ligne claire " تعني "الخط الباهت".

تأثير تغيير الزاوية

الخطوط الباهتة تُمثل القطر الصغير للمعين. وبما أن الأقطار هي منصفات الأضلاع المتجاورة، نلاحظ أن الخط الباهت يصنع زاوية تساوي α / 2 مع العمودي على كل خط من خطوط الشكل .

بالإضافة إلى ذلك، المسافة بين خطين باهتين هي D ، أي نصف القطر الأطول. القطر الأطول 2D هو وتر مثلث قائم الزاوية، وضلعا الزاوية القائمة هما d (1 + cos α ) و p . تنص نظرية فيثاغورس على ما يلي :$${\displaystyle (2D)^{2}=d^{2}(1+\cos \alpha )^{2}+p^{2}}$$ إنه: $${\displaystyle {\begin{aligned}(2D)^{2}&={\frac {p^{2}}{\sin ^{2}\alpha }}(1+\cos \alpha )^{2}+p^{2}\\[5pt]&=p^{2}\cdot \left({\frac {(1+\cos \alpha )^{2}}{\sin ^{2}\alpha }}+1\right)\end{aligned}}}$$ هكذا $${\displaystyle {\begin{aligned}(2D)^{2}&=2p^{2}\cdot {\frac {1+\cos \alpha }{\sin ^{2}\alpha }}\\[5pt]D&={\frac {\frac {p}{2}}{\sin {\frac {\alpha }{2}}}}.\end{aligned}}}$$

التأثير على الخطوط المنحنية

عندما تكون قيمة α صغيرة جدًا ( α < π / 6 ) ، يمكن إجراء التقريبات التالية للزوايا الصغيرة :$${\displaystyle {\begin{aligned}\sin \alpha &\approx \alpha \\\cos \alpha &\approx 1\end{aligned}}}$$ هكذا $${\displaystyle D\approx {\frac {p}{\alpha }}.}$$

يمكننا أن نرى أنه كلما صغرت قيمة α ، زادت المسافة بين الخطوط الباهتة؛ عندما يكون كلا النمطين متوازيين ( α = 0 )، تكون المسافة بين الخطوط الباهتة لانهائية (لا يوجد خط باهت).

وبالتالي، هناك طريقتان لتحديد قيمة α : من خلال اتجاه الخطوط الباهتة ومن خلال تباعدها. $${\displaystyle \alpha \approx {\frac {p}{D}}}$$ إذا اخترنا قياس الزاوية، فإن الخطأ النهائي يتناسب طرديًا مع خطأ القياس. أما إذا اخترنا قياس المسافة، فإن الخطأ النهائي يتناسب عكسيًا مع المسافة. لذا، بالنسبة للزوايا الصغيرة، يُفضّل قياس المسافة.

في فنون الطباعة وما قبل الطباعة ، تعتمد التقنية المعتادة لطباعة الصور الملونة بالكامل على تركيب شاشات الطباعة النصفية . وهي عبارة عن أنماط نقطية مستطيلة منتظمة - غالبًا أربعة منها، مطبوعة بألوان السماوي والأصفر والأرجواني والأسود. لا مفر من ظهور نمط تموجات لونية، ولكن في الظروف المناسبة يكون النمط "مُحكمًا"؛ أي أن التردد المكاني للتموجات يكون عاليًا جدًا بحيث لا يُلاحظ. في فنون الطباعة، يُشير مصطلح "التموجات اللونية" إلى نمط تموجات لونية واضح للغاية . يتضمن جزء من فن ما قبل الطباعة اختيار زوايا الشاشة وترددات الطباعة النصفية التي تُقلل من التموجات اللونية. لا يُمكن التنبؤ بوضوح التموجات اللونية بشكل كامل. قد تُنتج نفس مجموعة الشاشات نتائج جيدة مع بعض الصور، ولكنها تُظهر تموجات لونية واضحة مع صور أخرى.

تظهر ظاهرة التموج القوية في هذه الصورة لريش الببغاء (أكثر وضوحًا في الصورة بالحجم الكامل).

نمط مويريه يظهر فوق قفص في حديقة حيوان سان فرانسيسكو

تظهر أنماط التداخل (المواريه) عادةً على شاشات التلفزيون عندما يرتدي الشخص قميصًا أو سترة بنسيج أو نقش معين، مثل سترة بنقشة مربعات هاوندستوث . ويعود ذلك إلى المسح المتداخل في أجهزة التلفزيون والكاميرات غير السينمائية، والذي يُعرف باسم "التداخل الخطي" . ومع حركة الشخص، يصبح نمط التداخل واضحًا للغاية. ولهذا السبب، يُنصح مذيعو الأخبار وغيرهم من المهنيين الذين يظهرون بانتظام على شاشة التلفزيون بتجنب الملابس التي قد تُسبب هذا التأثير.

