ملخص درس الطبيعة الموجية للضوء – أساسيات الضوء

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ملخص درس الطبيعة الموجية للضوء – أساسيات الضوء

نبدأ على بركة الله ...

    -       الضوء مكون من موجات .

    -       علل : عندما تسير في اتجاه غرفة الصف والباب مفتوح تسمع صوت المعلم أو الطلاب قبل أن تراهم .

لأن الصوت يصل إليك بانحرافه حول حافة الباب أما الضوء فيسير في خطوط مستقيمة .

    -       الضوء يسلك سلوك الصوت كموجة إلا أن انحراف الضوء أقل وضوحا من انحراف الصوت .

    -       لاحظ العالم فرانسيسكو ماري جريمالدي أن حواف الظلال ليست حادة تماما وأن الظل محاط بحزم ملونة . حيث أدخل حزمة ضيقة من الضوء إلى داخل غرفة مظلمة . ثم أمسك بقضيب أمام الضوء وأسقط الظل على سطح أبيض . و لاحظ أن الظل المتكون أعترض منه عند انتقال الضوء في خط مستقيم مرورا بحواف القضيب .

    -       الحيود : انحناء الضوء حول الحواجز .

    -       حاول العالم كريستيان هويجنز برهنة النموذج الموجي لتفسير ظاهرة الحيود . و اعتبر أن النقاط على مقدمة الموجة الضوئية مصادر جديدة لموجات صغيرة تنتشر في جميع الاتجاهات .

    -       مقدمة الموجة المستوية تحتوي عددا غير محدود من المصادر النفطية في خط واحد.

    -       عندما تعبر مقدمة الموجة حافة ما فإن الحافة تقطع جبهة الموجة وتنتشر كل موجة دائرية تولدت بواسطة أي نقطة من نقاط هويجنز على شكل موجة دائرية في الحيز الذي انحنت عنده مقدمة الموجة الأصلية .

    -       تجربة نيوتن على الألوان :

    + مرر حزمة ضيقة من ضوء الشمس خلال منشور زجاجي .

    + لاحظ تكون ترتيب منظم للألوان أطلق عليه اسم الطيف .

    + سمح للطيف النافذ من المنشور الأول بالسقوط على منشور أخر معكوس .

    + المنشور الثاني عكس انتشار الألوان وأعاد تركيبها فتكون اللون الأبيض .

    -       استنتاجات نيوتن :

    + اللون الأبيض مركب من ألوان عدة .

    + للزجاج خاصية أخرى غير عدم انتظامه تؤدي إلى تحلل الضوء إلى مجموعة من الألوان .

   -       اعتمادا على تجارب جريمالدي وهويجنز وغيرها فإن ..

    + للضوء خصائض موجية .

    + كل لون من ألوان الضوء له طول موجي محدد .

   -       طوله الموجي : للضوء المرئي نطاق من الأطوال الموجية يتراوح بين 400 nm و 700 nm تقريبا .

   -       تدرج الأطوال الموجية للضوء المرئي :

    + طول موجة الضوء الأحمر أكبر الأطوال الموجية المرئية ، وأقصرها البنفسجي .

    + الطول الموجي يتناقص فيتحول اللون الأحمر إلى البرتقالي فالأصفر فالاخضر فالأزرق ثم الأزرق النيلي وأخيرا البنفسجي .

   -       الضوء الأبيض يتشكل من الضوء الملون بطرق مختلفة .

 مثالا : عندما يتراكب الأحمر والأخضر والأزرق يتشكل الضوء الأبيض .

   -       استخدام عملية جمع الألوان : تستخدم في أنابيب الألوان في التلفاز ، حيث تحتوي أنابيب الألوان مصادر متناهية في الصغر للضوء الأحمر والأخضر والأزرق .

   -       الألوان الأساسية : الألوان التي تكون اللون الأبيض عندما تتتحد كما تنتج الألوان الثانوية عن مزجها في أزواج .  وهي الأحمر والأزرق والأخضر .

   -       الألوان الثانوية : لون ينتج عن اتحاد لونين أساسيين . وهي الأصفر ، الأزرق الفاتح ، الارجواني .

   -       الألوان المتتامة : لون الضوء الذي يعطي ضوءا أبيضا عند تراكبه مع ضوء آخر . وهي الأصفر والأزرق ، الأرجواني والأخضر ، الأزرق الفاتح والأحمر .

   -       علل : اللونان الأرجواني والأخضر متتامان

 لأنهما يتراكبان معا لإنتاج اللون الأبيض .

   -       علل : يضاف عامل أزرق اللون للملابس المصفرة لتبيضها .

