الفصل الأول: التداخل - Physics PDF

‫الفصل االول ‪ :‬التداخل‬ ‫‪ -‬الضوء يسلك سلوك الموجات احيانا ‪،‬حيث يحيد ويتداخل‪.‬‬ ‫انواع الضوء‬ ‫ضوء المترابط‬ ‫ضوء غير مترابط‬ ‫‪-‬هو الضوء الناتج عن تراكب ضوء صادر‬ ‫‪-‬وهو ضوء ذو مقدمات...

‫الفصل االول ‪ :‬التداخل‬ ‫‪ -‬الضوء يسلك سلوك الموجات احيانا ‪،‬حيث يحيد ويتداخل‪.‬‬ ‫انواع الضوء‬ ‫ضوء المترابط‬ ‫ضوء غير مترابط‬ ‫‪-‬هو الضوء الناتج عن تراكب ضوء صادر‬ ‫‪-‬وهو ضوء ذو مقدمات موجيه غير متزامنه‪.‬‬ ‫من مصدرين او اكثر‪ ،‬مشكال مقدمات‬ ‫‪ -‬مثال‪ :‬مصدر ضوء ابيض مثل مصباح‬ ‫موجات منتظمه‬ ‫ضوئي قريب ‪.‬‬ ‫طرق توليد الضوء المترابط‪:‬‬ ‫‪-‬والن تردد موجات الضوء كبير جدا فان‬ ‫‪ -‬مصدر نقطي واحد‬ ‫الضوء غير مترابط ال يظهر لكم متقطعا او‬ ‫‪ -‬اكثر من مصدر (اشعه الليزر)‬ ‫غير مترابط‪.‬‬ ‫‪-‬اثبت الفيزيائي االنجليزي توماس يونج ان الضوء خصائص موجيه‪.‬ولد نمطا مكونا‬ ‫من حزم مضيئه واخرى معتمه‪ ،‬سماها يونج اهداب‬ ‫التداخل‪ :‬وقد فسر يونج تكون هذه الحزم نتيجه التداخل البناء والتداخل الهدام‬ ‫للموجات الضوئيه الصادره من الشقين في الحاجز‪.‬‬ ‫مالحظات عىل تجربه يونج‪:‬‬ ‫‪ -‬استخدم في تجربته ضوء احادي اللون‪ :‬وهو ضوء له طول موجي واحد فقط‪.‬‬ ‫‪ -‬تتناقص شده اضاءه االهداب المضيئه كلما ابتعدنا عن الهدب المركزي‪.‬‬ ‫‪ -‬وتعتمد مواقع حزم التداخل البناء والهدام عىل الطول الموجي للضوء الساقط‪.‬‬ ‫وعندما يستخدم ضوء ابيض يسبب ظهور اطياف ملونه‪.‬‬ ‫انواع اهداب التداخل‬ ‫اهداب معتمه‬ ‫اهداب مضيئه‬ ‫لها تداخل هدام لها اطوار مختلفه الطور‬ ‫لها تداخل بناء نفس الطور الطور‬ ‫يكون اعداد فرديه مقسومه عىل‪2‬‬ ‫يكون عدد صحيح‬ ‫‪....,m=1\2, 3/2, 5/2‬‬ ‫‪....,m=1,2,3,4‬‬ ‫‪-‬تداخل الشق المزدوج‪ :‬وضع يونج حاجزا ضوئيا ذاق شق ضيق امام مصدر ضوئي‪،‬‬ ‫فقد نفذ الجزء المترابط من الضوء فقط‪.‬‬  ‫‪-‬قياس الطول الموجي للضوء‪ :‬هو الهدف من تجربه يونج‬ ‫____ = ‪λ‬‬ ‫‪-‬الطول الموجي من تجربه شقي يونج‪xd :‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪=m‬رتبه الهدم‬ ‫‪=λ‬الطول الموجي‬ ‫‪=X‬المسافة بين الهدب المركزي المضي والهدب المضى االول‬ ‫‪=d‬المسافه بين الشقين‬ ‫‪=L‬المسافه بين الشقين والشاشه‬ ‫‪-‬ويتولد الهدب المركزي المضي عند ‪m=0‬‬ ‫‪-‬التداخل في االغشيه الرقيقه‬ ‫عللي‪ /‬مشاهده الوان الطيف التي كونتها فقاعه صابون او غشاء زيتي عائم عىل‬ ‫سطح تجمع مائي صغير؟‬ ‫هذا نتيجه التداخل البناء والهدام للموجات الضوئيه‪ ،‬بسبب انعكاسها عن الغشاء‬ ‫الرقيق‪.‬‬ ‫‪-‬التداخل في االغشيه الرقيقه‪ :‬الظاهره التي ينتج عنها طيف االلوان بسبب‬ ‫التداخل البناء والهدام‪.