مراجعة شاملة هيكل امتحان الفيزياء الصف الثاني عشر عام الفصل الثالث
المراجعة الشاملة حسب هيكل افيزياء الفصل الثالث
• أسقط يونج ضوء أحادي اللون ( ذو طول موجي معين)من مصدر نقطي على حاجز ذو شق ضيق، لينفذ جزءا منه الى حاجز ذو شقين ضيقين ، وذلك للحصول على ضوء مترابط ، فيسقط الضوء الخارج من الشقين على شاشة تبعد مسافة معينة عن الحاجز.
• لاحظ يونج تكون نمط مكون من حزم مضيئة تفصلها فراغات معتمة متساوية الأبعاد تقريبا ، سماها يونج "أهداب التداخل". كما ولاحظ أن الهدبة المركزية تكون مضيئة وتتناقص شدة الأهداب المضيئة كلما ابتعدنا عن الهدب المركزي.
• التفسير: تتداخل الموجات الضوئية القادمة من الشقين على الشاشة، فعندما تتلاقى قمة احدى الموجتين مع قمة الموجة الأخرى ، والقاع مع القاع، (متفقتان في الطور) يحدث تداخل بناء (تقوية)، فتتكون أهدابا مضيئة. وعندما تتلاقى قمة احدى الموجتين مع قاع الموجة الأخرى (متعاكستان في الطور) يحدث يحدث تداخل هدمي، فتتكون أهدابا معتمة. وقد أثبت توماس يونج من هذه التجربة أن للضوء خصائص موجية ( التداخل)
• يحدث التداخل البنائي ( الهدبات المضيئة) على الشاشة عند مواقع معينة على جانبي الهدبة المركزية ، رتبة الهدبة المضيئة ( „„.m=0,1,2,3 ) فعندئذ m:O ( الهدبة المركزية)، m=l ( الهدبة المضيئة من الرتبة الأولى) ، ( الهدبة من الرتبة الثانية)
يحدث التداخل البناء ( الاهداب المضيئة) عندما يكون فرق المسار
من الأمثلة علي التداخل البناء و الهدام في الطبيعة :
1- ظهور ألوان الطيف على فقاقيع الصابون .
2- ظهور ألوان الطيف علي الغشاء الزيتي العائم .
3- ظهور ألوان الطيف جناحي الفراشة .
الشكل 12 تنتج عن حيود الشق الأحادي حزمة مركزية واحدة مضيئة وعريضه وحزم أقل عرضا وأقل إضاءة على كلا الجابين.
عندما يمر الضوء الأخضر المترابط عبر فتحة ضيقة يظهر نمطا ذو حزمة مركزية مضيئة وعريضة مع حزم أقل عرضا واضاءة علي كلا الجانيين .
وعند استخدام الضوء الأحمر يزداد عرض الهدبة المركزية المضيئة
وعند استخدام الضوء الأبيض يكون النمط مزيجا من الوان الطيف كلها .
نمط الحيود المتكون من الشق الاحادي : عبارة عن أهداب مضيئة ومعتمة. يكون فيها الهدب المركزي عريض ومضيء ، وتصبح الأهداب أكثر ضيقا وأقل اضاءة على الجانبين.
يزداد عرض الهدبة المركزية المتكونة عندما يكون الطول الموجي للضوء أكبر.
تطبيقات
16. يسقط ضوء، أخضر أحادي اللون طوله الموجي nm 546 على شق أحادي عرضه mm 0.095. وبعد الشق مسافة cm 75 عن الشاشة فكم يبلغ عرض الحزمة المركزبة المضيئة!
