موجات المادة - فيزياء3-3 - ثالث ثانوي

2- موجات المادة Matter Waves www.ien.edu.sa أظهر كل من التأثير الكهروضوئي وتشتت كومبتون أن للموجات الكهرومغناطيسية العديمة الكتلة زخم وطاقة كالجسيمات. إذا كان للموجات الكهرومغناطيسية خصائص جسيمية، فهل يمكن للجسيمات أن تسلك سلوك الموجات، وذلك بأن تظهر التداخل . تصف دليلا على الطبيعة والحيود؟ أي: هل للجسيمات خصائص موجية؟ توقع العالم دي برولي عام 1923م أن الأهداف الموجية للمادة. للجسيمات المادية خصائص موجية. وكان هذا التوقع غير عادي، وقد قوبل بالرفض من علماء آخرين حينها، حتى قرأ أينشتاين أبحاث دي برولي العلمية وأيده في ذلك. . تطبق معادلة دي برولي موجات دي برولي De Broglie Waves تذكر أن زخم الجسم يساوي كتلته مضروبة في سرعته p = mu . وقياسًا على زخم الفوتون /p=h، توقع دي برولي أن زخم الجسيم يعبر عنه بالمعادلة التالية: h p = mu = في حل مسائل عددية . تصف الطبيعة المزدوجة للموجات والجسيمات وأهمية مبدأ عدم التحديد لهيز نبرج. المفردات يمثل الطول الموجي في العلاقة أعلاه الطول الموجي المصاحب للجسيم المتحرك، ويسمى طول موجة دي برولي طول موجة دي برولي وتعطي المعادلة التالية طول موجة دي برولي مباشرة. مبدأ عدم التحديد لهيز نبرج طول موجة دي برولي h mu == طول موجة دي برولي المصاحبة الجسيم متحرك تساوي حاصل قسمة ثابت بلانك على زخم الجسيم. اعتمادًا على نظرية دي برولي، ينبغي أن تظهر جسيمات مثل الإلكترونات والفوتونات خصائص موجية. إلا أنه لم يسبق أن لوحظت تأثيرات مثل التداخل والحيود للجسيمات. لذا كان إنجاز دي برولي عظيمًا، رغم وجود شك كبير في نظريته. وفي عام 1927م أجريت تجربتان مستقلتان أثبتت نتائجهما أن الإلكترونات تحيد تماما كالضوء. ففي إحدى التجربتين سلّط العالم الإنجليزي جورج تومسون الإلكترونات على بلورة الشكل - تظهر أنماط حيود رقيقة جدا؛ وذلك لأن ذرات البلورات مرتبة بنمط . علها تعمل عمل محزوز الإلكترونات - كهذا النمط الخاص حيود وكوّنت الإلكترونات التي حدث لها حيود الأنماط التي تكونها أشعة X التي ببلورة زركونيوم مكعبة - الخصائص لها الطول الموجي نفسه. ويوضح الشكل - النمط الذي يكونه حيود الإلكترونات. الموجية للجسيمات. وفي الولايات المتحدة الأمريكية أجرى كلينتون دافيسون ولاستر جيرمر تجربة مشابهة مستخدمين إلكترونات منعكسة ومحادة عن بلورات سميكة. وأثبتت التجربتان أن للجسيمات المادية خصائص موجية إن الطبيعة الموجية للأجسام التي تراها وتتعامل معها يوميا لا يمكن ملاحظتها لأن أطوالها الموجية قصيرة جدا. فمثلاً، لكي ندرس طول موجة دي برولي المصاحبة لكرة مضرب كتلتها kg 0.145 وسرعتها لحظة مغادرة المضرب m/s 38. =1.2×10-34 m 6.63×1024 J.s (0.145 kg) (38 m/s) h λ=mv= فإن هذا الطول الموجي أصغر كثيرًا من أن يكون له تأثيرات ملاحظة. لكن كما سترى في المثال التالي، فللجسيمات الصغيرة جدا - كالإلكترون مثلاً - طول موجي يمكن ملاحظته وقياسه. وزارة التعليم Minist9ucation 2023-1445