‬‬ ‫تطبيقات على التداخل في االغشيه الرقيقه‬ ‫‪.3‬االلوان عىل غشاء‬ ‫‪.1‬ظهور االلوان‬ ‫زيت عائم عىل سطح‬ ‫عىل الفقاعات‬ ‫‪.2‬فراشه الموفو‬ ‫الماء‬ ‫يحدث تداخل الغشاء الرقيق طبيعيا في جناحي فراشه‬ ‫الموفو‪ ،‬فاللون االزرق المتأللئ للفراشه هو نتيجه‬ ‫للنتوءات التبي تبرز خارجه من القشور الداخليه لجناح‬ ‫الفراشه‪ ،‬حيث ينعكس الضوء وينكسر خالل سلسله‬ ‫من التراكيب التي تشبه الدرج‪.‬مما يودي اىل تكوين‬ ‫نمط تداخل ازرق اللون‪.‬‬ ‫المختصر‪ :‬النتوءات يسقط عىل الضوء فينعكس‬ ‫وينكسر وينتج عنه نمط تداخل‪.‬‬ ‫‪-‬تحسين(تعزيز) اللون‪:‬‬ ‫يعني زياده شده اضاءته‬ ‫شروطه‪:‬‬ ‫‪ -‬يكون للموجتين المنعكستين الطور نفسه بالنسبه للطول موجي محدد‪.‬‬ ‫‪ -‬سمك الغشاء يساوي عدد فردي في ربع الطول الموجي‪.‬‬ ‫وسيحقق اي سمك للغشاء مساويا لـ‪......5λ/4, 3λ/4, λ/4‬شروط التداخل البناء‬ ‫لطول موجي محدد‪.‬‬  ‫الفصل االول ‪ :‬الحيود‬ ‫‪ -‬درست سابقًا أن مقدمات الموجات الضوئية المنتظمة تنحني حول حواف فتحة‬ ‫في حاجز في أثناء نفاذها خالل هذه الفتحة؛ أي يحدث لها حيود‪.‬وقد أمكن تفسير‬ ‫ذلك وفقا لمبدأ هيجنز ‪ ،‬الذي يبين أن النقاط جميعها عىل مقدمات الموجات تمثل‬ ‫مصادر ضوئية نقطية‪ ،‬فإذا عبر الضوء المترابط حافتين متقاربتين يتكون نمط‬ ‫حيود؛ وهو نمط يتكون عىل شاشة نتيجة التداخل البناء والهدام لمويجات هيجنز ‪.‬‬ ‫‪ -‬الحيود نوعين اما احادي مفرد او دائري‬ ‫‪-‬حيود الشق األحادي‪ :‬نمط عبارة عن هدب مركزي عريض ومضيء مع أهداب أقل‬ ‫سمكا وأقل إضاءة عىل كال الجانبين وتتكون سلسلة من األهداب المضيئة‬ ‫والمعتمة عىل الشاشه‪.‬‬ ‫‪-‬قانون الحيود ‪λ = —————- :‬‬ ‫(عرض الشق) ‪x‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪-‬العوامل الموثرة عىل الحيود‪:‬‬ ‫‪ -1‬عرض الشق‬ ‫‪ -2‬الطول الموجي‬ ‫‪-‬نمط الحيود‪ :‬ان مقارنة نمط حيود الشق األحادي بنمط تداخل الشق المزدوج‬ ‫باستخدام الشقوق‪ ،‬تظهر ان جميع أهداب التداخل المضيئه لنمط تداخل الشق‬ ‫المزدوج متطابقة مع عرض الحزمة المركزية المضيئه لنمط حيود الشق األحادي‪.‬‬ ‫‪-‬ان الحيود يزودنا بأداة فعالة لقياس الطول الموجي للضوء فقط عند استخدام عدد‬ ‫كبير من الشقوق بعضها بجانب بعض‪.‬‬ ‫‪-‬درست أن تداخل الشق المزدوج وحيود الشق المفرد يعتمدان عىل الطول‬ ‫الموجي للضوء‪.‬‬ ‫‪-‬محزوز الحيود‪ :‬أداة مكونة من شقوق عدة مفرده تسبب حيود الضوء‪.‬‬ ‫‪-‬استخدامات محزوز الحيود‪:‬‬ ‫‪ -1‬قياسات دقيقه للطول الموجي‬ ‫‪ -2‬تكوت نمط حيود ناتجا عن تراكب انماط ناتجه عن حيود شق مفرد‪.‬‬ ‫انواع محزوزات الحيود‬ ‫محزوز االنعكاس‬ ‫محزوز النفاذ‬ ‫مثال‪ :‬قرص مدمج ‪CD‬‬ ‫من انواعه‪ :‬محزوز طبق االصل أو‬ ‫أو ‪DVD‬‬ ‫المحزوز الغشائي وهو النوع‬ ‫االقل تكلفة ظن محزوزات‬ ‫الحيود مثال عليه( المجوهرات )‪.‬‬  ‫‪-‬قياس الطول الموجي‪ :‬الجهاز الذي تقاس به االطوال الموجيه للضوء باستخدام‬ ‫محزوز الحيود يسمى المطياف‪.‬‬ ‫‪-‬ويكون نمط الحيود المتكون بواسطه محزوز حيود عباره عن اهداب مضيئه ضيقه‬ ‫تفصيلها مسافات متساويه‪.