مراجعة
حل أسئلة المراجعة درس الاستضاءة – أساسيات الضوء
السؤال : الاستضاءة هل يوجد مصباح كهربائي واحد إضاءة أكبر من مصباحين مماثلين يقعان على ضعف بعد مسافة المصباح الأول ؟ وضح ذلك .
الجواب :يولد مصباح واحد استضاءة أكبر مرتين من الاستضاءة التي يولدها مصباحان مماثلان معا يقعان عند ضعف المسافة .
السؤال : المسافة التي يقطعها الضوء يمكن إيجاد بعد القمر باستخدام مجموعة من المرايا يحملها رواد الفضاء على سطح القمر . فإذا تم إرسال نبضة ضوء إلى القمر وعادت إلى الأرض خلال 2.562 s ، فاحسب المسافة بين الأرض و سطح القمر ، مستخدما القيمة المقيسة لسرعة الضوء .
الجواب :
السؤال : شدة الإضاءة يضيء مصباحان شاشة بالتساوي بحيث يقع المصباح A على بعد 5.0 m ، ويقع المصباح B على بعد 3.0 m ، فإذا كانت شدة إضاءة المصباح 75 cd A ، فما شدة إضاءة المصباح B ؟
الجواب :
السؤال : بعد المصدر الضوئي افتراض أن مصباحا كهربائيا يضيء سطح مكتبك ويولد فقط نصف الاستضاءة المطلوبة . فإذا كان المصباح يبعد حاليا مسافة 1.0 m فكم ينبغي أن يكون بعده ليولد الاستضاءة المطلوبة ؟
الجواب :
بما أن الاستضاءة تعتمد على 1/d2 فإن :
السؤال : التفكير الناقد استخدم الزمن الصحيح الذي يحتاج إليه الضوء ليقطع مسافة تعادل قطر مدار الأرض و الذي يساوي 16.5 min ، و قطر مدار الأرض 3.00 x1011 m ، و ذلك لحساب سرعة الضوء باستخدام طريقة رومر . هل تبدو هذه الطريقة دقيقة ؟ لماذا ؟
الجواب :
الطبيعة الموجية للضوء
حل المسائل التدريبية لدرس الطبيعة الموجية للضوء
السؤال : ما المقصود بالألوان المتتامة ؟
الجواب : تراكب لونين ضوئين لأنتاج اللون الأبيض .
السؤال : ما تردد خط طيف الأكسجين إذا كان طوله الموجي 513 nm ؟
الجواب :
السؤال : تتحرك ذرة هيدروجين في مجرة بسرعة 6.55x106 m/s مبتعدة عن الأرض ، وتبعث ضوءا بتردد 6.16 x1014 Hz . ما التردد الذي سيلاحظه فلكي على الأرض للضوء المنبعث من ذرة الهيدروجين ؟
الجواب :
السؤال : ينظر فلكي إلى طيف مجرة ، فيجد أن هناك خطا لطيف الاكسجين بالطول الموجي 525 nm ، في حين أن القيمة المقيسة في المختبر تساوي 513 nm ، احسب سرعة تحرك المجرة بالنسبة للأرض ، ووضح ما إذا كانت المجرة تتحرك مقتربة من الأرض او مبتعدة عنها . وكيف تعرف ذلك ؟
الجواب :
و يبدو الطول الموجي المراقب ( الظاهري ) أكبر من الطول الموجي الحقيقي لخط طيف الأكسجين . هذا يعني أن الفلكي والمجرة يتحركان مبتعدا أحدهما عن الآخر .
