الحيود في الفيزياء
التداخل والحيود في الضوء
بحث التداخل والحيود
ملخص التداخل والحيود
التداخل والحيود
الفرق بين التداخل والحيود
مقارنة بين التداخل والحيود
بحث عن مقارنة بين التداخل والحيود في الفيزياء
بحث عن مقارنة بين التداخل والحيود في الفيزياء
التداخل والحيود
التداخل
مسائل تدريبية:
1- ينبعث ضوء برتقالي مصفر من مصباح غاز الصوديوم بطول موجي 596 nm، ويسقط على شقين البعد بينهما 1.90 * 10-5 m . ما المسافة بين الهدب المركزي المضيء والهدب الأصفر ذي الرتبة الأولى إذا كانت الشاشة تبعد مسافة 0.600 m من الشقين؟
x= =18.8 mm
2- في تجربة شقي يونج، استخدم الطلاب أشعة ليزر طولها الموجي 632.8 nm = لامبا . 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؟
d= =9.66 m
مسائل تدريبية:
3- ارجع إلى المثال 2، ثم أوجد أقل سمك ممكن للغشاء لتكوين حزمة ضوء منعكسة لونها أحمر (635 nm = لامبا) .
t= =109 nm
4- وضع غشاء من فلوريد الماغنسيوم معامل انكساره n = 1.38 على عدسة زجاجية مطلية بطبقة غير عاكسة معامل انكسارها n = 1.52 . كم يجب أن يكون سمك الغشاء بحيث يمنع انعكاس الضوء الأصفر المخضر؟
t= =101 nm
5- ما أقل سمك لغشاء صابون معامل انكساره 1.33 ليتداخل عنده ضوء طوله الموجي 521 nm تداخلاً بناءً مع نفسه؟
t= =97.9 nm
مراجعة عامة:
6- سمك الغشاء: يمسك خالد بلعبة الفقاعات، وينفخ في غشاء الصابون المعلق رأسياً في الهواء مكوناً فقاعات . ما العرض الثاني الأقل سمكاً لغشاء الصابون الذي يتوقع عنده رؤية شريط مضيء إذا كان الطول الموجي للضوء الذي يضئ الغشاء 575 nm؟ افترض أن معامل انكسار محلول الصابون 1.33 .
t= =324 nm
7- الأنماط المضيئة والمعتمة: تم تكوين شقين متقاربين جداً في قطعة كبيرة من الكرتون، وأضئ الشقان بضوء أحمر أحادي اللون . وعند وضع ورقة بيضاء بعيداً عن الشقين شوهد نمط من الأهداب المضيئة والمعتمة على الورقة . صف كيف تسلك الموجة عندما تقابل شقاً؟ وفسر لماذا تظهر أهداب مضيئة وأخرى معتمة؟
عندما تواجه الموجة شقا فإنها تنحني فالضوء يحيد بوساطة الشقوق والضوء النافذ من احد الشقوق يتداخل مع الضوء النافذ من الشق الآخر فإذا كان التداخل بناءا فسيتكون هدب مضيء أما إذا كان التداخل هداما فان الهدب سيكون معتما
8- أنماط التداخل: وضح بالرسم النمط الذي وصف في المسألة 11 .
ستكون شبيهة بالنمط الذي تشاهده للضوء الأحمر
9- أنماط التداخل: مثل ما يحدث لنمط التداخل في المسألة 11 عند استخدام ضوء أزرق بدلاً من الضوء الأحمر .
تصبح أهداب الضوء بعضها اقرب إلي بعض
10- سمك الغشاء: غشاء بلاستيكي عاكس معامل انكساره n = 1.83، ثبت على نافذة زجاجية آلية، فإذا علمت أن معامل انكسار الزجاج n = 1.52:
أ- فما أقل سمك ينعكس عنده الضوء الأصفر المخضر؟
t= =75.8 nm
ب- إذا علمت أن هذا الغشاء لا يمكن صناعته بهذا السمك، فما السمك الأقل التالي الذي يحدث التأثير نفسه؟
t= =227 nm
11- التفكير الناقد: تستخدم معادلة الطول الموجي المشتقة من تجربة شقي يونج التبسيط التالي: إن الزاوية ɵ صغيرة جداً، لذا يكون ɵ tan = ɵ sin إلى أي زاوية يبقى هذا التقريب جيداً وهل تزداد الزاوية العظمي للتقريب الجيد والصحيح أم تتناقص عندما تزيد دقة قياسك لها؟
sinѲ=tanѲإلي أرقام كبيرة تصل إلي 9.9⁰ وزيادة القياس يقلل هذه الزاوية إلي 2.99⁰
12-2 الحيود
مسائل تدريبية:
12- 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 المضئ؟
xmin= =4.3 mm
13- سقط ضوء أصفر على شق مفرد عرضه 0.0295 mm، فظهر نمط على شاشة تبعد عنه مسافة 60.0 cm . فإذا كان عرض الهدب المركزي المضيء 24.0 mm، فما الطول الموجي للضوء؟
ʎ= =5.9×102 nm
14- سقط ضوء أبيض على شق مفرد عرضه 0.050 mm، فإذا وضعت شاشة على بعد 1.00 m منه، ووضع طالب مرشحاً أزرق – بنفسجياً (441 nm = لامبا) على الشق، ثم أزاله ووضع مرشحاً أحمر (622 nm = لامبا)، ثم قاس الطالب عرض الهدب المركزي المضيء:
أ- فأي المرشحين ينتج هدباً ضوئياً أكثر عرضاً؟
الأحمر لان عرض الهدب يتناسب طرديا مع الطول الموجي
ب- احسب عرض الهدب المركزي المضيء لكل من المرشحين .
