كتاب الطالب الفيزياء الصف الثاني عشر متقدم الفصل الثالث 2022 - 2023
نبذة عن المؤلفين
فولف جانج باور دد ولد في امانيا وحصل على الدكتوراة النظرية من جامعة غيسن عام 1987. بعد حصوله على منحة لمرحلة ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. انضم إلى كلية ولاية جامعة ميشيغان عام 1988. كما عمل في الوقت ذاته في المختبر الوطني للمسرع الدوراني فائق التوصيل (NSCL). وقد تضمنت أبحاثه العمل على مجموعة كلية من الوضوعات في الفيزياء النظرية والفيزياء، الحاسوبية مثل درجة الحرارة العالية فائفة التوصيل وانفجارات المستعر الأعظم. لكنه أولى اهتماما خاصا لموضوع التصادمات النووية النسبوية.
ولعل أكثر ما اشتهر به هو عمله المتعلق بمراحل انتقال المادة النووية في تصادمات الأيونات الثقيلة. في السنوات الأخيرة. ركز الدكتور باور في أبحاثه ومحاضراته على القضايا المتعلقة بالطاقة. بما في ذلك موارد الوقود الأحفوري وطرق الاستخدام الفعال للطافة. وخاصة موارد الطاقة البديلة والطاقة التي لا تزيد من انبعاثات ثاني أكسبد الكربون. وفي عام 2009. أسس معهد البحوث السيبرانية المساعدة وكان أول مدير له حتى عام 2013. وفي الوقت الحالي. يعمل رئيسا لقسم الفيزياء والفلك ويشغل منصب أستاذ متميز في جامعة ميشيغان.
غراي د. ويستفال بدأ حياته المهنية و مركز الدراسات النووية في جامعة تكساس مدينة أوستن حيث حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء النووية التجريبية عام 1975. بعد ذلك. انتقل إلى مختبر لوراس بركلي الوطني (LBNL) في مدينة بركلي بولاية كاليفورنيا لإكمال عمله في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مجال فيزباء الطاقة النووية العالية. وقد ظل بعدها يعمل عالا في المختبر في أثناء عمله في مختبر لوراس بركلي الوطني. اشتهر الدكتور ويستمال على المستوى الدولي. وذلك لعمله المتعلق بنموذج كرة اللهب النووية واستخدام التجزئة لإنتاج نواة غير مستقرة. في عام 1981. انضم الدكتور ويستمال إلى المختبر الوطني للمسرع الدوراني فائق التوصيل (NSCL) بجامعة مشعان (MSIJ) كأستاذ باحث، استخدم فيها كاشف جامعة ميشيغان /4 الكثير من المعلومات المتعلقة باستجابة المادة النووية عند انضغاطها خلال انهيار المستعر الأعظم وفي عام 1987. انضم د. ويستمال إلى قسم الفيزياء والفلك بجامعة ميشيغان. لكنه لم يتوقف عن متابعة أبحاثه في المختبر الوطني للمسرع الدوراني فائق التوصيل (NSCL). أما في عام 1994. فانضم د ويستغال إلى مجموعة تعاون المتتبع اللولبي في مصانع الأيونات الثقيلة بسرعات النسبة (Collaboration STAR) ومختبر بروكهافن الوطني في لونغ أيلاند نيويورك وفي عام 2003. عين أستاذا متميزا في جامعة ميشيغان.
الشراكة بين ويستفال وباور تعاون الدكتوران باور وويستفال على العمل على أبحاث الفيزياء النووية وأبحات تدرس الفيزياء لمده تزيد على عقدين من الزمان. بدأت هذه الشراكة عام 1998. حينما كان كلا المؤلفين يلقي خطابا في مؤتمر واحد وقررا أن يذهبا إلى التزاج معا بعد انتهائه في هذه المناسبة. عين ويستفال د. باور لينضم إلى جامعة ميشيغان بعد ذلك ببعض التهديد بدفعه من الزلاجة إذا رفض) وقد حصلا على تمويل من مؤسسة العلوم الوطنية لتطوير أساليب جديدة للتدريس وأنشطة المختبر. كما أصدرا أقراص مضغوطة عن الفيزباء لطلابهما في مدرسة ليسان بريغز وشاركا في تأليف كتاب مدرسي عن القرص المضغوط في عام 1992. كانا من أوائل الداعين لاستخدام الإنترنت في التدريس والتعلم من خلال تطوير الإصدار الأول من استخدام الواجب المنزلي عبر الإنترنت وفي السنوات التالية. كان لهما دور فعال في إنشاء شبكة التعلم عبر الإنترنت الاشتراك مع شبكة التعلم العالمية (CAPA). ويستخدم هذه الشكة الأن ما يزيد على 70 جامعة وكلية في الولايات المتحدة وجميع أنحاء العالم وبداية من عام 2008. شارك باور وويستفال مع فريق من المدرسين والمهندسين والفيزيائين ممن يبحثون في استخدام التعلم بمساعدة الأقران في تدريس منهح الفيزياء، التمهيدي. تلقى هذا المشروع تمويلا من مؤسسة العلوم الوطنية وبرنامج توسيع المواهب في العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات. ويتضمن هذا الكتاب المدرسي أفضل أساليب المشروع وممارساته.
إدراك الصورة العامة
أمثلة معاصرة
دمج المؤلفان في الكتاب نتائج بعض الأبحاث الفيزيائية الحديثة. مثل النتائج المتعلقة بالطاقة المتجددة والبيئة والفضاء الجوي والهندسة والطب والتكنولوجبا. حيث توضح تلك الأمثلة أن الفيزياء مجال شيق ويحفز على التفكير. يوفر مركز موارد الطالب المتاح عبر الإنترنت مجموعة من العناصر التي تعزز من فهمك وتساعدك على الاستعداد لمحاضراتك وتجاربك واختباراتك.
الكتاب الإلكتروني ConnectPlus
يزودك الكتاب بالوسائط المتعددة، ومنها مقاطع قيديو للمؤلفين وتطبيقات تمكنك من استكشاف المبادئ الأساسية في الفيزياء وكذلك بعض الصور. ويتيح لك الكتاب الإلكتروني إمكانية تدوين الملاحظات والتظليل. إضافة إلى إمكانية البحث عن كلمات أو عبارات محددة. كما تتوفر جميع الأشكال ومقاطع الفيديو والمحتوى التفاعلي الموجود في الكتاب المدرسي، مع ذكر السطر والوحدة، لذا يمكنك أن تنتقل إلى الموارد التي تريدها مباشرة. تتضمن واجبات LearnSmart والواجب المنزلي عبر الإنترنت روابط الكتاب الإلكتروني ConnectPlus. حتى إذا واجهت صعوبة في حل أي من التمارين أو استيعاب المفاهيم. يمكنك الانتقال مباشرة إلى الجزء المتعلق به في الكتاب.
