حل درس الضوء والطاقة الكمية علوم تاسع

حل درس الضوء والطاقة الكمية علوم تاسع 

الضوء والطاقة الكمية 

الطبيعة المزدوجة للأشعة الكهرومغناطيسية. اطلب إلى الطالب أن يتخيلوا نمط سلوك جزيئات الماء على سطح بحيرة أثناء حركة الأمواج فيها. تتحرك جزيئات الماء إلى الأعلى وإلى الأسفل أثناء انتقال الموج عبر سطح البحيرة ثم اسألهمعما  يحدث عند وصول موجة الماء إلى الشاطىء. ينتقل جزء من طاقة الأمواج إلى الجسيمات المكونة للشاطئ، فيتم تحويل هذه الجسيمات أو تحريكها. فسر أنه عندما ينتقل شعاع ضوئي (شكل من أشكال الأشعاع الكهرومغناطيسي) من مكان آخر، تتحرك المجالات الكهربائية والمغناطيسية من جهة الأخرى وإلى الأعلى والأسفل. اشرح أيضا أنه عندما ينقل الضوء طاقته إلىّ المادة - مثالا عندما يلامس ضوء الشمس ًقماشا أسود اللون يحدث امتصاص الطاقة بمقادير معينة تسمى الكم بعبارة أخرى.

الذرة و الأسئلة التي لها إجابة

بعد اكتشاف ثلاثة جسيمات دون ذرية في بداية القرن العشرين، استمر العلماء في سعيهم لفهم البنية الذرية وترتيب الألكترونات بداخل الذرات.وقد اقترح رذرفورد أن كل الشحنة للذرة وكل كتلتها تقريبا تتمركز في النواة المحاطَة.بإلكترونات سريعة الحركة. لم يشرح النموذج طريقة ترتيب إلكترونات الذرة في الفراغ حول النواة  كما لم يتناول السؤال المتعلق بسبب عدم انجذاب الألكترونات سالبة الشحنة إلى داخل النواة موجبة الشحنة للذرة لم  يبدأ النموذج النووي لرذرفورد بتفسير أوجه الشبه والأختلاف في السلوك الكيميائي بين مختلف العناصر . على سبيل المثال لعناصر الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم التي تتواجد ضمن دورات مختلفة من الجدول الدوري خواص كيميائية متشابهة، فهي توجد على صورة فلزية في الطبيعة وتتفاعل ذراتها بشدة مع الماء لتحرير غاز الهيدروجين. في الواقع، كما يظهر في الشكل 1 ،فإن كًلا من الصوديوم والبوتاسيوم يتفاعلان بشدة حتى أن غاز الهيدروجين يمكن أن يشتعل وربما ينفجر أيضا.

مفهوم المادة 

مفهوم المادة اشرح بأن المادة تتكون من مجموعة ذرات. على سبيل المثال، يحتوي الماء على ذرتين من الهيدروجين لكن ذرة أكسجين ويحافظ المركب على هذا التناسب بين كلا العنصرين على الدوام.ومع ذلك الفت انتباههم إلى أن ثم أمرا أبعد من هذا المفهوم يفسر التباين الكبير في السلوك الكيميائي لكل من الهيدروجين والأكسجين والعناصر الأخرى الكيميائية .

الطبيعة الموجبة للضوء 

• الطاقة الذي ينتج أن الضوء المرئي هو نوع الأشعاع الكهرومغناطيسي وهو شكل من أشكال الطاقة الذي ينتج عنه سلوك شبيه بالموجات أثناء انتقاله في الفراغ تشمل الأمثلة الأخرى الأشعاع الكهرومغناطيسي الميكروويف الذي يستخدم في تسخين الطعام والأشعة السينية التي يستخذمها الأطباء وأطباء الأسنان لفحص العظام والأسنان والموجات التي تنقل برامج التلفاز و الراديو إلى المنازل.

خصائص الموجات :يمكن وصف كافة الموجات بعدة خصائص قد يكون القليل منها معلوما بالنسبة لك من خبراتك الحياتية اليومية رربما قد يكون لك قد شاهدت موجات متداخلة عند أسقاط جسم في الماء .

•  الفيزياء الكالسيكية والألكترونات داخل الذرة اجعل الطلاب يجرون بحثا حول نمط سلوك وحركة الألكترونات داخل الذرة وفقا للفيزياء الكالسيكية علهم يرسمون مخططات لبيان نتائج بحثهم الألكترونات السالبة الشحنة التي تدور حول النواة تسلك مسار لولبيا باتجاه النواة ذات الشحنة الموجبة منتجة بذلك طاقة .

الرياضيات في الكيمياء 

طول الموجة وترددها وضح للطالب أنه عندما ترتبط كميتان رياضي بطريقة تجعل ازدياد كم واحد متناسبا مع انخفاض الكم الأخر ويسمى هذا التناسب بين الكميتين بالتناسب العكسي أشر إلى أن العلاقة هي علاقة صحيحة لأن λ وv مرتبطان عكسيا.

