PROPAGATION D’UNE ONDE
Lumineuse
انتشار موجة ضوئية
إعداد : الأستاذ محمد العمراوي
قوس قزح هو ظاهرة بصرية تحدث في السماء وتظهر الطيف المستمر لضوء الشمس.
الوضعية المشكلة
ملاحظات عند تغيير عرض الشق قبل الحصول على عرض الشق المناسب لاثبات ظاهرة الحيود.
1 . ماذا تلاحظ على الشاشة عندما يصبح عرض الشق كبيرًا؟
2. ماذا تلاحظ على الشاشة عندما يصبح عرض الشق صغيرًا؟
3. اذكر مبدأ الانتشار المستقيم للضوء. هل تم التحقق منه؟
4. هل واجهت مثل هذه الظاهرة في حالة الموجات الميكانيكية؟
5. اذكر اسم هذه الظاهرة.
6. ماذا يمكن أن نستنتج عن طبيعة الضوء؟
ب - استثمار :
1 . عندما يكون عرض الشق كبيرا نلاحظ ظهور بقعة ضوئية لامعة واحدة بعد اجتياز الشق، وعلى استقامة واحدة مع الشق. يمكن تفسير ذلك بالمبدأ الانتشار المستقيمي للضوء.
2. نلاحظ أن هناك تغير في اتجاه الأشعة الضوئية، بحيث يمكن أن تصل إلى أماكن توجد خلف الحاجز، مكونة بقع ذات إضاءة قصوى (أهذاب لامعة)، تفصل بينها بقع مظلمة (أهذاب مظلمة).
تصحيح الاستثمار
3. مبدأ الانتشار المستقيمي للضوء ينص على أن الضوء ينتشر في خط مستقيم داخل وسط شفاف متجانس، مثل الهواء أو الزجاج الأملس. يمكن ملاحظة هذا المبدأ من خلال كيفية سير الأشعة الضوئية.
4. و 5. نعم، واجهنا مثل هذه الظاهرة في حالة عند حيود موجة ميكانيكية على سطح الماء في حوض الموجات وتسمى ب ظاهرة الحيود.
6. نستنتج أن للضوء طبيعة موجية.
إذا اعتمدنا فقط على مبدأ الانتشار المستقيمي للضوء، فلا يمكننا تفسير الشكل المحصل عليه في الشاشة، وإنما كان يجب الحصول على دائرة واحدة مضيئة فقط ( كما هو مبين أعلاه).
استنتاج
ومن خلال التشابه مع الموجات الميكانيكية، يُعتبر أن الضوء له جانب موجي.
كما هو الشأن لحيود موجة ميكانيكية على سطح الماء في حوض الموجات، يتم حيود الضوء الضوء بواسطة حواجز، بها فتحات مختلفة الشكل وصغيرة القد ( الشق) جعلت الضوء يصل إلى أماكن ورائها، بحيث تتصرف هذه الأخيرة كمنابع ضوئيةوهمية، مما جعل تسميتها بظاهرة حيود الضوء. مما يثبت أن للضوء طبيعة موجية.
خلاصة
2 - النموذج الموجي للضوء
توصل مجموعة من العلماء أن الضوء موجة مستعرضة، وأن التشوه الحاصل الذي ينتشر عبارة عن مجال كهربائي مرفق بمجال مغنطيسي، مما جعل تسميتها موجة كهرمغنطيسية .
اا - خصائص الموجة الضوئية :
نسمي ضوء أحادي اللون كل ضوء لا يتبدد ( أنظر الشكل) بعد اجتيازه لموشور ، ونقرن كل ضوء أحادي الللون بموجة ضوئية أحادية اللون .
وهي موجة متوالية جيبية تتميز ب :
الدور T والتردد N حيث : N=1/T
الدورية المكانية تتميز بطول الموجة وتتعلق بوسط الانتشار .
سرعة الانتشار وتتعلق بوسط الانتشار .
2. المجال المرئي للموجات الضوئية.
400 nm
800 nm
الأشعة غاما
الأشعة X
U V
الأشعة تحت الحمراء
I R
الموجات الهرتزية
10 nm
0.1 nm
1 um
إن عين الإنسان حساسة للموجات الضوئية ذات الطيف المرئي الذي يتدرج من البنفسجي إلى الأحمر، والذي يحده الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.
3. وسط انتشار الضوء
نضيء جرس شفاف على شكل ناقوس بعد إفراغه من الهواء، بواسطة شعاع ضوئي أحادي اللون كما هو مبين الشكل جانبه.