البرنامج البصري
إن المعرفة بالمخططات والرسوم المتحركة المتوفرة عبر الإنترنت وألعاب الفيديو، قد رفعت من مستوى وحجم التمثيلات البيانية في الكتب المدرسية. حيث يجب أن تكون متطورة بدرجة كافية لتثير اهتمام الطالب وهيئة التدريس.
وفي ما يلي بعض الأفكار والأساليب التي يتضمتها هذا الكتاب، أصبحت الرسومات الخطية على الصور الفوتوغرافية لربط بعض المفاهيم الفيزيائية المجردة بواقع الطلاب وخبراتهم الحياتية.
• يضفي المظهر ثلاثي الأبعاد للرسومات الخطية المرونة للعروض التقديمية.
• أنشأ المؤلفان تمثيلات بيانية رياضية دقيقة باستخدام برامج حاسوبية مثل Mathematica. كما استخدمها أيضا مصممو الرسوم لضمان الجودة الكاملة والمظهر الشيق.
إن إنتاح كتاب كالذي تمسكونه بين أيديكم. لم يكن ليتحقق لولا المجهود العظيم الذي بذله عدد هائل من الأفراد المتفانين. أولا وقبل كل شيء. نود أن نشكر فريق التحرير والتسويق الموهوب من McGraw-Hill. حيث عمل على الإصدار الأول والثاني من هذا الكتاب، مارتي لانج وكينت بيترسون وتوماس تيمب وريان بلانكنشيب وماري هارلي وليز ريكر وداريل بروقلودت وليزا نيكس ودان والاس، ونخص بالشكر، مايكل لائج وإيف ليبتون وبيل ويلش وكيرت رينولدس وديب هاش، فقد قدموا لنا الكثير من المساعدات وبشتى الطرق. كما أنهم حرصوا على تشجيعنا بعد انتهاء كل مرحلة من يتمتعون بها وحس الدعابة والتفاؤل مراحل المراجعة. إن روح الفريق التي اللامتناهي، شجعنا على استكمال مسيرتنا وجعل من الساعات الطويلة التي أمضيناها في إنتاج الكتاب. وقتا ممتعا.
كما ساعدنا محررو التطوير ريتشارد هانز ودايفيد تشيلتون وماري هارلي وإبف ليبتون، في العمل على التعليقات والاقتراحات الكثيرة التي تلقيناها من المراجعين من أجل تحسين الكتاب. لذا، فإنهم يستحقون وهم وسائر المراجعين والمستشارين. حظا كبيرا من الثناء والتقدير لعملهم على تحسين جودة المخطوطة النهائية وكذلك زملاؤنا في كلية الفيزباء والفلك بجامعة ميشيغان، أليكساندرا جبد وألبكس براون وبرنارد بوب وكارل شميت وتشونغ يو روان وك. ب. يوان ودان ستامب وإد براون وهندربك شاتر وكريس ستاروستا وليرا لابيدوس ومايكل هاريسون ومايكل مور ورينهارد شوينهورست وسلامة أحمد وس.ب. ماهانتي وسكوت برات وستان شرايبر وتيبور ناجي وتوماس دوجيت، فقد ساعدونا مساعدة عظيمة. حيث درسوا لصفوقهم
المحتوى الذي طورناه وأمدونا بتعليقاتهم القيمة بشأن النقاط الجيدة والنقاط التي نحتاج إلى التعديل: ولذا فإننا نشكرهم جميعا. كما نشكر كل من ساهموا في وضع المسائل. فقد بذلوا مجهودات عظيمة. ونخص بالشكر ريتشارد هالشتين الذي تولى مهمة تنظيم عمل جميع المساهمين.
وفي هذه المرحلة، عند تسليم النسخة النهائية إلى الناشر، اضطلع فريق جديد بأكمله من المحترفين بالعمل. وأضاف تعديلات جديدة هي التي حولت هذه النسخة إلى كتاب. أما كيرت نورلبن وفريق من LaurelTech أو هي فرع من diacriTech). فقد اضطلعوا بالعمل على مسائل الواجب المنزلي ومراجعة جميع التمارين والأعداد والمعادلات التي كتبناها كما نشكر فريق البحث عن الصور، وتحديدا داني ميلدانغ الذي عمل على تحسين جودة الصور المستخدمة في الكتاب بدرجة كبيرة، وجعلوا من عملية الاختبار وقتا ممتعا. ونشكر أيضا فريق Graphics Precision الذي استخدم رسومنا الأصلية لكنه حسن جودنها بدرجة كبيرة مع الحفاظ على دقة الحسابات التي أنتجت هذه الرسوم. أما محررة الكتاب جين هوفر. فقد جمعت العمل كله في النهاية، حيث تمقت ما كتبناه وجعلته سهل الفهم والقراءة. أما فريق التصميم من McGraw-Hill وفريق الإنتاج الذي يتكون من جين كلين ودايفيد هاش وكاري برغر وسائدي لودوفيسي وتامي جوران وجودي دايميد وماري باورز وشيري بادن وأدنيت دور فقد أشرفوا على الكتاب وملحقاته
الوحدة 9 الحث الكهرومغناطيسي
• المجال المغناطيسي المتغير مجالا كهربائيا.
• الحث الناتج في جهاز هو قياس مقاومته للتغيرات الحادثة في التيار المار خلاله.
• تمثل الحركات الكهربائية والمولدات الكهربائية تطبيقات يومية للحث المغناطيسى.
• تمتلك الدائرة البسيطة أحادية الحلقة بمحث ومقاوم ثابتا زمنيا مميزا يحدد من خلال قسمة الحث على المقاومة.
• تخزن الطاقة في المجال المغناطيسي.
• يستحث المجال المغناطيسي المتغير داخل حلقة موصلة تيارا عبر الحلقة.
• يستحث التيار المتغير في حلقة تيارا في حلقة مجاورة.
• ينص قانون فاراداى للحث على أن فرق الجهد حلقة عند حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي عبر الحلقة.
• التدفق المغناطيسي هو ناتج ضرب متوسط المجال المغناطيسي والمنطقة العمودية التي يخترقها.
• ينص فانون لينز على أن التيار المستحث في حلقة بواسطة تدفق مغناطيسي متغير ينتج مجالا مغناطيسيا يقاوم هذا التغير في التدفق المغناطيسي.