للأزرق: 18 mm ، للأحمر: 25 mm
مسائل تدريبية:
15- يسقط ضوء أبيض من خلال محزوز على شاشة . صف النمط المتكون .
يشاهد طيف ضوئي كامل للون وذلك لاختلاف الأطوال الموجية الأهداب المعتمة لأحد الأطوال الموجية ستمتلئ بالأهداب المضيئة للون آخر
16- يسقط ضوء أزرق طوله الموجي 434 nm على محزوز حيود، فتكونت أهداب على شاشة على بعد 1.05 m . فإذا كانت الفراغات بين هذه الأهداب 0.55 m، فما المسافة الفاصلة بين الشقوق في محزوز الحيود؟
d=9.4×10-7 m
17- يُضاء محزوز حيود تفصل بين شقوقه مسافة 8.60 + 10-7 m بوساطة ضوء بنفسجي طوله الموجي 421 nm . فإذا كان البعد بين الشاشة والمحزوز 80.0 cm فما مقدار المسافات الفاصلة بين الأهداب في نمط الحيود؟
x=L tanѲ=0.449 m
18- يسقط ضوء أزرق على قرص DVD في المثال 3، فإذا كانت المسافات الفاصلة بين النقاط المتكونة على جدار يبعد 0.65 m تساوي 58.0 cm، فما مقدار الطول الموجي للضوء؟
ʎ=d sinѲ=490 nm
19- يمر ضوء طوله الموجي 632 nm خلال محزوز حيود، ويكون نمطاً على شاشة تبعد عن المحزوز مسافة 0.55 m . فإذا كان الهدب المضيء الأول يبعد 5.6 cm عن الهدب المركزي المضيء، فما عدد الشقوق لكل سنتمتر في المحزوز؟
d= =1.6×103
مراجعة:
20- المسافة بين الأهداب المعتمة ذات الرتبة الأولى: يسقط ضوء أخضر أحادي اللون طول موجته 546 nm على شق مفرد عرضه 0.080 mm . ويقع الشق على بعد 68.0 cm من شاشة . ما المسافة الفاصلة بين الهدب المعتم الأول على أحد جانبي الهدب المركزي المضيء والهدب المعتم الأول على الجانب الآخر؟
2xmin= =9.3 mm
21- التفكير الناقد: شاهدت جهاز مطياف، إلا أنك لا تعلم ما إذا كان الناتج عنه باستخدام منشور أو محزز . كيف تعرف ذلك من خلال النظر إلى طيف الضوء الأبيض؟
حدد ما إذا كان اللون البنفسجي أم الأحمر في نهاية الطيف يصنع زاوية اكبر مع اتجاه حزمة الضوء الأبيض الساقط يكسر المنشور اللون البنفسجي الذي يقع في نهاية الطيف بدرجة اكبر بينما يحيد المحزز الأطوال الموجية للضوء الأحمر بمقدار اكبر
التقويم
خريطة المفاهيم:
22- يضئ ضوء أحادي اللون طوله الموجي لامبا شقين في تجربة شقي يونج . فإذا كانت المسافة الفاصلة بين الشقين d، وتكون نمط على شاشة تبعد مسافة L عن الشقين، فأكمل خريطة المفاهيم التالية مستخدماً لامبا، L، d لتبين كيف يمكنك تغييرها لتحصل على التغير المشار إليه في الفراغ بين الأهداب المضيئة المتجاورة x .
إتقان المفاهيم:
23- لماذا يعد استخدام ضوء أحادي اللون مهماً في تكوين نمط التداخل في تجربة التداخل ليونج؟
عندما تستخدم الضوء الأحادي اللون ستحصل على نمط تداخل دقيق المعالم وإذا كنت تستخدم ضوءا ابيض فستحصل على مجموعة من الأهداب الملونة
24- وضح لماذا لا يمكن استخدام موقع الهدب المركزي المضيء لنمط تداخل الشق المزدوج لحساب الطول الموجي لموجات الضوء؟
الأطوال الموجية جميعها تنتج الخط في الموقع نفسه
25- صف كيف يمكنك استخدام ضوء معلوم الطول الموجي لإيجاد المسافة بين شقين؟
اسقط الضوء على الشق المزدوج ودع نمط التداخل يسقط على ورقة قس المسافات بين الأهداب المضيئةx واستخدم المعادلة d=
26- يشع ضوء أبيض خلال محزوز حيود . هل تكون الفراغات بين الخطوط الحمراء الناتجة متقاربة أم متباعدة أكثر مقارنة بالخطوط البنفسجية الناتجة؟ ولماذا؟
تتناسب المسافة طرديا مع الطول الموجي لان للضوء الأزرق طولا موجيا أطول من البنفسجي فان الخطوط الحمراء ستفصلها مسافات اكبر من الخطوط البنفسجية
27- ما لون الضوء المرئي الذي ينتج خطاً ساطعاً قريباً جداً من الهدب المركزي المضيء عند استخدام محزوز الحيود نفسه؟
الضوء البنفسجي هو اللون ذو الطول الموجي الأقصر
28- لماذا يكون المقراب ذو القطر الصغير غير قادر على التمييز بين صورتين لنجمين متقاربين جداً؟
للفتحات الصغيرة أنماط تداخل كبيرة تحد من القدرة على التمييز