مراجعة
حل أسئلة المراجعة لدرس الطبيعة الموجية للضوء
السؤال : مزج ألوان الضوء ما لون الضوء الذي يجب أن يتحد مع الضوء الأزرق للحصول على الضوء الأبيض ؟
الجواب : الأصفر ( مزيج من اللونين الأساسيين الأخرين ، الأحمر والأخضر )
السؤال : تفاعل الضوء مع الصبغة ما اللون الذي يظهر به الموز الأصفر عندما يضاء بواسطة كل مما يأتي ؟
a. الضوء الأبيض
b. الضوء الأخضر والضوء الأحمر معا
c. الضوء الأزرق
الجواب :
a. الأصفر
b. الأصفر
c. الأسود
السؤال : الخصائص الموجية للضوء سرعة الضوء الأحمر في الهواء والماء أقل من سرعته في الفراغ . فإذا علمت أن التردد لا يتغير عندما يدخل الضوء الأحمر في الماء ، فهل يتغير الطول الموجي ؟ إذا كان هناك تغير فكيف يكون ؟
الجواب : نعم ، لأن λ = v/f , v =λ f ، لذا فعندما تقل v فإن λ تقل أيضا .
السؤال : مزج الأصباغ ما الألوان الأساسية للأصباغ التي يجب أن تمزج لإنتاج اللون الأحمر ؟ وضح كيف ينتج اللون الأحمر باختزال لون من ألوان الصبغة ؟
الجواب : تستخدم الصبغتان الصفراء ، والحمراء المزرقة ( الارجواني ) في غنتاج اللون الأحمر . فالصبغة الصفراء تختزل اللون الأزرق وصبغة الأحمر المزرق تختزل اللون الأخضر ، ولا تختزل أي منهما اللون الأحمر لذا سيعكس المزيج اللون الأحمر .
السؤال : الاستقطاب صف تجربة بسيطة يمكنك إجراؤها لتحديد ما إذا كانت النظارات الشمسية المتوافرة في المتجر مستقطبة أم لا ؟
الجواب : تحقق ما إذا كانت النظارات تقلل من السطوع الصادر عن السطوح العاكسة ، ومنها النوافذ و الطرق المعبدة . ويستفيد المصورون الفوتوغرافيون من استقطاب الضوء المنعكس بتصوير الأجسام لحظة التخلص من السطوع .
السؤال : التفكير الناقد توصل الفلكيوم إلى أن مجرة الأندروميدا ، وهي المجرة القريبة من مجرتنا ( مجرة درب التبانة ) ، تتحرك في اتجاه مجرتنا . وضح كيف تمكن العلماء من تحديد ذلك . وهل يمكنك التفكير في دليل محتمل لاقتراب مجرة الاندروميدا من مجرتنا ؟
الجواب : خطوط طيف الانبعاث للذرات المعروفة مزاحة نحو الأزرق في الضوء الذي نراه قادما من مجرة الأندروميدا . لذا ، فإن مجرة الأندروميدا تتحرك في اتجاه مجرتنا ، و ذلك بسبب قوة الجاذبية . وقد تكون المجرتان متحركتين في مدار متذبذب بعضها حول بعض .
حل أسئلة التقويم للفصل الأول ( أساسيات الضوء )
خريطة المفاهيم
السؤال : أكمل خريطة المفاهيم التالية باستخدام المصطلحات التالية :
الموجة ، C ، تأثير دوبلر ، الاستقطاب :
الجواب :
إتقان المفاهيم
السؤال : لا ينتقل الصوت خلال الفراغ ، فكيف تعرف أن الضوء ينتقل في الفراغ ؟
الجواب : يصل ضوء الشمس إلينا من خلال الفراغ .
السؤال : فرق بين المصدر المضيء والمصدر المستضيء ( المضاء ) .
الجواب :يبعث الجسم المضيء الضوء أما الجسم المستضيء ( المضاء ) فهو ذلك الجسم الذي يسقط عليه الضوء ثم ينعكس .
السؤال : انظر بعناية إلى مصباح متوهج تقليدي . هل هو مصدر مضيء أم مصدر مستضيء ؟
الجواب : إنه مضاء بصورة رئيسية ، فالفتيلة مضيئة ، أما زجاج المصباح فهو مستضيء ( مضاء )
السؤال : وضح كيف يمكنك رؤية الأجسام العادية غير المضيئة في غرفة الصف ؟
الجواب : ترى الأجسام العادية غير المضيئة عن طريق عكسها للضوء .