9.1 تجارب فاراداى Experiments Faraday's
حدثت بعض الاكتشافات العظيمة حول الكهرباء والمغناطيسية في أواخر القرن 18 وأوائل القرن 19. يثبت الأمريكي بنجامين فرانكلين أن البرق شكل من أشكال الكهرباء. من خلال تجربته الشهيرة في تحليق الطائرات الورقية. ربما كان الجانب الأكثر إثارة في تلك التجربة أن ضربة البرق لم تقتله). وفي عام 1799. صنع الإيطالي ألساندرو فولتا أول بطارية. أطلق عليها العمود الفلطائي حينها. وفي عام 1820. برهن الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد أن التيار الكهربائي يمكن أن ينتج مجالا مغناطيسيا قويا بما يكفي ليحدث انحرافا في إبرة البوصلة. (أجرى تجربته في أثناء محاضرة أمام طلابه. ما جعلها أحد أكثر العروض التوضيحية في المحاضرات فعالية في تاريخ العلم).
ومع ذلك. أجريت التجارب الأكثر صلة بهذه الوحدة في ثلاثينات القرن التاسع عشر بواسطة عالم الكيمياء والفيزياء البريطاني مايكل فاراداي وبشكل مستقل بواسطة الفيزيائي الأمريكي جوزيف أعمالهما ان المجال المغناطيسي المتغير يمكن أن يولد فرق جهد في هنرى. حث موصل. قويا بما بكفي لإنتاج تيار كهربائي. ولمثل هذا الاكتشاف أهمية أساسية لجمع الأجهزة الكهربائية والمغناطيسية التي تستخدمها يوميا، بدءا من أجهزة الحاسوب إلى الهواتف المحمولة ومن أجهزة التلفاز إلى بطافات الائتمان ومن أصغر البطاريات إلى أكبر شبكات الطاقة الكهربائية. وضع كل من فاراداي وهنري وحدات كهربائية أساسية تحمل اسميهما. وهو أمر امكن تبريره.
لفهم تجارب فاراداي. فكر في حلقة سلكية متصلة بأميتر. يقع ساق مغناطيسي الحلقة. عندما يكون المغناطيس على مسافة ما من الحلقة وقطبه الشمالي متجه نحو ثابثا. لا يتدفق تيار في الملحق لكن إذا تم تحريك المغناطيس باتجاه الحلقة (الشكل 9.24).
فسيتدفق تيار عكس اتجاه عقارب الساعة في الحلقة كما هو موضح بالتيار الموجب في الأميتر. بينما إذا تم تحريك المغناطيس اتجاه الحلقة بشكل أسرع. فسيستحث تيار أكبر الحلقة (الشكل بحيث يتجه القطب الجنوبي نحو الحلقة. وإذا تم عكس المغناطيس. 9.26). وحرك نحو الحلقة. فسيتدفق تيار في الحلقة في الاتجاه المعاكس. إذا أشار القطب الشمالي للمغناطيس اتجاه الحلقة. ثم تم تحريك المغناطيس بعيدا عن الحلقة (الشكل 9.3a). فسيستحث تيار سالب في اتجاه عقارب الساعة. كما هو موضح على الأميتر في الشكل 9.3a. فى الحلقة إذا أشار القلب الجنوبى للمغناطيس باتجاه الحلقة. وتم تحريك المغناطيس بعيدا عن الحلقة (الشكل 9.30). فسيستحث تيار موجب.
يمكن تكرار النتائج الأربعة الموضحة في الشكلين 9.2 و9.3 عن طريق تثبيت المغتاطيسات وتحريك الملفات. على سبيل المثال. بالترتيب الموضح في الشكل 9.2a. إذا تم تحريك الحلفة اتجاه المغناطيس الثابت، فسيتدفق تيار موجب في الحلقة.
خلال الفاصل الزمني بين O و 3. يستحث فرق جهد ثابت قدره pV 36. ولا يستحث أي فرق جهد خارج هذا الفاصل الزمني.
مراجعة المفاهيم 9.3
يحمل سلك طويل تيارا. أ. كما يوضح الشكل. وتتحرك حلقة مربعة الشكل في المستوى نفسه الذي يتحرك فيه السلك. كما هو موضح. في أي من الحالات ستحتوى الحلقة على تيار مستحث ؟
9.3 قانون لينز
يطرح قانون لينز قاعدة لتحديد اتجاه تيار مستحث في حلقة. سيكون للتيار المستحث اتجاه بحيث يكون المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المستحث مقاوما للتغير في التدفق المغناطيسي الذي يستحث التيار. يمكن استخدام اتجاه التيار المستحث لتحديد مواقع الجهد الأعلى والأقل.
فلتطبق قانون لينز على الحالات الموضحة في القسم 9.1. الوضع الموضح في الشكل 9.2a يتضمن تحريك مغناطيس في اتجاه حلقة بحيث يكون القطب الشمالي متجها نحو الحلقة. في هذه الحالة. تشير خطوط المجال المغناطيسي بعيدا عن القطب الشمالي للمغناطيس. عندما يتحرك المغناطيس في اتجاه الحلقة. يزداد مقدرا المجال المغناطيسي داخل الحلقة، في اتجاه يشير نحو الحلقة، كما هو موضح في ينص فانون لينز على أن التيار المستحث في الحلقة يميل إلى مقاومة التغير في التدفق الشكل 9.1Oa. المغناطيسي. ويشير المجال المغناطيسي المستحث، ب)B عندئذ إلى الاتجاه المعاكس لاتجاه المجال المغناطيس.
في الشكل 9.2b. يتحرك مغناطيس اتجاه حلقة بحيث يكون القطب الجنوبي في اتجاه الحلقة. في هذه تشير خطوط المجال المغناطيسي نحو القطب الجنوبي للمغناطيس. عندما يتحرك المغناطيس الحالة. في اتجاه الحلقة. يزداد مقدار المجال في الاتجاه الذي يشير نحو القطب الجنوبي، كما هو موضح في الشكل حيث ينص قانون لينز على أن التيار المستحث يولد مجالا مغتاطيسيا يميل إلى مقاومة الزيادة في التدفق المغناطيسي. يشير المجال المستحث إلى الاتجاه المعاكس لاتجاه خطوط المجال المغناطيس.
