المناهج

حل فيزياء 3 الفصل الرابع التداخل والحيود مقررات

فهرس المقاله

ينبعث ضوء برتقالي مصفر من مصباح غاز الصوديوم بطول موجي 596 nm ، ويسقط على شقين البعد بينهما 1.90 x 10-5 m . ما المسافة بين الهدب المركزي المضيء والهدب الأصفر دي الرتبة الأولى إذا كانت الشاشة تبعد مسافة 0.600 m من الشقين؟

الاجابة:

في تجربة شقي يونج ، استخدم الطلاب أشعة ليزر طولها الموجي 632.8 nm . فإذا وضع الطلاب الشاشة على بعد 1.00 m من الشقين ، ووجدوا أن الهدب الضوئي ذا الرتبة الأولى يبعد 65.5 mm من الخط المركزي ، فما المسافة الفاصلة بين الشقين ؟

الاجابة:

ارجع إلى المثال 2 ، ثم اوجد أقل سمك لتكوين حزمة ضوء منعكسة لونها أحمر  (λ= 635 nm  ) .

الاجابة:

وضع غشاء من فلوريد الماغنيسيوم معامل انكساره 1.38 على عدسة زجاجية مطلية بطبقة غير عاكسة معامل انكسارها 1.52 . كم يجب أن يكون سمك الغشاء بحيث يمنع انعكاس الضوء المخضر ؟

الاجابة:
101nm

ما أقل سمك لغشاء صابون معامل انكساره 1.33 ليتداخل عنده ضوء طوله الموجي 521nm تداخلا بناء مع نفسه ؟

الاجابة:

يمسك خالد بلعبة الفقاعات ، وينفخ في غشاء الصابون المعلق رأسيا في الهواء مكونا فقاعات . ما العرض الثاني الأقل سمكا لغشاء الصابون الذي يتوقع عنده رؤية شريط مضيء إذا كان الطول الموجي للضوء الذي يضيء الغشاء 575 nm ؟ افترض أن معامل انكسار محلول الصابون 1.33 

الاجابة:

تم تكوين شقين متقاربين جدا في قطعة كبيرة من الكرتون وأضيء الشقان بضوء أحمر أحادي اللون . وعند وضع ورقة بيضاء بعيدا عن الشقين شوهد نمط من الأهداب المضيئة والمعتمة على الورقة . صف كيف تسلك الموجة عندما تقابل شقا ؟ وفسر لماذا تظهر أهداب مضيئة وأخرى معتمة ؟

الاجابة:
عندما تواجه الموجة شقا فإنها تنحني. فالضوء يحيد بواسطة الشقوق ، والضوء النافذ من أحد الشقوق ، والضوء النافذ من أحد الشقوق يتداخل مع الضوء النافذ من الشق الآخر ، فإذا كان التداخل بناء فسيتكون هدب مضيء أما إذا كان التداخل هداما فإن الهدب سيكون معتما .

 وضح بالرسم النمط الذي وصف في المسألة السابقة .

الاجابة:
ستكون شبيهة بالنمط الذي تشاهده للضوء الأحمر .

مثل ما يحدث لنمط التداخل في المسألة 7 عند استخدام ضوء أزرق بدلا من الضوء الأحمر

الاجابة:
تصبح أهداب الضوء بعضها أقرب إلى بعض . 

غشاء بلاستيكي عاكس معامل انكساره 1.83 ، ثبت على نافذة زجاجية ، فإذا علمت أن معامل انكسار الزجاج 1.52 :

    a. فما أقل سمك ينعكس عنده الضوء الأصفر المخضر 

    b.إذا علمت أن هذا الغشاء لا يمكن صناعته بهذا السمك ، فما السمك التالي الذي يحدث التأثير نفسه 

 الاجابة:

a)

b)

227nm

يسقط ضوء أخضر أحادي اللون طوله الموجي 546 nm على شق مفرد عرضه 0.095 nm . إذا كان بعد الشق عن الشاشة يساوي 75 cm ، فما عرض الهدب المركزي المضيء

الاجابة:
8.6mm

سقط ضوء أصفر على شق مفرد عرضه 0.0295 nm ، فظهر نمط على شاشة تبعد عنه مسافة 60.0 cm . فإذا كان عرض الهدب المركزي المضيء 24.0 mm ، فما الطول الموجي للضوء

الاجابة:

سقط ضوء أبيض على شق مفرد عرضه 0.050 mm ، فإذا وضعت شاشة على بعد 1.00 m منه ، ووضع طالب مرشحا أزرق – بنفسجيا (=441 nm λ) على الشق ، ثم أزاله ووضع مرشحا أحمر (=622 nmλ) ، ثم قاس الطالب عرض الهدب المركزي المضيء :

   a.   فأي المرشحين ينتج هدبا ضوئيا أكثر عرضا 

   b.  احسب عرض الهدب المركزي المضيء لكل من المرشحين

الاجابة:

  1. أحمر لأن عرض الذروة المركزية يتناسب مع الطول الموجي

b.