لان اللون الأصفر والازرق متتامان فيتراكبان لإنتاج اللون الأبيض .

   -       لون الجسم يعتمد على الأطوال الموجية

  + للضوء الذي يضيء الجسم

  + للضوء الذي يمتصه الجسم

  + للضوء الذي يعكسه الجسم

   -       الجسم يزود باللون عن طريق ...

  + وجود المواد الملونة طبيعيا أو إضافتها صناعيا .

  + إضافة أصباغ على سطح الجسم .

   -       عندما يمتص الضوء تنتقل طاقته إلى الجسم الذي اصطدم به وتتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة .  

   -       عندما يسقط الضوء الأبيض على جسم لونه أحمر فإن جزيئات المواد الملونة في الجسم تمتص الضوء الأخضر والأزرق وتعكس الضوء الأحمر .

   -       عندما يسقط الضوء الأزرق فقط على جسم لونه أحمر فإن مقدارا يسيرا من الضوء ينعكس ويظهر الجسم غالبا باللون الأسود .

   -       الصبغة مصنوعة من المعادن المسحوقة وليست مستخلصة من النباتات أو الحشرات .

   -       الصبغة الأساسية : الصبغة التي لها القدرة على امتصاص لون أساسي واحد على أن تعكس اللونين الآخرين من الضوء الأبيض .

   -       ألوان الصبغة الأساسية :

لون الصبغة الأساسية	اللون الذي يمتصه	اللون الذي يعكسه
أصفر	أزرق	أحمر و أخضر
أزرق فاتح	أحمر	أزرق وأخضر
أرجواني	أخضر	أزرق وأحمر

   -       الصبغة الثانوية : الصبغة التي تمتص لونين أساسين وتعكس لونا واحدا .

   -       ألوان الصبغة الثانوية :

لون الصبغة الثانوية	اللون الذي يمتصه	اللون الذي يعكسه
أحمر	أخضر وأزرق	أحمر
أزرق	أحمر وأخضر	أزرق
أخضر	أزرق وأحمر	أخضر

   -       ألوان الصبغة الأساسية هي الألوان الثانوية

   -       ألوان الصبغة الثانوية هي الألوان الأساسية

   -       مزج صبغتين متتامتين ينتج عنه اللون الأسود ، مثل مزج :

  + الصبغة الصفراء والصبغة الزرقاء .

  + صبغة الأزرق الفاتح والصبغة الحمراء .

  + صبغة الأحمر المزرق والصبغة الخضراء .

   -       تستخدم الطابعة الملونة نقاطا من صبغة الأصفر والأرجواني والأزرق الفاتح لعمل صورة ملونة .

   -       تمتزج الأصباغ بالطابعة لتكون محاليل معلقة بدلا من المحاليل الحقيقية .

   -       أصباغ الطابعة الملونة مركبات مطحونة بصورة دقيقة ، ومن أمثلتها : أكسيد التيتانيوم " أبيض " ، أكسيد الكروم "أخضر " ، كبريتيد الكادميوم "أصفر"

   -       علل : أصباغ الطابعة الملونة تستمر في امتصاص وعكس الأطوال الموجية نفسها .

لأنها تحافظ على تركيبها الكيميائي في المزيج دون تغيير .

   -       علل : تبدو النباتات خضراء .

بسبب صبغة الكلوروفيل التي يمتص أحد أنواعها الضوء الأحمر والنوع الآخر يمتص اللون الأزرق ويعكس كلاهما الضوء الأخضر .

   -       طاقة الضوءين الأحمر والازرق الممتصين تستخدمها النباتات في عملية البناء الضوئي .

   -       علل : تبدو السماء مزرقة .

لأن جزيئات الهواء تشتت الضوء البنفسجي والأزرق بمقدار أكبر من الأطوال الموجي الأخرى للضوء في الاتجاهات جميعها ويضيئان السماء بالأزرق .

   -       الاستقطاب : إنتاج ضوء يتذبذب في مستوى واحد .

   -       ضوء المصباح العادي غير مستقطب .

   -       الضوء المنعكس من الطريق مستقطب .

   -       محور الاستقطاب : اتجاه وسط الاستقطاب المتعامد مع الجزيئات الطويلة .

   -       الاستقطاب بالترشيح :

   + موجات الضوء العادي تتذبذب عموديا على اتجاه انتقالها .

   + تنفذ من وسط الاستقطاب فقط مركبات الضوء التي في اتجاه محور الاستقطاب .

   + وسط الاستقطاب يسمى مرشح الاستقطاب . 