بالمثل. مثل الشكل 9.1Oc والشكل 9.1Od الحالات الموضحة في الشكل 9.3a والشكل 9.3b. على التوالي. في هاتين الحالتين، ينخفض مقدار التدفق المغناطيسي ويستحث تيار على نحو ينتج يستحث تيار في الحلقة على نحو يولد مجالا مجالا مغتاطيسيا يقاوم هذا الانخفاض. وفي كلتا الحالتين. مغناطيسيا يشير في اتجاه المجال المغناطيسي الصادر من المغناطيس
9.10 العلاقة بين المجال المغناطيسي الخارجي. B والتيار المستحث. أ. والمجال المغناطيسي ، B الناتج عن المجال المغناطيسي المتزايد والمتجه إلى اليمين تيارا يولد مجالا مغناطيسيا متجها إلى ذلك التيار المستحث: (a) يستحث
• المجال المغناطيسي المتزايد والمتجه إلى اليسار تيارا يولد مجالا مغناطيسيا متجها إلى اليمين. اليسار. (b).
(c) يستحث المجال المغتاطيسي المتناقص والمتجه إلى اليمين تيارا يولد مجالا مغتاطيسيا متجها إلى اليمين.
• المجال المغناطيسي المتناقص والمتجه إلى اليسار تيارا يولد مجالا مغناطيسيا متجها إلى اليسار.
d) في حال وجود حلقتين تتضمن إحداهما تيارا متغيرا، يطبق قانون لينز بالطريقة نفسها. .
التيار المتزايد في الحلقة 1 في الشكل 9.4 تيارا في الحلقة 2 على نحو يولد مجالا مغتاطيسيا يقاوم الزيادة في التدفق المغناطيسى. كما هو موضح في الشكل 9.1Ob. يستحث التيار المتناقص في الحلقة 1 ففي الشكل 9.5 تيارا في الحلقة 2 على نحو يولد مجالا مغناطيسيا يقاوم الانخفاض في التدفق المغناطيسي. كما هو موضح في الشكل 9.1Od.
سؤال الاختبار الذاتي 2 9
يتم تحريك حلقة سلكية مربعة توصيل مقاومتها صغيرة جدا بسرعة ثابتة من متطقة خالية من المجال المغناطيسي مرورا منطقة ذات مجال مغتاطيسي ثابت، ثم إلى منطقة خالية من المجال المغناطيسي. كما يوضح الشكل. ماذا كان اتجه التيار المستحث عند دخول الحلقة في المجال المغناطيسي ؟ وماذا كان اتجاه التيار المستحث عند خروج الحلقة من المجال المغناطيسي ؟
التيارات الدوامية
لنتخيل بندولين، يتضمن كل منهما فلزية موصلة غير مغناطيسية عند الطرف مصممة للمرور عبر الفجوة بين مغناطيسيين دائمين قويين (الشكل 9.11). إحداهما صفيحة فلزية مصممة. والأخرى تتضمن شقوقا. تم سحب البندولين إلى جانب واحد ثم تكريرهما. توقف البندول ذو الصفيحة الفلزية المصممة في الفجوة. بينما مرت الصفيحة المشقوقة عبر المجال المغناطيسي. تتباطأ حركتها قليلا فحسب.
يوضح هذا العرض التوضيحي الظاهرة ذات الأهمية الكبيرة التيارات الدوامية المستحثة. عندما يدخل البندول ذو الصفيحة المصممة المجال المغناطيسي بين المغناطيسين. فإن قانون لينز ينص على أن التدفق المغناطيسي المتغير يستحث التيارات التي هيل إلى مقاومة التغير في التدفق. وتنتج هذه التيارات مجالات مغناطيسية مستحثة تقاوم المجال الخارجي الذي أنتج التيارات. تتفاعل هذه المجالات المغناطيسية المستحثة مع المجال المغناطيسي الخارجي أ عبر تدرجاتها المكانية) لإيقاف البندول.
التيارات المستحثة الأكبر مجالات مغناطيسية مستحثة البندول. وبالنسبة إلى الصفيحة المشقوفة، يتم تقسيم التيارات الدوامية المستحثة بواسطة الشقوق، ومر الصفيحة المشقوقة عبر المجال المغناطيسي. تتباطأ حركتها قليلا فحسب. التيارات الدوامية ليست مثل التيار غير الموجه والمنتظم المستحث في الحلقة الواردة في المثال 9.2. لكنها دوامات ملتفة مثل تلك التي تظهر في المياه المتدفقة المضطربة.
إلى أين تذهب الطافة في حركة البندول ذي الصفيحة المصمتة في الشكل 9.11- أو بعبارة أخرى. كيف توقف التيارات الدوامية البندول ؟ الإجابة تتمثل في أن التيارات الدوامية تشتت الحرارة في الفلز نظرا إلى مقاومتها المهدودة. كما تم مناقشته في الوحدة 5. كلما كانت التيارات الدوامية المستحثة أقوى. تحولت الطاقة بشكل أسرع من حركة البندول إلى حرارة. لذلك تتباطأ حركة الصفيحة المشقوقة. ذات التيارات الدوامية المستحثة الأصغر. قليلا فقط عند مرورها عبر الفجوة بين المغتاطيسين أعلى الرغم من أن التباطؤ سيوقفها في النهاية).
غالبا ما تكون التيارات الدوامية غير مرغوب فيها، ما يجبر مصممو المعدات على تقليلها عن طريق تجزئة الأجهزة الكهربائية التي يجب أن تعمل في بيئة من المجالات المغناطيسية المتغيرة أو تقسيمها إلى رقائق. ومع ذلك. يمكن أن تكون التيارات الدوامية مفيدة كذلك ويتم توظيفها في تطبيقات عملية معينة، مثل مكابح عربات القطار.
جهاز كشف الفلزات
يعد المرور عبر أجهزة كشف المعادن. خاصة في المطارات. جزءا لا يمكن تجنبه من الحياة هذه الأيام. فيعمل جهاز كشف الفلزات باستخدام الحث الكهرومغناطيسي، ويطلق عليه غالبا الحث النبضي. يتضمن جهاز كشف الفلزات ملف إرسال وملف استقبال. حيث يتم مرير تيار متردد في ملف الإرسال. الذي ينتح عندئذ مجالا مغناطيسيا مترددا. التردد يعتي متغيرا كدالة زمن بين القيم الموجبة والسالبة.