19. سقط ضوء أصفر على شق أحادي عرضه mm 00295 وكان عرض الحزمة المركزية المضيئة mm 240 على شاشة تبعد cm 600. فما الطول الموجي للضوء ؟
محزوز الحيود : أداة مكونة من عدد كبير من الشقوق المفردة المتقاربة جدا، تسبب حيود الضوء، وتكون نمط حيود ناتجا عن تراكب الأنماط الناتجة عن شق أحادي عبارة عن أهداب مضيئة
نمط الحيود المتكون بواسط محزوز الحيود ضيقة تفصلها مسافات متساوية. وكلما زاد عدد الشقوق في وحدة الطول أصبحت الأهداب أكثر ضيقا في نمط الحيود.
أنواع محزوزات الحيود
1- محروز النفاذ: محذوز يضني بعل خنوش ( خطوط) رفيعة جدا عطر الزجاج المنفذ للضوء، بواسطة رأس من اللمس، ويبقى أثر على سطحها ممثل للمحووز الزجاجي
2. محزوزات الأنعكاس: محزوز بصنع عن طريق حفر خطوط رفيعة جدا عنى طبقة معنية أو على سطوح الزجاج العاكس. مثل: DVD يعتبر محزوز انعكاس حيث يتكون طيف من الوان عندما ينعكس الضوء الأبيض عنها.
المطياف :هو جهاز يستخدم لقياس الأطوال الموجية للضوء في و الحيود.
يحدث التداخل البنائي بواسطة محزوز الحيود عند زوايا معينة على جانبي الخط المركزي المضيء
ملاحظة : 1- يوفر نمط محزوز الحيود قياسا أكثر دقة من الشق المزدوج .
2- تستخدم محزوزات الحيود فى تركيب المناظير الطيفية المستخدمة فى تحليل الأحجار الكريمة
قدرة التحليل للعدسات
تعمل العدسة المستديرة في التلسكوب والمجهر وحتى عينك عمل فجوة. وتسمى الفتحة حبود الضوء»، تماما كما يفعل الشق فتحة، ليمر الضوء من خلالها.، وتتتج حلقات مضيئة ومعتمة متعاقبة بواسطتها.
بدينص معيار ريليه على أنه إذا سقط مركز البقعة المضيئة لصورة أحد النجمين على الحلقة المعتمة الأولى للنجم الثاني. فإن الصورتين تكونان عند حد التمييز. وإذا كانت صورتا النجمين عند حد التمييز فسيكون المشاهد قادرا على تحديد وجود نجمين بدلا من نجم واحد فقط.
معيار ريليه
تساوي المسافة الفاصلة بين جسمين عندما يكونان عند حد التمييز 122 مضروبا في الطول الموجي للضوء، والمسافة من الفتحة المستديرة إلى الجسمين مقسوما على قطر الفتحة المستديرة.
الرسم البياني لطيف الانبعاث لجسم متوهج عند درجات حرارة مختلفة .
• تبعث الفتيلة المتوهجة عند درجة حرارة معينة اشعاعا على مدى من الأطوال الموجية في نفس الوقت ويشمل ذلك الطيف المرئي و الغير مرئي مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ويسمى ذلك بطيف الانبعاث.
• عند زيادة درجة حرارة فتيلة مصباح متوهج . فإن الطول الموجي الذي تنبعث عنده الكمية العظمى من الطاقة يقل ، وبالتالي يتغير لونها من الأحمر الى البرتقالي فالأصفر وأخيرا الأبيض ( لأنها تشع جميع ألوان الطيف المرئي). (أي يحدث انزياح للمنحني لليسار)
• عند زيادة درجة الحرارة تزداد الطاقة المنبعثة من الجسم في كل ثانية على شكل موجات كهرومغناطيسية ( القدرة الكلية المنبعثة) حيث وجد أن (القدرة تتناسب طرديا مع الأس الرابع لدرجة الحرارة المطلقة (كلفن). أي أن الأجسام الأسخن تشع قدرة أكبر بالمقارنة بالأجسام الأبرد.
ملاحظة 1 : تعتمد الألوان التى تراها لعين من لأجسام المتوهجة على الشدة النسبية للموجات
الكهرومغناطيسية المنبعثة ذات الترددات "- على حساسية العينين لهذه الموجات. الموضح بالرسم (طيف الانبعاث).