للازرق: 18mm

للاحمر: 25mm

يسقط ضوء أزرق طوله الموجي 434 nm على محزوز حيود ، فتكونت أهداب على الشاشة على بعد 1.05 m . فإذا كانت الفراغات بين هذه الأهداب 0.55 m ، فما المسافة الفاصلة بين الشقوق في محزوز الحيود

الاجابة:

يضاء محزوز حيود تفصل بين شقوقه مسافة 8.60 x 10 -7  بواسطة ضوء بنفسجي طوله الموجي 421 nm . فإذا كان البعد بين الشاشة و المحزوز 80.0 cm فما مقدار المسافات الفاصلة بين الاهداب في نمط الحيود

الاجابة:
0.449m

نجم الشعرى اليمانية ( سيريوس ) أكثر النجوم سطوعا في السماء في فصل الشتاء في نصف الكرة الأرضية الشمالي . ونجم الشعرى – في الحقيقة – نظام مكون من نجمين يدور كل منهما حول الآخر فإذا وجه تلسكوب هابل الفضائي ( قطر فتحته 2.4 m ) نحو هذا النظام الذي يبعد 8.44 سنوات ضوئية عن الأرض ، فما أقل مسافة فاصلة بين النجمين تلزمنا للتميز بينهما بأسلوب التلسكوب ؟ (افترض أن متوسط الطول الموجي للضوء القادم من النجمتين يساوي 550 m

:الاجابة

شاهد جهاز مطياف ، إلا أنك لا تعلم ما إذا كان الطيف الناتج عنه باستخدام منشور أو محزوز . كيف تعرف ذلك من خلال النظر إلى طيف الضوء الأبيض

الاجابة:
حدد ما إذا كان اللون البنفسجي أم الأحمر في نهاية الطيف يصنع زاوية أكبر مع اتجاه حزمة الضوء الأبيض الساقط . يكسر المنشور اللون البنفسجي الذي يقع في نهاية الطيف بدرجة أكبر ، بينما يجيد المحزوز الأطوال الموجية للضوء الأحمر بمقدار أكبر

يضيء ضوء أحادي اللون طوله الموجي λ شقين في تجربة يونج . فإذا كانت المسافة الفاصلة بين الشقين d ، وتكون نمط على شاشة تبعد مسافة L عن الشقين ، فأكمل خريطة المفاهيم التالية مستخدما λ و L و d لتبين كيف يمكنك تغييرها لتحصل على التغير المشار إليه في الفراغ بين الأهداب المضيئة المتجاورة x

:الاجابة

لماذا يعد استخدام ضوء احادي اللون مهما في تكوين نمط في تجربة التداخل ليونج

الاجابة:
عندما تستخدم الضوء الأحادي اللون ، ستحصل على نمط تداخل دقيق المعالم ، وإذا كنت تستخدم ضوءا أبيض فستحصل على مجموعة من الأهداب الملونة

وضح لماذا لا يمكن استخدام موقع الهدب المركزي المضيء لنمط تداخل الشق المزدوج لحساب الطول الموجي لموجات الضوء

الاجابة:
الأطوال الموجية جميعها تنتج الهدب المركزي في الموقع نفسه

صف كيف يمكنك استخدام ضوء معلوم الطول الموجي لإيجاد المسافة بين شقين

الاجابة:

أسقط الضوء على الشق المزدوج ، ودع نمط التداخل يسقط على ورقة . قس المسافات بين الأهداب المضيئة X ، واستخدم المعادلة d = λL/x

يشع ضوء أبيض خلال محزز حيود . هل تكون الفراغات بين الخيوط الحمراء الناتجة متقاربة أم متباعدة أكثر مقارنة بالخطوط البنفسجية الناتجة ؟ ولماذا

الاجابة:
تتناسب المسافة طرديا مع الطول الموجي . ولأن للضوء الأحمر طولا موجيا أطول منه للضوء البنفسجي فإن الخطوط الحمراء ستفصلها مسافات أكبر من الخطوط البنفسجية

ما لون الضوء المرئي الذي ينتج خطا ساطعا قريبا جدا من الهدب المركزي المضيء بالنسبة لمحزوز حيود معين

الاجابة:
الضوء البنفسجي هو اللون ذو الطول الموجي الأقصر

حدد في كل من الأمثلة التالية ما إذا كان اللون ناتجا عن التداخل في الأغشية الرقيقة ، أم عن الانكسار ، أم نتيجة وجود الأصباغ .

        a.   فقاعات الصابون

        b.  بتلات الوردة

        c.   غشاء زيتي

        d.  قوس المطر

الاجابة:

  1. التداخل
  2. الأصباغ
  3. التداخل
  4. الانكسار

    صف التغيرات في نمط حيود الشق المفرد عندما يتناقص عرض الشق

    الاجابة:

     

    تأخذ الأهداب في الاتساع وتأخذ إضاءتها في الخفوت .