وستقدم الوحدة 10 المزيد من التعريفات الدقيقة والنتائج الفيزيائية والتفاصيل الرياضية المتعلقة بالتيار المتردد). عند زيادة المجال المغناطيسي لملف الإرسال وانخفاضه. فإنه يستحث تيارا في ملف الاستقبال يميل إلى مقاومة التغير في التدفق المغتاطيسي الناتج عن ملف الإرسال. ويقاس التيار المستحث في ملف الاستقبال عندما لا يوجد إلا الهواء بين الملفين. إذا كان الموصل على شكل جسم فلزي مر بين ملفي الإرسال والاستقبال، فسيستحث تيار في الجسم الفلزي على شكل تيارات دوامية. وستعمل هذه التيارات الدوامية على مقاومة الزيادة والانخفاض في المجال المغناطيسي المتغير الناتج عن ملف الإرسال، الذي بدوره يستحث تيارا في ملف الاستقبال يميل إلى مقاومة الزيادة في التيار المار في الفلز. سيكون التيار المقيس في ملف الاستقبال أقل عند وجود أي جسم فلزي بين الملفين.
يظهر رسم تخطيطي لجهاز كشف الفلزات في المطار في الشكل 19.12. يقع ملف الإرسال وملف الاستقبال على جانين متقابلين لباب الدخول. ومر الشخص أو الجسم المطلوب مسحه عبر الباب بين الملفين. بفرض أن التيار المار في ملف الإرسال يتدفق في الاجاه الموضح ويزداد.
سيستحث تيار في الصفيحة الفلزية في الاتجاه المعاكس وسيميل إلى مقاومة الزيادة في التيار المار في ملف الإرسال. وسيستحث التيار المتزايد المار في الصفيحة الفلزية تيارا في ملف الاستقبال الموجود في الاجاه المقابل ويميل إلى مقاومة الزيادة في التيار المار في الصفيحة الفلزية أ غير موضح في الرسم التخطيطي). ومن ثم. تستحث الصفيحة الفلزية تيارا في ملف الاستقبال يتدفق في اتجاه التيار المار
9.4 المولدات والحركات
تعد الحالة الخاصة الثالثة لعملية الحث الأساسية الموضحة في القسم 9.2 هي الأكثر إثارة للاهتمام من الناحية التكنولوجية حتى الآن. في هذه الحالة. تتغير الزاوية بين حلقة التوصيل والمجال المغناطيسي بمرور الزمن، مع بقاء مساحة الحلقة وشدة المجال المغناطيسي ثابتة. وفي هذه الحالة، يمكن استخدام المعادلة 9.11 لتطبيق قانون فاراداي للحث على توليد التيار الكهربائي واستخدامه. ويطلق على الجهاز الذي ينتح تيارا كهربائيا من الحركة الميكانيكية اسم المولد الكهربائى. بينما يطلق على الجهاز الذي ينتج حركة ميكانيكية من التيار الكهربائي اسم المحرك الكهربائي." يوضح الشكل 9.18 محركا كهربائيا بسيطا للغاية.
يتكون المولد البسيط من حلقة تدور قسرا داخل مجال مغناطيسي ثابت. ويمكن توفير القوة التي تتسبب في دوران الحلقة بواسطة البخار الساخن المتدفق عبر التوربين، كما يحدث في محطات الطاقة النووية والتي تعمل بالفحم. أستخدم محطات توليد الطافة العديد من الحلقات في الواقع لزيادة إنتاج الطاقة). وعلى الجانب الآخر. يمكن تدوير الحلقة بواسطة المياه أو الرياح المندفقة لتوليد الكهرباء بطريقة خالية من التلوث.
يوضح الشكل 9.19 نوعين من المولدات البسيطة. في مولد التيار المستمر. يتم توصيل الحلقة الدوارة بدائرة خارجية عبر حلقة عاكس تيار مشقوقة. كما هو موضح في الشكل 9.19a. عند دوران الحلقة. ينعكس الاتصال مرتين في الدورة، لذا يحمل فرق الجهد المستحث العلامة نفسها دائما. يوضح الشكل 9.19b نظاما مماثلا يستخدم لتوليد تيار متردد. التيار المتردد هو تيار يختلف بمرور الزمن بين القيم الموجبة والسالبة. مع إظهار هذا الاختلاف لنموذج أمواج متعافية غالبا. يتصل كل طرف من الحلقة بدائرة خارجية عبر حلقة الانزلاق المصمتة الخاصة بها. ومن ثم، ينتج هذا المولد فرق جيد مستحث يختلف من الموجب إلى السالب والعكس. المولد الذي ينتح جهدا مترددا والتيار المتردد الناتج يسمى كذلك مولد التيار المتردد. يوضح الشكل 9.20 فرق الجهد المستحث كدالة زمن لكل نوع مولد. تمكن كذلك استخدام الأجهزة الواردة في الشكل 9.19 كمحركات عبر توفير التيار للحلقة واستخدام الحركة الناتجة عنها لبذل شغل.
على الرغم من أنا اشتققنا هذه المعادلة للحالة الحاصة للملف اللولبي. فإنها تنطبق على المجالات المغناطيسية عموما.
تطبيقات على تكنولوجيا المعلومات 9.10 Technology lnformation to Applications
تستخدم أجهزة الحاسوب والعديد من الأجهزة الإلكترونية للمستهلكين التمغنط والحث لتخزين
المعلومات واستردادها. ومن الأمثلة على ذلك محركات الأفراص الثابتة للحاسوب وأشرطة الفيديو والأشرطة الصوتية والأشرطة المغتاطيسية على بطافات الائتمان. خلال العقد الماضي. ازداد استخدام وسائط التخزين المستندة إلى تقنيات أخرى. مثل التخزين البصري للمعلومات على أقراص CD وأقراص DVD وبطافات الذاكرة فلاش في الكاميرات الرقمية. لكن. لا تزال أجهزة التخزين المغناطيسية الدعامة التكنولوجية الأساسية وأساس صناعة تقدر بمليارات الدولارات.
محرك الأقراص الثابتة في الحاسوب
محرك الأقراص الثابتة في الحاسوب هو جهاز يخزن المعلومات باستخدام التمغنط والحث. يخزن محرك الأقراص الثابتة المعلومات في هيئة وحدات بت. الرمز الثنائي الذي يتألف من صفر وواحد. تكون ثماني وحدات بت وحدة إيت. التي يمكن أن تمثل رقما أو رمزا أبجديا رقميا. يمكن تحريك الأقراص الثابتة الحديث استيعاب حتى 2 تيرابايت من المعلومات. يتكون محرك الأقراص الثابتة من أسطوانة دوارة واحدة أو أكثر ذات طبقة من مادة فيرومغتاطيسية بمكن الوصول إليها بواسطة رأس متحرك للقراءة /الكتابة. كما هو موضح في الشكل 9.31.
