انتشار موجة ضوئية

كل ما يخص الموجات الضوئية من ملخصات وتمارن محلولة pdf ونماذج للوطنيات وفيديوهات للشرح والتبسيط 

تقديم

كان الإغريق القدماء من الأوائل الذين درسوا الضوء ووضعوا بعض النظريات حوله، لكن في القرون الوسطى ساهم العلماء المسلمين وعلى رأسهم ابن الهيتم في الاهتداء إلى طبيعة الضوء ووظائفه. 

وجاء بعدهم عدة علماء من أبرزهم العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن الذي اكتشف في سنة 1966 أن الضوء الأبيض مؤلف من جميع الألوان، ووجد باستخدام الموشور أن كل لون في الشعاع الأبيض يمكن أن يفصل.

في بداية القرن 19 ظن العلماء أن الضوء موجة تنتقل كما تنتقل الموجة على سطح الماء لكن ينتقل الضوء في الفراغ لهذا فهو مختلف عن موجات الماء التي تنتقل في الأوساط المادية.

 لكن رغم ذلك افترض العلماء في بداية القرن 19 أن الضوء ينتشر في الأوساط المادية مثل الموجات الميكانيكية وأطلقوا على المادة التي ينتشر فيها الضوء بالأثير، بالرغم من أنهم لم يتوصلوا إلى مايبرهن على وجود هذه المادة. 

أبحاث العالم ماكسويل بينت أن الموجة الضوئية عبارة عن موجة كهرمغنطيسية مستعرضة حيث أن التشويه الذي ينتشر عبارة عن مجالين، مجال كهربائي ومجال مغناطيسي متعامدين فيما بينهما وعموديين على منحى الانتشار في كل لحظة لذا سميت الموجة الضوئية موجة كهرمغنطيسية.

الطبيعة الموجية للضوء

كما هو الشأن بالنسبة لحيود موجة ميكانيكية على سطح الماء يتم حيود الضوء بواسطة فتحات صعيرة (ثقب،شق..)، الشيء الذي يثبت فرضية أن للضوء طبيعة موجية.

الضوء موجة كهرمغنطيسية مستعرضة لكن على عكس الموجات الميكانيكية فالضوء موجة لا تحتاج لوسط مادي للانتشار حيث يمكنه الانتشار في الفراغ.

خصائص الموجة الضوئية

سرعة انتشار الضوء

أ- سرعة انتشار الضوء في الفراغ

إن سرعة انتشار الضوء في الفراغ ثابتة عالمية بينت القياسات الدقيقة أنها تساوي:

                                                                                 c=299792458 m/s

نعتبر أن:

                                                                              c= 3.10⁸ m/s

ب- سرعة انتشار الضوء في وسط مادي شفاف - معامل الانكسار

تنتشر الموجة الضوئية في وسط مادي شفاف بسرعة v أقل من c. 

نعرف معامل الانكسار لوسط شفاف ومتجانس بالنسبة لضوء معين أحادي اللون  بالعلاقة:   

ملحوظة:

- معامل الانكسار مقدار بدون وحدة.

- معامل الانكسار أكبر من 1 .

- معلمل انكسار الهواء يقارب 1.

سرعة انتشار الضوء في الهواء تقارب سرعته في الفراغ.

التردد و طول الموجة

تتميز الموجة لضوئية الأحادية اللون بترددها (nuu  𝞾) الذي لا يتعلق بوسط الانتشار، ولا يتغيرعند انتقالها من وسط شفاف إلى آخر.

مجال الموجات الضوئية المرئية

حيود موجة ضوئية أحادية اللون

كما هو الشأن بالنسبة للموجات الميكانيكية تحدث ظاهرة الحيود أيضا للموجة الضوية أحادية اللون وذلك بعد اجتيازها لحاجز به شق عرضه a.

ملاحظة

- عرض البقعة المركزية الملاحظ على الشاشة يزداد كلما صغر عرض الشق.

- عرض البقعة المركزية الملاحظ على الشاشة يزداد كلما ازداد طول الموجة.

نغير عرض الشق ونقيس الفرق الزاوي في كل مرة ونمثل المنحنى (𝜽=f(1/a

تبدد الضوء بواسطة موشور

تعريف الموشور

الموشور وسط متجانس وشفاف يتكون من 3 أوجه مستطيلة تتقاطع فيما بينها و محدودة بوجهين مثلثين متوازيين.

بعد اجتياز الحزمة الضوئية للموشور تتعرض للانكسار مرتين، فنلاحظ على الشاشة تكون بقعة ضوئية ملونة تسمى طيف الضوء الأبيض.

نلاحظ أن الضوء البنفسجي الأكثر انحرافا، والضوء الأحمر هو الأقل انحرافا 

تسمى هذه الظاهرة التي تمكن من فصل الإشعاعات ذات الألوان المختلفة ظاهرة تبدد الضوء

علاقات الموشور

تحميل الملخص  pdf               هنا