تأثير تالبوت

تأثير تالبوت هو تأثير حيود رُصد لأول مرة عام 1836 على يد هنري فوكس تالبوت . ^{[ 1 ]} عندما تسقط موجة مستوية على محزز حيود دوري ، تتكرر صورة المحزز على مسافات منتظمة من مستوى المحزز. تُسمى المسافة المنتظمة طول تالبوت ، وتُسمى الصور المتكررة صورًا ذاتية أو صور تالبوت. علاوة على ذلك، عند نصف طول تالبوت، تظهر صورة ذاتية أيضًا، ولكن بإزاحة طورية مقدارها نصف دورة (أي أنها تُزاح جانبيًا بمقدار نصف عرض دورة المحزز). عند أجزاء منتظمة أصغر من طول تالبوت، يمكن أيضًا ملاحظة صور فرعية. عند ربع طول تالبوت، يتقلص حجم الصورة الذاتية إلى النصف، وتظهر بنصف دورة المحزز (وبالتالي يُرى ضعف عدد الصور). عند ثُمن طول تالبوت، يتم تقليل دورة وحجم الصور إلى النصف مرة أخرى، وهكذا دواليك، مما يُنشئ نمطًا كسريًا من الصور الفرعية ذات الحجم المتناقص باستمرار، والذي يُشار إليه غالبًا باسم سجادة تالبوت . ^{[ 2 ]} تُستخدم تجاويف تالبوت لدمج حزم الليزر المتماسكة .

أظهر اللورد رايلي أن تأثير تالبوت كان نتيجة طبيعية لانعراج فرينل وأن طول تالبوت يمكن إيجاده من خلال الصيغة التالية (الصفحة 204): ^{[ 3 ]}

${\displaystyle z_{\text{T}}={\frac {\lambda }{1-{\sqrt {1-{\frac {\lambda ^{2}}{a^{2}}}}}}},}$

أين${\displaystyle a}$هي دورة محزز الحيود و${\displaystyle \lambda }$يمثل طول موجة الضوء الساقط على المحزز.${\displaystyle \lambda \ll a}$، يُعطى طول تالبوت تقريبًا بالصيغة التالية:

${\displaystyle z_{\text{T}}\approx {\frac {2a^{2}}{\lambda }}.}$

نظراً للطبيعة الموجية الكمومية للجسيمات ، فقد لوحظت تأثيرات الحيود أيضاً مع الذرات ، وهي تأثيرات مشابهة لتلك التي تحدث في حالة الضوء. أجرى تشابمان وزملاؤه تجربةً تم فيها تمرير حزمة متوازية من ذرات الصوديوم عبر محززين حيود (استُخدم الثاني كقناع) لملاحظة تأثير تالبوت وقياس طول تالبوت. ^{[ 6 ]} كان متوسط ​​سرعة الحزمة...1000  م/ث، وهو ما يتوافق مع طول موجة دي برولي .${\displaystyle \lambda _{\text{dB}}}$= 0.017 نانومتر . أُجريت تجربتهم باستخدام محززات 200 و 300 نانومتر ، مما أسفر عن أطوال تالبوت 4.7 و 10.6 مليمتر على التوالي. وقد أظهر ذلك أنه بالنسبة لحزمة ذرية ذات سرعة ثابتة، باستخدام${\displaystyle \lambda _{\text{dB}}}$، ويمكن إيجاد طول تالبوت الذري بنفس الطريقة.

ينتج تأثير تالبوت غير الخطي عن التصوير الذاتي لنمط الشدة الدوري المتولد على سطح الخرج لبلورة _LiTaO3 المستقطبة دوريًا . وقد تم دراسة كل من تأثيرات تالبوت غير الخطية الصحيحة والكسرية. ^{[ 7 ]}

في معادلة شرودنغر غير الخطية التكعيبية${\displaystyle i{\frac {\partial \psi }{\partial z}}+{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\psi }{\partial x^{2}}}+|\psi |^{2}\psi =0}$^{[ 8 ]} تم رصد تأثير تالبوت غير الخطي للأمواج الشاذة عددياً.

تم رصد تأثير تالبوت غير الخطي أيضًا في أمواج الجاذبية السطحية الخطية وغير الخطية، وحتى شديدة اللاخطية . في التجربة، لاحظ الفريق اختفاء الأنماط الدورية ذات الترددات العالية عند مسافة تالبوت الجزئية. يؤدي ازدياد انحدار الموجة إلى انحرافات عن النظرية غير الخطية المعروفة، فعلى عكس الإحياء الدوري الذي يحدث في النظامين الخطي وغير الخطي، تُظهر قمم الموجة في الأنظمة شديدة اللاخطية تسارعًا ذاتيًا، يليه تباطؤ ذاتي عند نصف مسافة تالبوت، مُكملةً بذلك انتقالًا سلسًا لسلسلة النبضات الدورية بمقدار نصف دورة. ^{[ 9 ]}

يمكن استخدام تأثير تالبوت البصري في تطبيقات التصوير للتغلب على حد الانعراج (على سبيل المثال في مجهر التألق بالإضاءة المنظمة ). ^{[ 10 ]}

علاوة على ذلك، فإن قدرتها على توليد أنماط دقيقة للغاية تعد أيضًا أداة قوية في الطباعة الحجرية تالبوت . ^{[ 11 ]}

يُستخدم تجويف تالبوت لمزامنة طور مجموعات الليزر. ^{[ 12 ]}

في ديناميكا الموائع التجريبية ، تم تطبيق تأثير تالبوت في قياس التداخل تالبوت لقياس الإزاحات ^{[ 13 ] [ 14 ]} ودرجة الحرارة ^{[ 15 ] [ 16 ]} ، وتم استخدامه مع التألق المستحث بالليزر لإعادة بناء الأسطح الحرة ثلاثية الأبعاد ^{[ 17 ]} وقياس السرعة ^{[ 18 ] .}

• بكسل حساس للزاوية

• ورقة تالبوت البحثية لعام 1836 عبر كتب جوجل
• ورقة رايلي البحثية لعام 1881 متوفرة عبر كتب جوجل
• رسالة البكالوريوس لروب وايلد (ملف PDF)
• تم رصد تأثير تالبوت عبر الزمكان لأول مرة