 الطيف الكهرومغناطيسي :يحتوي ضوءالشمس  وهو أحد الأمثلة على الضو الأبيض  على نطاق مستمر تقريبا من الأطوال الموجية والترددات ينفصل الضوء الأبيض الذي يمر من خلال المنشور إلى عدة أطياف لونية مستمرة هذه هي ألوان الطيف المرئي يسمى الطيف مستمرً لأن كل نقطة منه تتماشى مع طول موجي وتردد معين قد تكون معتادا على ألوان الطيف المرئي إذا شاهدت ذات مرة قوس قزح فقد شاهدت كل الألوان المرئية في نفس الوقت بالفعل يتكون قوس قزح بسبب قطرات صغيرة من الماء في الهواء تشتت الضوء الأبيض من الشمس إلى الألوان التي يتكون منها مما ينتج عنه طيف على شكل قوس قزح في السماء . 

الإشعاع الكهرومغناطيسي:إن الإشعاع الكهرومغناطيسي يصدر من مصادر متتوعة بالأضافة إلى الأشعاع الناتج عن الشمس تنتج الأنشطة البشرية أيضا إشعاعا يتضمن إشعاعات راديو وتلفاز و محطات تقوية الهاتف والمصابيح وأجهزة الأشعة السينية الطبية ومسرعات الجسيمات كما تساهم في ذلك أيضا الموارد الطبيعية على الأرض كالبرق والنشاط الأشعاعي الطبيعي وحتى توهج اليراعات تعتمد معرفتنا بالكون على الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الأجسام البعيدة والذي يتم تحديدها عن طريق الأجهزة على الأرض .

الانعكاس والانكسار : قم بتسليط حزمة من الأشعة من جهاز عرض باتجاه أحد جوانب كأس كبير من الماء. قم بتعتيم القاعة وتعديل المقاعد بحيث يمكن للطالب رؤية القسم المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي على جدار أو شاشة. اشرح لهم بأن الانعكاس والانكسار يفصلان الألوان المكونة للضوء الأبيض الصادر من جهاز العرض خلال مرورها عبر كأس الماء. أشر إلى أن اقواس قزح تتكون بشكل مشابه جدا عندما تنفصل ألوان ضوء الشمس عند انعكاسها وانكسارها على قطرات المطر.

الموجة الكهرومغناطيسية: تتكون من مجالات مغناطيسية وكهربائية متذبذبة.يتذبذب المجالان بشكل متعامد مشكَليْن زاوية قائمة. على سبيل المثال، إذا تذبذب المجال الكهربائي إلى الأعلى والأسفل، يتذبذب المجال المغناطيسي من جانب إلى آخر. كلا المجالين الكهربائي والمغناطيسي يتذبذبان بشكل متعامد في إتجاه إنتشار الموجة.الكهرومغناطيسية.

الطبيعية المادية (الجسيمية)للضوء:بينما تفسر رؤيتنا للضوء على أنه موجة سلوكه اليومي، إلا أنها تفشل في وصف بعض المظاهر الهامةِ لتفاعل الضوء مع المادة بشكل كاف. لا يمكن للنموذج الموجي للضوء أن يفسر سبب انبعاث ترددات معينة فقط من الضوء من الأجسام الساخنة في درجة حرارة معينة، أو سبب انبعاث إلكترونات من بعض الفلزات حين يتم تسليط تردد معين عليها. وقد أدرك العلماء أنذاك الحاجة لنموذج جديد أو تنقيح للنموذج.الموجي للضوء للتعامل مع هذه الظواهر . 

مفهوم الكم: عند تسخين جسم ما فإنه يبعث ضوء متوهج. يوضح الشكل 6الحديد. قطعة الحديد تبدو بلون رمادي داكن في درجة حرارة الغرفة، بينما تتوهج باللون الأحمرعند تسخينها بقدرٍ كاف، ثم تتحول للون البرتقالي ثم الأزرق في درجات حرارة أعلى. كما ستتعلمون في الوحدات الاحقة، فإن درجة حرارة جسم ما هي مقياس متوسط الطاقة الحركية لجسيماته. وبينما تزداد سخونة الحديد فهو يحصل على مقدار أكبر من الطاقة وتنبعث منه ألوان مختلفة من الضوء. تتماشى هذه الألوان المختلفة مع الترددات والأطوال الموجبة المختلفة .وهو الحد من الطاقة الذي يمكن اكتسابه أو فقدانه عن طريق الذرة .

السلوك الكيميائي

اشرح للطلاب بأنه بإمكانهم تشبيه الضوء المنبعث من الذرة بـ"نافذة إلى داخل الذرة". ثم أضف لشرحك أن السلوك الكيميائي للعناصر مرتبط بترتي الألكترونات داخل ذراتها .

التأثير الكهروضوئي: اجعل مجموعات الطلاب ينشئون نموذج يمثل  التأثير الكهروضوئي. على سبيل المثال، قد يتبين من خلال النموذج أن التأثير على مغانط صغيرة ملتصقة بجسم حديدي ثقيل مع أجسام خفيفة الوزن ومنخفضة الطاقة، مثل قطع الحلوى الصغيرة، لن يتسبب في تحريك المغانط. وقد يثبت النموذج أن الأجسام الثقيلة الوزن ذات الطاقة الكبيرة تحرك المغانط. اجعل الطلاب يرسمون التشابه بين قطع الحلوى والفوتونات ذات الطاقة المنخفضة وبين الأجسام الثقيلة الوزن.والفوتونات ذات الطاقة العالية .