أ- نشاط تجريبي :
1- ماذا تلاحظ ؟
2- ماذا تستنتج ؟
مضخة مفرغة للهواء
1. نلاحظ أن ضوء الليزر يجتاز الإناء الزجاجي الشفاف من الذاخل، ما يعني أن الضوء قد انتشر في الفراغ.
الحل :
2. نستنتج أن الضوء عبارة عن موجة تنتشر في الأوساط الشفافة سواءا المادية أو الغير مادية.
ب - خلاصة :
الضوء عبارة عن موجة كهرمغنطيسية، تنتشر في جميع الأوساط الشفافة المادية والغير مادية، وذلك بسرعات مختلفة.
سرعة انتشار الضوء في الفراغ
سرعة الموجات الضوئية في الفراغ ثابتة عالميا، وتساوي تقريبا :
c = 3*10^(8)
وتعرف سرعة انتشار الضوء في الفراغ بالعلاقة التالية :
سرعة انتشار الموجة الضوئية في وسط مادي وشفاف نرمز لها ب v وتكون أصغر من قيمة سرعة انتشار الضوء في الفراغ C ، أي أن : V < C . ويعبر عنها بالعلاقة التالية :
v =
ااا - دراسة حيود موجة ضوئية أحادية اللون :
1- نشاط تجريبي :
نضيء شقًا بعرض 𝒂 متغير يقع على مسافة 𝑫=𝟏.𝟓𝒎 من شاشة E، بواسطة شعاع ليزر بطول موجي 𝝀=𝟔𝟖𝟕 nm نانومتر. نقوم بتغيير عرض الشق 𝒂، ونقيس قيم 𝑳 عرض البقعة المركزية، ونحصل على الجدول أسفله.
شق عـــــــــرضه
البقعة المركزيــــــة
1- الفارق الزاوي 𝜭 هو الزاوية التي تُرى من خلالها نصف البقعة المركزية من الشق. مع العلم أنه بالنسبة للزوايا الصغيرة 𝜭، فإن 𝒕𝒂𝒏 𝜭≈𝜭.
بين أن 𝜭=𝑳/𝟐𝑫.
باستخدام نتيجة السؤال السابق، أكمل ملأ الجدول السابق.
1 - لنبين أن : ϴ = L/2D
من خلال الشكل نكتب : tan(ϴ) = (L⁄2)/D = L/2D
وبما أن قيمة ϴ صغيرة فإن : tan ϴ≈ϴ
إذن : ϴ = L/2D
الحل
2 - ملأ الجدول
باستعمال الجدول السابق نحصل على المنحنى المبين جانبه.
أ - ما طبيعة هذه المنحنى .
ب - أحسب k المعامل الموجه لهذا المنحنى.
ج - استنتج علاقة بين L و D وλ و a .
Vا – تبدد الموجة الضوئية :
1 – معامل الانكسار :
2- قوانين ديكارت للانكسار :
3 – تـــــمـــريـــن تــطــــبــيــقي
4 – العلاقات المميزة للموشور
الموشور هو وسط شفاف ومتجانس، محدد بواسطة مستويين مائلين يشكلان بينهما زاوية A تُسمى زاوية الموشور أو رأس الموشور.
أ – تعريف الموشور
ب – نشاط
نرسل شعاعًا ضوئيا أحادي اللون صادرًا من مصدر الليزر إلى وجه الموشور (كما هو موضح في الشكل المقابل).
ج – خـــــلاصــــة
5 – تـبــدد الضـــوء الأبــيـــض بـــواسـطــة مــــوشــــور
أ – نشاط
نرسل شعاعًا من الضوء الأبيض إلى وجه الهرم (كما هو موضح في الشكل أدناه).
ب – استثمار
تــــــــمـــــريــــن 1 :
الحل
امتحان الباكالوريا شعبة العلوم الحياة والأرض يونيو 2020
تــتــــمــــــــــــــــــة
تــتــــمــــــــــــــــــة
امتحان الباكالوريا شعبة علوم الحياة والأرض يونيو 2018
تنتشر الموجات المیكانیكیة في الأوساط المادیة فقط ، وتزداد سرعة انتشارھا مع كثافة الوسط المادي.
تحدید سرعة انتشار موجة فوق الصوتیة في سائل
تــتــــمــــــــــــــــــة
تــتــــمــــــــــــــــــة
قد تجدون الحــــــل مفصل بعد أيام في الموقع
وما توفيقي إلا بالله