   -       علل : شدة الضوء تنخفض بعد الاستقطاب إلى النصف .

  لأن الضوء ينفذ بنصف اتساعه الكلي من خلال وسط الاستقطاب .

   -       الضوء المنعكس مستقطب جزئيا .

   -       علل : توهج الضوء يقل عند استخدام النظارات المستقطبة .

  بسبب استقطاب الضوء المنعكس عن الطرق .

   -       علل : مصوروا الفونوجراف يثبتون مرشحات الاستقطاب على عدسات الكاميرا .

  لحجب الضوء المنعكس .

   -       عند وضع مرشح استقطاب في مسار الضوء المستقطب فإن .

  + الضوء ينفذ إذا كان محورا مرشجي الاستقطاب متوازيين .

  + الضوء لا ينفذ إذا كان محورا مرشحي الاستقطاب متعامدين .

   -       قانون مالوس يوضح مدى انخفاض شدة الضوء عند عبوره خلال مرشح استقطاب ثان .

  

   -       استخدام قانون مالوس :

+ المقارنة بين شدتي الضوء الخارج من مرشحي الاستقطاب .

+ تحديد الزاوية المحصورة بين الضوء المنبعث من أي مصدر ضوئي .

   -       المحلل : هو مرشح استقطاب .

   -       يستخدم المحلل لتحديد استقطاب الضوء المنبعث من أي مصدر ضوئي .

   -       علل : يوصف الضوء بوساطة الناذج الرياضية المستخدمة في وصف الموجات .

لأن الضوء له خصائص موجية .

   -       علل : يمكن حساب الطول الموجي لموجة معلومة التردد في الفراغ .

لأن جميع الأطوال الموجية للضوء تنتقل في الفراغ بنفس السرعة .

   -       قانون الطول الموجي للضوء :

  

   -       تأثير دوبلر في الضوء :

   + يحدث تأثير دوبلر في الضوء عندما يتحرك مصدر الضوء أو يتحرك مراقب الضوء " المشاهد " أحدهما بالنسبة للآخر فيرى المراقب ضوءا طوله الموجي مختلف عما كان يراه عندما كانا ساكنين بالنسبة لبعضهما .

   + تاثير دوبلر في الضوء يتضمن السرعة المتجهة لكل من المصدر و المراقب أحدهما بالنسبة إلى الآخر .

   -       السرعة النسبية : تقدر بالفرق بين السرعتين المتجهتين لكل من المصدر والمراقب .

   -       تأثير دوبلر يعتمد فقط على مركبتي السرعتين المتجهتين على امتداد المحور بين المصدر والمراقب .

   -       لدراسة تأثير دوبلر في الضوء نعتبر السرعة النسبية أقل كثيرا من سرعة الضوء .

   -       تردد الضوء المراقب :

        ·      نستخدم الجمع إذا تحرك مصدر الضوء والمراقب كل منهما في اتجاه الآخر "مقتربين"

        ·      نستخدم الطرح إذا تحرك مصدر الضوء والمراقب مبتعدين عن بعضهما .

   -       علل : معادلة تأثير دوبلر للضوء صيغت بدلالة الطول الموجي بدلا من التردد .

لأن معظم المشاهدات حول تأثير دوبلر تمت في سياق علم الفلك .  

   -       انزياح دوبلر :

   -       إشارة التغير في الطول الموجي :

+	-
إذا تحرك المصدر و المراقب مبتعدين عن بعضهما	إذا تحرك المصدر و المراقب مقتربين من بعضهما
السرعة المتجهة االنسبية للمصدر في اتجاه يبتعد عن المراقب	السرعة المتجهة االنسبية للمصدر في اتجاه يقترب من المراقب
الضوء مزاح نحو الأحمر	الضوء مزاح نحو الأزرق
يزداد الطول الموجي وينقص التردد	ينقص الطول الموجي ويزداد التردد

   -       يستخدم المطياف لـ :

   + مراقبة طيف الضوء المنبعث من النجوم .

   + قياس انزياح دوبلر للاطوال الموجية المنبعثة من النجوم .

   -       حلل العالم إدوين هابل الطيف المنبعث من عدة مجرات وتوصل إلى أن الكون يتمدد .

   -       لاحظ العالم إدوين هابل أن خطوط الطيف للعناصر المألوفة كانت ذات أطوال موجية أطول من المتوقع .

   -       علل : استنتج العالم هابل أن المجرات تتحرك مبتعدة عن الأرض

لأن المجرات كانت ترسل إلى الأرض ضوءا مزاحا نحو الأحمر .

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^