غالباً ما تظهر أنماط التداخل (المواريه) في صور شاشة التلفاز الملتقطة بكاميرا رقمية . ولأن كلاً من شاشة التلفاز والكاميرا الرقمية تستخدمان تقنية المسح الضوئي لإنتاج أو التقاط الصور بخطوط مسح أفقية، فإن تداخل هذه الخطوط هو ما يُسبب ظهور أنماط التداخل. ولتجنب هذه الظاهرة، يمكن توجيه الكاميرا الرقمية بزاوية 30 درجة بالنسبة لشاشة التلفاز.

يُستخدم تأثير التداخل في منارات الشاطئ المعروفة باسم "علامات إينوجون الإرشادية" أو "أضواء إينوجون"، والتي تُصنّعها شركة إينوجون ليسنس إيه بي السويدية، لتحديد المسار الأكثر أمانًا للسفن المتجهة إلى الأهوسة والمرافئ والموانئ، أو للإشارة إلى المخاطر تحت الماء (مثل خطوط الأنابيب أو الكابلات). يُنشئ تأثير التداخل أسهمًا تُشير إلى خط وهمي يُحدد الخطر أو خط المرور الآمن؛ وعندما يعبر الملاحون فوق هذا الخط، تبدو الأسهم على المنارة وكأنها أشرطة عمودية قبل أن تعود إلى أسهم تُشير في الاتجاه المعاكس. ^{[ ٨ ] [ ٩ ] [ ١٠ ]} يوجد مثال على ذلك في المملكة المتحدة على الشاطئ الشرقي لساوثامبتون ووتر ، مقابل مصفاة فولي للنفط ( ٥٠°٥١′٢١.٦٣″ شمالاً ١°١٩′٤٤.٧٧″ غرباً / ٥٠.٨٥٦٠٠٨٣° شمالاً ١.٣٢٩١٠٢٨° غرباً / ٥٠.٨٥٦٠٠٨٣؛ -١.٣٢٩١٠٢٨ ). ^{[ ١١ ]} يمكن استخدام منارات مماثلة ذات تأثير موير لتوجيه البحارة إلى نقطة المنتصف لجسر قادم؛ فعندما تكون السفينة محاذية لخط المنتصف، تظهر خطوط عمودية. تُستخدم أضواء إينوجون في المطارات لمساعدة الطيارين على الأرض في البقاء على خط المنتصف أثناء الرسو. ^{[ ١٢ ]}

في الصناعات التحويلية ، تُستخدم هذه الأنماط لدراسة الإجهاد المجهري في المواد: فمن خلال تشويه شبكة بالنسبة لشبكة مرجعية وقياس نمط التداخل، يمكن استنتاج مستويات الإجهاد وأنماطه. وتُعد هذه التقنية جذابة لأن حجم نمط التداخل أكبر بكثير من الانحراف الذي يُسببه، مما يُسهّل عملية القياس.

يمكن استخدام تأثير موير في قياس الإجهاد : كل ما على المشغل فعله هو رسم نمط على الجسم، ووضع النمط المرجعي فوق النمط المشوه على الجسم المشوه.

يمكن الحصول على تأثير مماثل من خلال تراكب صورة ثلاثية الأبعاد للكائن على الكائن نفسه: الصورة الثلاثية الأبعاد هي الخطوة المرجعية، والاختلاف مع الكائن هو التشوهات، والتي تظهر على شكل خطوط باهتة وداكنة.

توفر بعض برامج مسح الصور الحاسوبية مرشحًا اختياريًا ، يُسمى مرشح "إزالة التشويش"، لإزالة تشوهات نمط التداخل التي قد تنتج عند مسح الصور المطبوعة بتقنية الطباعة النصفية لإنتاج صور رقمية. ^{[ 13 ]}

تستغل العديد من الأوراق النقدية ميل الماسحات الضوئية الرقمية إلى إنتاج أنماط مويريه من خلال تضمين تصميمات دائرية أو متموجة دقيقة من المحتمل أن تظهر نمط مويريه عند مسحها ضوئيًا وطباعتها. ^{[ 14 ]}

في المجهر فائق الدقة ، يمكن استخدام نمط موير للحصول على صور بدقة أعلى من حد الانعراج ، باستخدام تقنية تُعرف باسم مجهر الإضاءة المهيكلة . ^{[ 2 ]}

في المجهر النفقي الماسح ، تظهر أهداب موير إذا كانت الطبقات الذرية السطحية ذات بنية بلورية مختلفة عن بنية البلورة الأساسية. قد يعود ذلك، على سبيل المثال، إلى إعادة بناء سطح البلورة، أو عند وجود طبقة رقيقة من بلورة ثانية على السطح، مثل طبقة أحادية ^{[ 15 ] [ 16 ]} ، أو طبقة مزدوجة من الجرافين ^{[ 17 ]} ، أو بنية فان دير فالس غير المتجانسة من الجرافين و hBN ^{[ 18 ] [ 19 ]} ، أو هياكل نانوية من البزموت والأنتيمون ^{[ 20 ]} .

في المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، يمكن رؤية أهداب موير الانتقالية كخطوط تباين متوازية تتشكل في تصوير TEM ذي التباين الطوري نتيجة لتداخل مستويات الشبكة البلورية المتداخلة، والتي قد تختلف في تباعدها و/أو اتجاهها. ^{[ 21 ]} معظم ملاحظات تباين موير المذكورة في الأدبيات العلمية تم الحصول عليها باستخدام تصوير التباين الطوري عالي الدقة في TEM. مع ذلك، عند استخدام تصوير المجهر الإلكتروني الماسح النافذ ذي المجال المظلم الحلقي عالي الزاوية المصحح لانحراف المجس (HAADF-STEM)، نحصل على تفسير أكثر مباشرة لبنية البلورة من حيث أنواع الذرات ومواقعها. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

عندما يتم تنمية الجرافين على سطح (111) من الإيريديوم، يمكن اعتبار تعديل ارتفاعه ذو الطول الموجي الطويل بمثابة نمط مويريه ناتج عن تراكب الشبكتين السداسيتين غير المتطابقتين.

نمط موير الناتج عن تراكب شبكتين من الجرافين ملتويتين بزاوية 4 درجات

في فيزياء المادة المكثفة، تُناقش ظاهرة التداخل (مويرا) عادةً في المواد ثنائية الأبعاد . يحدث هذا التأثير عند وجود عدم تطابق بين معامل الشبكة أو زاوية الطبقة ثنائية الأبعاد ومعامل الشبكة أو زاوية الطبقة الأساسية، ^{[ 15 ] [ 16 ]} أو طبقة ثنائية الأبعاد أخرى، كما هو الحال في البنى غير المتجانسة للمواد ثنائية الأبعاد. ^{[ 19 ] [ 20 ]} تُستغل هذه الظاهرة كوسيلة لهندسة البنية الإلكترونية أو الخصائص البصرية للمواد، ^{[ 23 ]} والتي يُطلق عليها البعض اسم مواد التداخل. وقد أدت التغيرات الكبيرة في الخصائص الإلكترونية عند لف طبقتين ذريتين، بالإضافة إلى إمكانية استخدامها في التطبيقات الإلكترونية، إلى تسمية هذا المجال بـ "التويترونيكس" . ومن الأمثلة البارزة على ذلك طبقة الجرافين الملتوية ثنائية الطبقات ، والتي تُشكل نمط تداخل، وتُظهر عند زاوية سحرية معينة خاصية التوصيل الفائق وخصائص إلكترونية مهمة أخرى. ^{[ 24 ]}

في علم المواد ، من الأمثلة المعروفة التي تُظهر تباين مويريه الأغشية الرقيقة ^{[ 25 ]} أو الجسيمات النانوية من النوع MX (حيث M = Ti، Nb؛ X = C، N) المتداخلة مع مصفوفة أوستنيتية. يتميز كل من الطورين، MX والمصفوفة، ببنية بلورية مكعبة مركزية الوجوه وعلاقة توجيه مكعب على مكعب. ومع ذلك، فإنهما يعانيان من عدم تطابق شبكي كبير يتراوح بين 20 و24% (بناءً على التركيب الكيميائي للسبيكة)، مما يُنتج تأثير مويريه. ^{[ 22 ]}

تم استكشاف تأثير مويريه كوسيلة لتمكين تتبع التفاعل في واجهات المستخدم الملموسة ^{[ 26 ]} . من خلال تراكب طبقات منقوشة، عادةً ما تكون إحداها ثابتة والأخرى متحركة، تُنتج الإزاحات الفيزيائية الصغيرة أنماط تداخل مُضخّمة بصريًا. يمكن مراقبة هذه الأنماط بشكل سلبي باستخدام طرق بصرية، مثل الكاميرات القياسية، لاكتشاف الحركات الدقيقة دون الحاجة إلى إلكترونيات مُدمجة. يتيح هذا النهج إنشاء آليات إدخال سلبية عالية الدقة، مثل أشرطة التمرير والمقابض والأقراص، والتي تتميز بمقاومتها لزوايا الرؤية وتشوه المنظور. ونتيجةً لذلك، يدعم تأثير مويريه تتبعًا دقيقًا ومنخفض التكلفة في الأنظمة التفاعلية، مما يوفر حلاً مبتكرًا لإدخال المستخدم الملموس والمكاني.

إذا كانت نبضات أحد المسارين تتوافق مع موقع نقطة أو خط أسود في الفضاء، ونبضات المسار الآخر تتوافق مع النقاط التي تلتقط فيها الكاميرا الضوء، ولأن الترددات ليست متطابقة تمامًا ولا متزامنة بشكل مثالي، فإن النبضات (أو العينات) ستتقارب في بعض اللحظات وتتباعد في لحظات أخرى. كلما تقاربت النبضات، كان الموضع أغمق، وكلما تباعدت، كان أفتح. والنتيجة دورية، تمامًا كما في نمط التداخل الرسومي.