    أحد المعروضات في معرض العلوم عبارة عن غشاء كبير جدا من الصابون ذي عرض ثابت تقريبا ، ويضاء بواسطة ضوء طوله الموجي 432 nm ، فيظهر السطح كاملا تقريبا على شكل ظل أرجواني اللون . فلماذا ستشاهد في الحالات التالية ؟

           a.   عندما يتضاعف سمك الغشاء .

           b.  عندما يزداد سمك الغشاء بمقدار نصف الطول الموجي للضوء الساقط .

           c.   عندما يتناقص سمك الغشاء بمقدار ربع الطول الموجي للضوء الساقط

    الاجابة:

    a.   تداخل هدام كامل

    b.  تداخل بناء كامل

    c.   تداخل هدام كامل

    إذا كان لديك مؤشرا ليزر ، أحدهما ضوؤه أحمر والآخر ضوؤه أخضر ، واختلف زميلاك أحمد وفيصل في تحديد أيهما له طول موجي أكبر ، وأصر أحمد على ان اللون الأحمر طوله الموجي أكبر ، بينما فيصل متأكد أن الضوء الأخضر له طول موجي أكبر . فإذا كان لديك محزوز حيود فصف العرض الذي ستنفذه بواسطة هذه الأداة ، وكيف يمكنك توضيح النتائج التي توصلت إليها لكل من أحمد وفيصل لحل الخلاف بينهما

    الاجابة:

    سلط كل مؤشر ليزر خلال المحزوز على جدار قريب . سينتج الضوء ذو الطول الموجي الأكبر نقاطا تفصلها مسافات كبيرة على الجدار لأن المسافة بينها تتناسب طرديا مع الطول الموجي

    يسقط ضوء على شقين متباعدين بمقدار 19.0µm ، ويبعدان عن شاشة 80.0 cm ، كما في الشكل 4-17 . فإذا كان الهدب المضيء ذو الرتبة الأولى يبعد 1.90 cm عن الهدب المركزي المضيء فما مقدار الطول الموجي للضوء

    الاجابة:
    451 nm

    خرج أسامة وعمر في نزهة قصيرة بعد المطر ، و لاحظا طبقة نفطية رقيقة معامل انكسار مادتها 1.45 على سطح بركة ضغيرة تنتج ألوانا مختلفة . ما أقل سمك لطبقة النفط ، عندما تكون تداخلا بناء لضوء طوله الموجي 454 nm

    الاجابة:
    94nm

    يوجه علي مؤشر ليزر أحمر على ثلاث مجموعات من الشقوق المزدوجة المختلفة . فإذا كانت المسافة الفاصلة بين الشقين في المجموعة A 0.150 mm ، وبعد الشاشة عن الشقين 0.60 m ، أما في المجموعة B فكانت المسافة الفاصلة بين الشقين 0.175 mm ، وبعد الشاشة عنهما 0.80 m ، وفي المجموعة C كانت المسافة الفاصلة بين الشقين 0.150 mm وبعد الشاشة عنهما 0.80 m ، فرتب المجموعات الثلاث اعتمادا على المسافة الفاصلة بين الهدب المركزي المضيء والهدب المضيء ذي الرتبة الأولى ، وذلك من المسافة الفاصلة الأصغر إلى الأكبر

    الاجابة:

    يعبر ضوء أحادي اللون خلال شق مفرد عرضه 0.010 cm ، ثم يسقط على شاشة تبعد عنه مسافة 100 cm ، كما في الشكل 4-18 . فإذا كان عرض الهدب المركزي المضيء 1.20 cm ، فما مقدار الطول الموجي للضوء

    الاجابة:
    600nm

    يستخدم في جهاز المطياف محزوز حيود يحتوي 12000/cm خط . أوجد الزاويتين اللتين توجد عندهما الأهداب المضيئة ذات الرتبة الأولى لكل من الضوء الأحمر الذي طوله الموجي 632 nm ، والضوء الأزرق الذي طوله الموجي 421 nm

  5. الاجابة:
    للضوء الاحمر: 49.3°
    للضوء الازرق: 30.3°
السابق
حل فيزياء 3 الفصل الثالث الانكسار والعدسات مقررات
التالي
حل فيزياء 3 الفصل الخامس الكهرباء الساكنة مقررات