يمكن وضع رأس القراءة/ الكتابة في موضعه للوصول إلى أي من المسارات المتعددة على الأسطوانة الدوارة. يوضح الشكل 9.32a عمل رأس القراءة /الكتابة في محرك أقراص ثابتة تقليدي. عند تحرك الأسطوانة المغطاة أسفل رأس القراءة/الكتابة. تعمل نبضة من التيار تمر في اتجاه واحد على مغنطة سطح الأسطوانة لتمثيل واحد ثنائي. أو تعمل نبضة من التيار تمر في الاتجاه المعاكس على مغنطة السطح لتمثيل صفر ثنائي.
في الشكل 9.32a. يظهر واحد ثنائي على شكل سهم أحمر يشير إلى اليمين. ويظهر صفر ثنائي على شكل سهم أخضر يشير إلى اليسار. في وضع القراءة. عندما تمر المناطق دوران الممغنطة للأسطوانة أسفل مستشعر القراءة. يستحث تبار موجب أو سالب. ويمكن للأجزاء الإلكترونية في محرك الأقراص الثابتة توضيح ما إذا كانت المعلومات صفرا أو واحدا. تسمى الطريقة المستخدمة لترميز البيانات الموضحة في الشكل 9.32a وإعادة قراءتها الترميز الطولي لأن المجالات المغناطيسية للمناطق الممغنطة في الأسطوانة تكون موازية لحركة الأسطوانة أو موازية لها وفي اتجاه مضاد. تمت زيادة سعة تخزين البيانات لمهركات الأقراص الثابتة من خلال
لاحظ أننا افترضنا أنه لا يوجد أي فقد في المحول. وأن الملف الابتدائي هو مجرد محث. وأنه لا يوجد أي فقد في التدفق المغتاطيسي بين الملفين الابتدائي والثانوي. وأن الدائرة الثانوية محتوية على المقاوم الوحيد. أما الخولات الحقيقية فيحدث فيها بعض الفقد. ويرجع جزء من هذا الفقد إلى أن المجالات المغناطيسية المتغيرة في الملفات تستحث تيارات دوامية في القلب الحديدي للمحول. وللتغلب على ذلك. تصنع قلوب المحولات في شكل طبقات فلزية رقيقة لمنع تكون التيارات الدوامية. فالمحولات الحديثة حول الحيود مع حدوث فقد ضئيل جدا.
من الاستخدامات الأخرى للمحولات مطابقة المعاوقة إن نقل القدرة. بين مصدر قوة دافعة كهربائية وجهاز يعمل بالطاقة. يصل إلى أقصاه عندما يكون لكل من المصدر والجهاز المعاوقة نفسها. وفي الغالب. لا يكون لمصدر القوة الدافعة الكهربائية والجهاز المعد له المعاوقة نفسها. من الأمثلة الشائعة لذلك مضخم الصوت ومكبرات الصوت الخاصة به. فعادة ما يكون لمضخم الصوت مقاومة عالية. بينما يكون لمكبرات الصوت مقاومة منخفضة. ويمكن للمحول الموضوع بين مضخم الصوت ومكبرات الصوت الخاصة به أن يساعد على مطابقة معاوقة الأجهزة. ما يؤدي إلى نقل الطاقة بشكل أكثر كفاءة.
10.8 المقومات Rectifiers
تتطلب العديد من الأجهزة الإلكترونية التيار المستمر بدلا من التيار المتردد. لكن العديد من المصادر تحويل هذا التيار إلى تيار مستمر لتشغيل الشائعة للطاقة الكهربائية توفر تيارا مترددا. لذا، يجب المعدات الإلكترونية. المقوم جهاز يقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. وتستخدم معظم المقومات مكونا إلكترونيا يسمى الثنائى (الدايود). يصمم الثنائي للسماح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد. لا في الاجسام الآخر. ويرمز للثنائي بالرمز ويشير اتجاه رأس السهم إلى الاتجاه الذي سيمرر فيه الثنائي التيار.
لنبدأ بدائرة بسيطة تحتوي على مصدر للقوة الدافعة الكهربائية المتغيرة مع الزمن. ومقاوم.
وثنائي. كما هو موضح في الشكل 35b.1O. يكون الجهد الذى يعطيه مصدر القوة الدافعة الكهربائية موجبا وسالبا بالتناوب. كما هو موضح في الشكل 35a.1O. لأحظ أن كلا طرف مصدر القوة الدافعة بحيث إنه عندما ينتج أحد الطرفين جهذا موجبا. ينتج الطرف الكهربائية متصلان في اللحظة نفسها الآخر جهدا سالبا. تنتج الدائرة في الشكل 35b.1O التيار المار في المقاوم الذي يتدفق بالفعل في اتجاه واحد فقط. لكن نمنع الدائرة نصف التيار، كما هو موضح في الشكل 35c.1O. لذا. يسمى هذا النوع من مقوما نصف موجي.
للسماح بتدفق التيار كله في اتجاه واحد. يستخدم نوع الدائرة الموضح ف الشكل .10.36 مرة أخرى. يتناوب الجهد الكهربائي بين الموجب والسالب. كما هو موضح في الشكل å36.1O يوضح الشكل 36b.1O والشكل 36c.1O رسمين تخطيطيين متكافئين للدائرة. يتدفق كل التيار المار في المقاوم في ويسمى هذا النوع من الدوائر مقوم الموجة الكاملة. اتجاه واحد. كما هو موضح في الشكل 36d.1O. لتوضيح كيفية عمل مقوم الموجة الكاملة. يوضح الشكل 10.37 منظرين لحظيين للدائرة مع الجهد الموجب والجهد السالب. ففي الشكل 37a.1O. يكون الجهد من مصدر القوة الدافعة الكهربائية موجبا.
يتناسب مع انحراف تردد الإشارة الحاملة. يكون مميز فوستر - سيلي حساسا لتغيرات السعة وعادة ما يكون مقترنا بمرحلة مضخم حدي لإزالة حساسيته للتغيرات في شدة الموجة الحاملة عن طريق السماح بمرور الإشارات الأفل فدرة من خلاله دون أن تتأثر أثناء إزالة النسب المرتفعة للإشارات التي تتجاوز مستوى قدرة معينا.
تبث أجهزة إرسال التلفزيون عالي الوضوح المعلومات رقميا في شكل أعداد متكررة من الصفر
تكون البت صفرا أو واحدا. والواحد. يشتمل بايت واحد من المعلومات على ثماني وحدات بت، حيث .