‬‬ ‫‪-‬كلما زاد عدد الشقوق لكل وحده طول من المحجوز تكونت اهداب اكثر ضيقا في‬ ‫نمط الحيود‪.‬‬ ‫‪-‬الطول الموجي من محزوز الحيود‪λ=d sin𝜃 :‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-‬زاويه الهدب المضيئة‪x ) :‬‬ ‫——( ‪𝜃= tan‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪=X‬عدد الفراغات‬ ‫‪=L‬بعد الشاشة عن المحزوز‬ ‫‪-‬يمكن رؤيه نمط التداخل في االغشيه الرقيقه ضمن زاويه نظر صغيره عند النظر‬ ‫راسيا من فوق الغشاء‪.‬فراشه الموفو الزرقاء اذ تعمل طبقه القشور الداخليه عمل‬ ‫محزوز الحيود‪.‬‬ ‫‪-‬تعمل العدسة المستديره في المنظار الفلكي والمجهر وحتى في عينك عمل ثقب‬ ‫او فتحه تسمح للضوء بالمرور من خاللها‪.‬وتسبب الفتحه حيود الضوء تماما كما‬ ‫يفعل الشاق االحادي وتنتج حلقات مضيئه ومعتمه متعاقبه بواسطتها‪.‬‬ ‫‪-‬معيار ريليه‪ :‬ينص عىل انه اذا سقط مركز البقعة المضيئة لصورة احد النجمين‬ ‫عىل الحلقه المعتمه االوىل للنجم الثاني فان الصورتين تكونان عند حد الفصل او‬ ‫التمييز‪.‬‬ ‫‪-‬الغرض منه‪ :‬لمعرفة كم يبعد الجسمان احداهما عن االخر‪.‬‬ ‫‪-‬معيار ريليه‪ :‬الجسم ‪1. 22 λL‬‬ ‫——————— = الجسم ‪x‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪-‬إن تطبيق معيار ريليه إليجاد قدرة العين عىل التمييز بين مصدرين متباعدين يدل‬ ‫عىل أن العين لديها القدرة عىل التمييز بين الضوئين األماميين‪.‬وعمليا‪ ،‬ال يحد‬ ‫الحيود من عمل العين‪.‬‬ ‫‪-‬كلما كبر قطر المراه زادت قدره التمييز للمنظار الفلكي‪.‬‬ ‫الحيود‬ ‫التداخل‬ ‫ناتج من اكثر من مصدر‪.‬‬ ‫ناتج من مصدرين ضوئين فقط‪.‬‬ ‫ممثلة بموجات هينجيز‬ ‫ممثلة بشقين يونج‬ ‫اهداب مضيئة ومعتمة ومتتالية(اهداب‬ ‫التداخل)‬ ‫كالهما ناتج من تراكب موجات المترابطه التداخل البناء والهدام‬  ‫‪-‬هدب مركزي مضي وعريض وحوله اهداب مضيئه ومعتمه اقل اضاءه وسمك‪.‬‬ ‫‪-‬حلقات مضيئه ومعتمه متعاقبه‬ ‫‪-‬االساله في هاذا الفصل‪:‬‬ ‫‪-1‬في تجربة يونج‪ ،‬استخدم الطالب أشعة ليزر طولها الموجي‪ 632.8nm‬فإذا وضع‬ ‫الطالب الشاشة عىل بعد ‪ 1m‬من الشقين‪ ،‬ووجدوا أن الهدب الضوئي ذا الرتبة‬ ‫األوىل يبعد ‪ 65.5mm‬من الخط المركزي‪ ،‬فما المسافة الفاصلة بين الشقين؟‬ ‫‪-2‬في تجربة العالم يونج (التداخل) كانت المسافة بين الفتحتين ‪10×0.2‬أس‬ ‫سالب ثالثه والبعد العامودي بين الحاجز والفتحتين ‪ 1m‬احسبي الطوب الموجي‬ ‫ليتكون هدب مضيئ من الرتبة االوىل؟‬ ‫‪-3‬يسقط ضوء أخضر أحادي اللون طوله الموجي ‪ 546nm‬عىل شق مفرد عرضه‬ ‫‪ 0.095mm‬إذا كان بعد الشق عن الشاشة يساوي ‪ ، 75cm‬فما عرض الهدب‬ ‫المركزي المضيء؟‬ ‫‪ -4‬يسقط ضوء ابيض من خالل محزوز عىل شاشه‪.‬صف النمط المتكون؟‬ ‫‪ -5‬يسقط ضوء ازرق طوله الموجي ‪ 434nm‬عىل محزوز حيود‪ ،‬فتكونت أهداب عىل‬ ‫شاشه عىل بعد ‪ 1.05m‬اذا كانت الفراغات بين هذه االهداب ‪ 0.55m‬فما المسافة‬ ‫الفاصلة بين الشقوق في محزوز الحيود؟‬