ملاحظة 2 : لم تستطع نظرية ماكسويل تفسير " وقد استطاع بلانك تفسير شكل الطيف .
سؤال : بالرجوع للرسم البياني بين الطول الموجي وشدة الاشعاع المنبعث لجسم متوهج. وضح أثر زيادة درجة الحرارة على كل من
أ- الطول الموجي للطاقة العظمى المنبعثة ( .يقل)
ب- شدة الاشعاع للطاقة العظمى المنبعثة. (تزداد)
ت- التردد للطاقة العظمى المنبعثة . يزداد
1- الذرات غير قادرة على تغيير طاقتها بشكل مستمر.
2 - طاقة اهتزاز الذرات في الجسم الصلب لها ترددات محددة فقط. وتساوي : أي أن طاقة الذرة المهتزة تساوي حاصل ضرب عدد صحيح في ثابت بلانك وفي تردد الاهتزاز.
3- الطاقة مكماة، أي أنها توجد على شكل حزم أو كميات معينة .
التاثير الكهروضوئي ( الانبعاث الكهروضوئي)
• ظاهرة التأثير الانبعاث) الكهروضوئي: ظاهرة انبعاث الكترونات من سطوح الفلزات عند تعرضها كهرومغناطيسي ذو تردد مناسب.
• الخلية الكهروضوئية : أداة تستخدم لدراسة ظاهرة الانبعاث الكهروضوئي
• لكن لا تظهر الخلية الصوئية تمسها التأثير الكهروضوئي في حال كانت مضاءة بالضوء المرئي.
• عندما لا يسقط اشعاع كهرومغناطيسي على المهبط في الخلية الكهروضوئية لا يسري تيار كهربائي ( لأن الدائرة الكهربائية مفتوحة).
•عندما يسقط اشعاع كهرومغناطيسي ذو تردد معين بحيث يكون أكبر من أو يساوي تردد العتبة fo فانه تتحرر الالكترونات من المهبط وتتدفق باتجاه المصعد ، فيمر تيار كهربائي في الدائرة يتم قياسه بواسطة الجلفانومتر.
ملاحظات هامة:
1- يتغير تردد العتبة بتغير نوع مادة الفلز في المهبط.
2 - لا تعتمد تحرير الالكترونات ( مرور التيار) على شدة الضوء الساقط ولكن يعتمد على تردده ( أكبر من أو يساوي تردد العتبة).
مبدأ عدم اليقين لهايزنبيرغ
• يتضح مما سبق أن النموذج الجسيمي للضوء قد نجح في تفسير بعض الظواهر كالتأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون وانبعاث وامتصاص الاشعاع الكهرومغناطيسي ، فيما نجح النموذج الموجي للضوء في تفسير ظواهر أخرى كالحيود والتداخل والاستقطاب. ولذا فان النموذجان معا يلزمان معا تفسير سلوك الضوء .
• لتحديد. موقع جسيم صغيرمتحرك عالالكترون مثلا يجب أن نسقط عليه ضوءا، ثم نقوم بتجميع وتحليل الضوء المنعكس عنه بواسطة جهاز أو العين البشرية.
• يصعب تحديد الموقع بدقة بسبب تأثير ظاهرة الحيود، ولتقليل ذلك نستخدم ضوء أو اشعاع ذو طول موجي قصير ( تردد كبير وطاقة عالية). ؟
• عند استخدام اشعاع ذو طول موجي صغير وطاقة عالية فإن الجسيم يكتسب جزءا من الطاقة وبالتالي يتغير زخمه. أي أن كلما زادت الدقة في تحديد موقع الجسم زاد" عدم التحديد في قياس زخمه ، والعكس صحيح. وهو ما نص عليه مبدأ عدم التحديد
مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج: لا يمكن قياس زخم جسيم وتحديد موقعه بدقة في الوقت نفسه.
بالتوفيق والنجاح إن شاء الله