الشاشة بشكل فرعي إلى عناصر صورة (بكسل) مع تمثيلات رقمية باللون الأحمر والأخضر والأزرق لكل بكسل. تبلغ أعلى دفة حاليا لأجهزة التلفزيون عالية الوضوح 1O8Oi. التي تشتمل على الصورة أخط أفقي 1920 بكسل في الاجاه الأفقي 10809 بكسل في الاتجاه الرأسي. يتم تحديث نصف من بين كل خطين) 60 مرة في الثانية. ويتداخل نصفا الصورة لتشكيل صورة كاملة. أراجع القسم الفرعي "تطبيقات الاستقطاب" في القسم 11.6 للحصول على مزيد من المعلومات حول تنسيقات الفيديو). يذيع التلفزيون عالي الوضوح باستخدام تقنية الضغط - فك الضغط (الترميز/ فك الترميز). وهي ما تعرف عادة بالمعيار 2—MPEG لتقليل كمية البيانات التي يجب نقلها. تنقل محطات التلفزيون 17 ميجابايت من المعلومات كل ثانية. عالي الوضوح النموذجية ما يقرب من 824 MHZ9 894 وبين 1.85 GHZ9 1.99. يقع إرسال الهواتف الخلوية في نطاقات ترددات تتراوح بين 2.401 وGHz 2.484 (بالنسبة تقع اتصالات بيانات الشبكة اللاسلكية (WiFi) في نطاقات تتراوح بين إلى المعيار الدولى: يتضمن النطاق المعياري للولايات المتحدة الأمريكية حدا أعلى يبلغ GHz 2.473) GHz95.15 5.85. تقع هذه الترددات في نطاق موجة الميكروويف ويخشى بعض الأشخاص من نتائج التعرض لفترة طويلة للموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الهواتف الخلوية والشبكة اللاسلكية (WiFi). على الرغم من ذلك. تبرهن القدرة المنخفضة لهذه الأجهزة بالإضافة إلى حقيقة أن طاقة هذه الموجات أقل بكثير من الموجات الأخرى التي تواجهها عادة مثل الضوء المرئي على أن مثل هذا التعرض لا يشكل خطرا كبيرا. ستناقش الوحدة المتعلقة ميكانيكيا الكم طاقة الفوتونات المرتبطة بالموجات الكهرومغناطيسية.
الموجات الكهرومغناطيسية المتحركة
تنتج العمليات دون الذرية موجات كهرومغناطيسية مثل أشعة جاما والأشعة السينية والضوء. يمكن أن تنتح الموجات الكهرومغتاطيسية أيضا من دائرة المحث والمكثف والمقاوم (RLC) المتصلة بهوائي (الشكل 11.13). تتصل دائرة المحث والمكثف والمقاوم (RLC) بالهوائي عبر محول. يستخدم الهوائي ثنائي القطب للتقريب بين القطب الثنائي الكهربائي. يتغير الجهد الكهربائي في الهوائي جيبيا بتغير الزمن ويسبب تذبذب الشحنة المتدفقة في الهوائي بتردد. الخاص بدائرة المحث والمكثف والمقاوم (RLC). تنتج الشحنات المتسارعة موجات كهرومغناطيسية متحركة. تتحرك هذه الموجات من الهوائي بسرعة C
تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية المتحركة من خلال انتشار مقدمة الموجة على شكل كروي من الهوائي. على الرغم من ذلك. تظهر مقدمة الموجة بشكل مسطح أو مستو تقريبا على مسافة بعيدة من الهوائي. ومن ثم، يتم توضيح مثل هذه الموجة المتحركة بالمعادلة 11.8. إذا وضعت دارة محث ومكثف ومقاوم (RLC) ثانية مضبوطة على التردد نفسه. مثل الدائرة الباعثة. في مسار هذه الموجات الكهرومغتاطيسية، فسينتح جهد كهربائي وتيار هذه الدائرة الثانية. هذه الذبذبات المستحثة هي أساس الإرسال والاستقبال الإذاعي.
إذا كانت الدارة الثانية لها تردد NlTC/w=1 مختلف فستنتج فيه جهد كهربائي وقيم تيار أصغر بكثير. لا تنتح إشارة في دائرة الاستقبال إلا إذا كان تردد الرنين لدائرة الاستقبال هو التردد المرسل نفسه أو كان فقيبا جدا منه. ومن ثم. يمكن للجهاز المستقبل تحديد إرسال بتردد معين ورفض جميع أنواع الإرسال الأخرى.
اكتشف هاينريش هرتز مبادئ إرسال الموجات الكهرومغناطيسية في عام 1888. كما ذكرنا في القسم 11.1. واستخدمها الفيزيائي الإيطالي غوليلمو ماركوني (1874- 1937) لنقل الإشارات اللاسلكية.
يسمح استخدام عشرة مستقطبات لتدوير استقطاب الضوء المستقطب السافط مرور %78.1 من شدة الضوء. سيسمح استخدام المزيد من مرشحات الاستقطاب مع تغييرات أصغر في اجاه الاستقطاب للإرسال ومن ثم. تبدو النتيجة التى توصلنا إليها منطقية. بالوصول إلى نسية %IOO.
تطبيقات الاستقطاب
للاستقطاب العديد من التطبيقات العملية. تحتوي النظارات الشمسية غالبا على طبقة مستقطبة تحجب الضوء المنعكس. والذي عادة ما يكون مستقطبا. تحتوي شاشة الكمبيوتر أو التليفزيون بتقنية البلورات السائلة (LCD) على مصفوفة من البلورات السائلة المحصورة بين مرشحي استقطاب تدوير زاوية الاستقطاب لهما مقدار 900 كل منهما بالنسبة إلى الآخر عادة، ما تقوم البلورات السائلة بتدوير الاستقطاب بحيث يمر الضوء خلالهما. تطبق مصفوفة من الأقطاب استقطاب الضوء بين مرشحي الكهربائية القابلة للتعديل جهدا متغيرا عبر كل من البلورات السائلة، ما يؤدي إلى تدوير البلورات السائلة للاستقطاب بدرجة أقل. ومن ثم تعتيم المنطقة التي يغطيها القطب الكهربائي. بعد ذلك. تستطيع شاشة التلفزيون أو شاشة الكمبيوتر عرض عدد كبير من عناصر الصورة. أو وحدات البكسل. عالية الدقة. التي تنتج صورة يوضح الشكل 11.25a منظرا علويا لطبقات شاشة LCD.
