إنتشار موجة ضوئية
1- حيود الضوء .
1-1- مناولة :
جهاز لازر
حزمة لازر
حاجزدوفتحة عرضها a قابل للضبط
المسافة D
شاشة
2-1- ملاحظات :
- إذا كان عرض الفتحة a كبير، نلاحظ بقعة ضوئية واحدة على الشاشة .
- إذا كان عرض الفتحة a صغير جدا، نلاحظ على الشاشة عدة بقع مضيئة بشكل متتابع تتخللها بقع مضلمة ؛ تتصرف الفتحة كمنبع ضوئي وهمي ، نسمي هذه الظاهرة حيود الضوء .
شاشة
شاشة
3-1- خلاصة :
بالمماثلة مع حيود الموجات الميكانيكية على سطح الماء ، يتم حيود الضوء بواسطة فتحة صغيرة ، إذن الضوء عبارة عن موجات متوالية ويسمى هذا : المظهر الموجي للضوء .
2- خصائص الموجة الضوئية .
1-2- الموجة الضوئية أحادية اللون :
كل ضوء لا يتبدد بعد إجتيازه لموشور يسمى ضوء أحادي اللون حيث نقرن به موجة متوالية جيبية ترددها ν (دورها T=1/ν ) وسرعتها V .
مثال : اللازر ضوء أحادي اللون . أما الضوء الأبيض فهو ضوء متعدد الألوان .
2-2- سرعة إنتشار الضوء :
سرعة إنتشار الضوء في الفراغ هي c = 3.108 m.s-1 أما في وسط مادي شفاف معامل إنكساره n فينتشر الضوء بسرعة V (V < c) حيث :
بالنسبة لضوء أحادي اللون
بدون وحدة
(m/s)
(m/s)
- بعض قيم n :
) = 1,5زجاج n(
) = 1,33ماء n(
) فراغ n(
) ≈ 1 هواءn( ≈
3-2- التردد ν وطول الموجة λ :
كل ضوء أحادي اللون يمتاز بطول موجة λ وتردد ν وسرعة V حيث :
(m.s-1)
(Hz)
(m)
بالنسبة لضوء أحادي اللون يبقى التردد تابت عندما ينتقل الشعاع الضوئي من وسط إلى وسط آخر: (ν = cte).
مع :
4-2- مجال الموجات الضوئية المرئية في الفراغ :
- ملاحظات هامة :
- لون كل شعاع أحادي اللون يرتبط بتردده .
- لايتغير ν تردد شعاع أحادي اللون بتغير الوسط .
- تتعلق طول الموجة λ بالوسط .
3- حيود موجة ضوئية أحادية اللون .
* الفرق الزاوي θ :
- نعيد تجربة (المناولة 1-1-) :
حزمة لازر
θ
θ
L
حجاب به فتحة عرضها a
شاشة
البقعة المركزية عرضها L
طول موجة الإشعاع المستعمل هوλ = 660 nm .
من الشكل نلاحظ أن :
D
الزاوية θ صغيرة إذن :
حيود الضوء
ومنه :
حيث :
- θ : الفرق الزاوي بين وسط البقعة المركزية وأول بقعة مضلمة (rad).
- a : عرض الفتحة (m).
- λ : طول موجة الضوء الأحادي اللون (m) .
- L : عرض البقعة المركزية (m) .
- D : المسافة بين الحجاب والشاشة (m) .
- نعطي : D = 1,5 m ؛ نغير a ونقيس L فنحصل على النتائج التالية :
0,64
0,66
0,66
0,66
θ.a(μm)
1,6.10-3
2,2.10-3
3,3.10-3
6,6.10-3
θ(rad)
5
6,6
10
20
L(mm)
400
300
200
100
a(μm)
وبما أن : λ = 660 nm = 0,66 μm ومن الجدول نلاحظ أن :
ومنه :
ومن العلاقتين و نستنتج أن :
- ملاحظات هامة :
الدالة θ بدلالة 1/a خطية معاملها الموجه هو λ
لدينا إذن :
الدالة L بدلالة 1/a خطية معاملها الموجه هو 2.λ.D
وجدنا أن إذن :
4- تبدد الضوء الأبيض بواسطة موشور .
1-4- تبدد الضوء الأبيض :
النشاط 2 صفحة 43
- تسمى هذه الظاهرة بظاهرة تبدد الضوء الأبيض ، حيث نحصل على ضوء متعدد الألوان يسمى طيف الضوء الأبيض .
ضوء أبيض
موشور معامل إنكساره n
هواء n1 = 1
هواء n1 = 1
A
2-4- زاوية الإنحراف D :
ضوء أحادي اللون
A
D
D2
D1
موشور معامل إنكساره n
I’
I
ومنه :
هي : D ومنه زاوية الإنحراف
3-4- تعليل ظاهرة تبدد الضوء :
في الجدول صفحة 50 نلاحظ أن كل شعاع ضوئي له لون خاص وله طول موجة λ وتردد ν .
ويتعلق معامل الإنكسار n لزجاج الموشور بلون الشعاع وكل شعاع له تردد خاص ν ؛ إذن n تتعلق ب ν .
ونعلم أن : إذن
نستنتج أن V تتعلق بالتردد ν إذن زجاج الموشور وسط مبدد الضوء .
تمرين صفحة 51
تمرين 3 صفحة 52
تمرين 6 صفحة 53
تمرين 10 صفحة 53