السؤال : فرق بين الأجسام الشفافة وشبه الشفافة وغير الشفافة ( المعتمة ) .
الجواب : يمر الضوء من خلال الوسط الشفاف دون تشوه ونرى الأجسام من خلاله ، ويمرر الوسط شبه الشفاف الضوء إلا أنه يشوهه ، لذلك لا يمكن تمييز الأجسام عند النظر إليها من خلاله ، أما الوسط المعتم فلا يمرر الضوء ولا نرى الاجسام من خلاله .
السؤال : ما الذي يتناسب طرديا مع استضاءة سطح بمصدر ضوئي ؟ وما الذي يتناسب معه عكسيا ؟
الجواب :تتناسب الاستضاءة على سطح ما طرديا مع شدة إضاءة مصدر الضوء وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين السطح ومصدر الضوء .
السؤال : . ما افتراض جالليو بالنسبة لسرعة الضوء ؟
الجواب : سرعة الضوء كبيرة جدا إلا أنها محددة .
السؤال : لماذا يعد حيود الموجات الصوتية أكثر شيوعا في الحياة اليومية من حيود الموجات الضوئية ؟
الجواب :يكون الحيود أكثر وضوحا حول العوائق التي تكون أبعادها مساوية للطول الموجي للموجة تقريبا . وأغلب العوائق التي حولنا ذات أبعاد تحيد موجات الصوت ذات الطول الموجي الكبير .
السؤال : ما لون الضوء الذي لديه أقصر طول موجي ؟
الجواب : الضوء البنفسجي .
السؤال : ما مدى الأطوال الموجية للضوء ، بدءا من الأقصر إلى الأطول ؟
الجواب : 400 nm إلى 700 nm .
السؤال : ما الألوان التي يتكون منها الضوء الأبيض ؟
الجواب :يتركب الضوء الأبيض من الألوان جميعها ، أو من الألوان الأساسية على الأقل .
السؤال : لماذا يظهر جسم ما باللون الأسود ؟
الجواب :يظهر الجسم باللون الأسود ، لان قليلا من الضوء – إن وجد – ينعكس عن الجسم
السؤال : هل يمكن أن تكون الموجات الطولية مستقطبة ؟ وضح إجابتك .
الجواب : لا ، لأنه ليس لها مركبات مستعرضة .
السؤال : تبعث مجرة بعيدة خطا طيفيا في منطقة اللون الأخضر من الطيف الضوئي ، فهل ينزاح الطول الموجي المراقب على الأرض إلى الضوء الأحمر أو إلى الضوء الأزرق ؟ وضح إجابتك .
الجواب : لأن المجرة بعيدة فستبدو أنها تتحرك مبتعدة عن الأرض ، وسيزاح الطول الموجي في اتجاه اللون الأحمر ذي الطول الموجي الكبير .
السؤال : . ماذا يحدث للطول الموجي للضوء عندما يزداد تردده ؟
الجواب : كلما ازداد التردد قل الطول الموجي .
تطبيق المفاهيم
السؤال : يقع مصدر ضوء نقطي على بعد 2.0 m من الشاشة A ، وعلى بعد 4.0 m من شاشة B ، كما يتضح من الشكل التالي . قارن بين الاستضاءة على الشاشة B والاستضاءة على الشاشة A ؟
الجواب : الاستضاءة
، لذلك ستكون الاستضاءة عند الشاشة B ربع الاستضاءة عند الشاشة A .
السؤال : مصباح الدراسة يبعد مصباح صغير مسافة 35 cm من صفحات كتاب ، فإذا ضاعفت المسافة :
a. فهل تبقى الاستضاءة على الكتاب هي نفسها دون تغيير ؟
b. إذا لم تكن كذلك فكم تكون أكبر أو أصغر ؟
الجواب :
a. لا .
b. الاستضاءة على بعد 35 cm أكبر ، وتكون الاستضاءة عند مضاعفة المسافة 1/4 القيمة الأولى