ينبعث الضوء غير المستقطب من الإضاءة الحلفية. يمر هذا الضوء عبر مرشح استقطاب رأسي. ثم يمر الضوء المستقطب عبر طبقة شفافة من لوحات البكسل الموصلة. تم تصميم هذه اللوحات لتوصيل مقادير متفاوتة من الجهد الكهربائي عبر الطبقة التالية، التي تتكون من بلورات سائلة، بالنسبة إلى القطب المشترك الشفاف. إذا لم يتم تطبيق أي جهد كهربائي عبر البلورات السائلة. فإنها تقوم بتدوير استقطاب الضوء الساقط بمقدار 900 درجة. هذا الضوء ذو الاستقطاب الذي م تدويره يمكن أن يمر عبر القطب الكهربائي الشفاف المشترك ومرشح اللون ومرشح الاستقطاب الأفقي وغطاء الشاشة. عندما يتم تطبيق الجهد الكهربائي بمقادير متفاوتة على لوحة البكسل، تقوم البلورات السائلة بتدوير استقطاب الضوء الساقط بمقادير مختلفة. عندما يتم تطبيق الجهد الكهربائي الكامل بلوحة البكسل، لا يتم تدوير استقطاب الضوء الساقط، ويقوم مرشح الاستقطاب الأفقي بحجب اي ضوء يتم نقله من خلال القطب الكهربائي الشفاف المشترك ومرشح اللون.
يوضح الشكل 11.25b منظرا أماميا لجزء صغير من شاشة LCD. موضخا كيف تنتج الشاشة صورة. يتم إنشاء الصورة من خلال مصفوفة من وحدات البكسل. تنقسم كل وحدة بكسل إلى ثلاث وحدات بكسل فرعية: واحدة حمراء وأخرى خضراء وثالثة صفراء . من خلال تغيير الجهد الكهربائي عبر كل وحدة بكسل فرعية. يتم إنشاء تراكب من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق. ما يؤدي إلى إنتاج لون على هذا البكسل. ومع ذلك. يصعب توصيل سلك واحد بكل بكسل فرعي. كتوي شاشة LCD مضروبا في 3 وحدات بكسل فرعية عالية الوضوح بدقة 1O8Op على 1080 مضروبا في 1920 في 3 وحدات بكسل فرعية
أو 6,220,800 وحدة بكسل فرعية. تتصل وحدات البكسل الفرعية هذه على هيئة أعمدة وصفوف. كما هو موضح في الشكل 11.25b. لتشغيل وحدة بكسل فرعية. يجب تطبيق جهد كهربائي من كل من العمود والصف. ومن ثم. يتم تشغيل وحدات البكسل على الصف الواحد في وفت واحد. وأثناء تشغيل الجهد الكهربائي في صف واحد. يتم تشغيل الجهد الكهربائي للوحدات الفرعية في الأعمدة المطلوبة. يحتفظ مكثف صغير بالجهد الكهربائى حتى يتم تشغيل الصف مرة أخرى.
يتم مسح شاشة LCD بدقة 10Sop عالية الوضوح 60 مرة في الثانية. لتنتح صورة كاملة في كل مرة. وعلى شاشة 1O8Oi عالية الوضوح، يتم مسح صف من كل صفين من الصورة 60 مرة في الثانية ثم يتم دمج الصورتين. ثمة معيار آخر عالي الوضوح هو 72Op. والذي يقوم بمسح 720 صفا 60 مرة في الثانية بدفة أفقية 1280 بكسل. تستخدم معايير 72Op و1O8Oi في البث التلفزيوني بشكل شائع. 48Oi. مع خديث صف من كل صفين 60 مرة في الثانية وإنتاج الدقة القياسية للصورة التلفزيونية هي 640 عمودا من وحدات البكسل.
يتضمن عرض الأفلام ثلاثية الأبعاد أيضا استخدام مرشحات الاستقطاب. يتم تزويد رواد السينما عدسة. يولد جهاز العرض صورتين مختلفتين بنظارات بها مرشحات استقطاب مختلفة مضمنة في كل باستقطابين مختلفين على الشاشة. تكون لياتين الصورتين أيضا إزاحة قليلة بعضها عن بعض. ويقوم دماغ المشاهد ببناء الحيال ثلائي الأبعاد من خلال الجمع بين الصورتين المزاحتين. تستخدم أنظمة العرض المقدمة مرشحات الاستقطاب الخطي مع اتجاهات استقطاب متعامدة بعضها على بعض. ومع ذلك. ينتج هذا النوع من النظام تأثيرات ثلائية الأبعاد تتقلص عندما يميل المشاهدون برؤوسهم جانبا.
تستخدم أجهزة عرض الأفلام ثلاثية الأبعاد الحديثة مرشحات استقطاب دائرية. يأتي الضوء المستقطب الدائري في مجموعتين متعامدتين، دائرية من اليسار ودائرية من اليمين. تعمل مرشحات الاستقطاب الدائري تماما مثل مرشحات الاستقطاب الخطي، وففا لنص مناظر من قانون مالوس.
تحتوي نظارات العرض ثلائية الأبعاد المستخدمة مع هذه الأجهزة الحديثة على عدسة واحدة تمرر الضوء الدائري المستقطب من اليسار. وعدسة أخرى تمرر الضوء المستقطب الدائري المستقطب من اليمين . ينتج هذا النوع من النظارات تأثيرات ثلاثية الأبعاد لا تتأثر عتد إمالة المشاهدين رؤوسهم. يوجد اختلاف واحد مهم بين الضوء المستقطب خطيا والضوء المستقطب دائريا: يظل الضوء المستقطب خطيا في حالة الاستقطاب نفسها بعد انعكاسه على مرآة، في حين يغير الضوء المستقطب دائريا حالته من ضوء مستقطب دائري يساري إلى ضوء مستقطب دائري بميتي أو العكس بالعكس.
يوضح الشكل 11.26 تجربة شيقة يمكنك إجراؤها بنفسك؛ أمسك نظارة عرض ثلاثية الأبعاد ذات
يمكنك أن تلاحظ أن الضوء استقطاب دائري أمام مرآة والتقط صورة من خلال إحدى العد . الذي يمر عبر العدسة اليسرى وينعكس من المرآة. ثم يمر عبر العدسة نفسها مرة أخرى فد خفت بشكل كامل. وعلى النقيض من ذلك. ينتقل الضوء عبر العدسة اليسرى وينعكس من المرآة. ثم يمر عبر العدسة اليمنى دون أن يخفت. إذا تم استخدام نظارات ثلاثية الأبعاد ذات مرشحات استقطاب خطى في هذه التجربة بدلا من ذلك. فسينتقل الضو عبر العدسات بنصف شدته الأصلية (المعادلة i1.30). ويمكن رؤية الصورة الكاملة للهاتف المزود بالكاميرا في المرآة.