مثال 3 طول موجة دي برولي إذا تسارع إلكترون خلال فرق جهد 75V ، فما مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة له ؟ تحليل المسألة ورسمها . ضمن رسمك اللوحين الموجب والسالب. Hilt 75 V - المجهول المعلوم λ = ? V = 75 V m = 9.11×10-3kg h = 6.63 x 10-34 J.S 4 = -1.6×10-19 إيجاد الكمية المجهولة اكتب علاقتين لطاقة حركة الإلكترون؛ الأولى بدلالة فرق الجهد، والأخرى بدلالة الحركة، واستخدمهما الحساب سرعة الإلكترون ساو بين علاقتي الطاقة الحركية KE. حل بالنسبة إلى المتغير بالتعويض m = 9.11 × 10-31 kg q= -1.60×10-19 CV = 75 V KE = -qV ،KE = = mu m v² = -qV -2qV v= m -2(-1.60 x10 C) (75 V) (9.11 x 10-1 kg) = 5.1 X10 m/s p = mu =(9.11×10 kg) (5.1×10 m/s) = 4.6×10-24 kg.m/s = 6.63×10 - J.S 4.6X1024 kg.m/s = 1.4×100 m = 0.14 nm دليل الرياضيات فصل المتغير حل بالنسبة إلى الزخم بالتعويض m = 9.11 × 10-31 kg v=5.1x106 m/s حل بالنسبة إلى طول موجة دي برولي بالتعويض 1.5 1034 h = 6.63X p = 4.6 × 10 -2 kg m/s تقويم الجواب . هل الوحدات صحيحة ؟ التحليل البعدي للوحدات يثبت أن وحدة m/s للسرعة ، ووحدة nm للطول الموجي . • هل للإشارات معنى ؟ القيم الموجبة متوقعة لكل من ٧ و ٨. • هل الجواب منطقي؟ الطول الموجي قريب من 0.1nm، والذي يقع في منطقة الطول الموجي لأشعة X في الطيف الكهرومغناطيسي. مسائل تدريبية 19. تتدحرج كرة بولنج كتلتها . بسرعة m/s 8.5، أجب عما يلي: a. ما مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة للكرة ؟ .. لماذا لا تُظهر كرة البولنج سلوكًا موجيًّا ملاحظا؟ 20. إذا تسارع إلكترون خلال فرق جهد 250V، فاحسب مقدار سرعته وطول موجة دي برولي المصاحبة له. 21. ما مقدار فرق الجهد اللازم لمسارعة إلكترون بحيث يكون طول موجة دي برولي المصاحبة له 0.125nm؟ 22 طول موجة دي برولي للإلكترون في المثال 3 يساوي nm .0.14. ما مقدار الطاقة الحركية موحدة لـ ( m = 1.67 102 kg) إذا كان له الطول الموجي نفسه ؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 500

الجسيمات والموجات Particles and Waves هل الضوء جسيم أم موجة ؟ تشير الدلائل إلى أن كلا من النموذج الجسيمي والنموذج الموجي يلزمان لتفسير سلوك الضوء. وقد قادت نظرية الكم والطبيعة المزدوجة للإشعاع الكهرومغناطيسي إلى مبادئ علمية وتطبيقات رائعة، كما ستكتشف لاحقا والمجهر الأنبوبي الماسح (STM) من هذه التطبيقات، وسوف يتم مناقشته في جزء "كيف تعمل". تحديد الموقع والزخم من المنطقي أن تفكر أنه حتى تحدد خصائص جسيم ما بدقة فسوف تكون بحاجة إلى أن تبتكر تجربة تقيس مباشرة الخصائص المطلوبة. فمثلاً لا تستطيع أن تقرر ببساطة أن جسيما في موقع ما يتحرك بسرعة محددة. وبدلاً من ذلك، يجب أن تجري تجربة لتحدد موقع الجسيم وتقيس سرعته. +x الكترون 0 = الزخم +V قبل التصادم ↑+y يزداد الطول الموجي للفوتون كيف يمكنك تحديد موقع جسيم ؟ لتصنع ذلك عليك أن تلمسه، أو أن تعكس ضوء عنه. إذا استخدم ضوء فإنه يجب تجميع الضوء المنعكس عن الجسيم بجهاز أو بالعين المجردة. إلا أنه بسبب تأثيرات الحيود فإن الضوء المستخدم لتحديد موقع الجسيم ينتشر، مما يجعل من المستحيل تحديد موقعه بدقة. غير أن استخدام ضوء أو إشعاع ذي طول موجي أقصر يزداد زخم يقلل من الحيود، مما يسمح بتحديد موقع الجسيم بدقة أكبر. مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج نتيجة تأثير كومبتون فإنه عندما يصطدم إشعاع طوله الموجي قصير وطاقته عالية بجسيم فإن زخم الجسيم يتغير، كما في الشكل 9-3. وبناء على ذلك، +X الالكترون بعد التصادم فوتون يؤثر تحديد موقع الجسيم بدقة في تغير زخمه وكلما زادت الدقة في تحديد موقع جسيم ازداد الشكل 9-3 يمكن أن يرى الجسيم عدم التحديد في قياس زخمه. وبالطريقة نفسها إذا تم قياس زخم الجسيم بدقة فإن موقعه فقط عندما يتشتت الضوء عنه. يتغير ويصبح أقل تحديدًا. لخصت هذه الحالة في مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج، والذي ينص لذا فإن الإلكترون يبقى غير محدد على أنه من غير الممكن قياس زخم جسيم وتحديد موقعه بدقة في الوقت نفسه. إن هذا (a). حتى يصطدم به فوتون (b). المبدأ - والذي سمّى باسم الفيزيائي الألماني فيرنر هيزنبرج - هو نتيجة للطبيعة المزدوجة يشتت التصادم كلا من الفوتون للضوء والمادة. ويخبرنا مبدأ عدم التحديد لهيز نبرج أن هناك حدا للدقة في قياس الموقع والإلكترون ويغير من زخميهما. والزخم. 3-2 مراجعة 23. الخصائص الموجية صف التجربة التي أثبتت أن للجسيمات خصائص موجية. ذرات خلال شق مزدوج فإنه يتكون نمط تداخل. وتحدث كلتا النتيجتين حتى عندما تمر الذرات أو الفوتونات خلال الشقين في الوقت نفسه. كيف يفسر 24. الطبيعة الموجية فسّر لماذا لا تظهر الطبيعة الموجية للمادة؟ 25. طول موجة دي برولي ما مقدار طول موجة دي برولي مبدأ عدم التحديد لهيز نبرج ذلك؟ المصاحبة لإلكترون يتسارع خلال فرق جهد V 125؟ 28. التفكير الناقد ابتكر الفيزيائيون مؤخرًا محزوز 26. الأطوال الموجية للمادة والإشعاع عندما يصطدم حيود للموجات الضوئية الموقوفة (المستقرة). إلكترون بجسيم ثقيل فإن سرعة الإلكترون وطول وتكون الذرات التي تمر خلال المحزوز نمط موجته يتناقصان. بناء على ذلك، كيف يمكن زيادة تداخل. إذا كانت المسافة الفاصلة بين الشقوق .... .... 250nm تقريبا ) فما مقدر طول موجة هي برولي الطول الموجي لفوتون؟ 27 مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج عندما يمر ضوء أو حزمة المصاحبة للذرات تقريباً ؟ وزارة التعليم Minist50ucation 2023-1445

مختبر الفيزياء . سؤال التجربة . نمذجة التأثير الكهروضوئي تعرف عملية انبعاث الإلكترونات من جسم عندما يسقط إشعاع كهرومغناطيسي عليه بالتأثير الكهروضوئي. وتتحرر الإلكترونات من الجسم فقط عندما يكون تردد الإشعاع أكبر من قيمة صغرى محددة، تسمى تردد العتبة. سوف تنمذج في هذا الاستقصاء التأثير الكهروضوئي باستعمال كرات فولاذية. وسوف تختبر لماذا تحرر أنواع محددة فقط من الإشعاع الكهرومغناطيسي إلكترونات ضوئية. كيف يمكن استعمال كرات فولاذية لنمذجة التأثير الكهروضوئي؟ الأهداف تصمم نموذجا لاستقصاء التأثير الكهروضوئي. تصف كيف ترتبط طاقة الفوتون مع تردده المواد والأدوات ثلاث كرات فولاذية، مجرى أو مسار فيه أخدود (قناة على شكل حرف ، أو داعم رف)، كتب، أقلام تخطيط حمراء، وبرتقالية، وصفراء، وخضراء، وزرقاء، وبنفسجية تستخدم التفسيرات العلمية لتفسير لماذا لا تستطيع الظواهر (أو لاصقات ملونة)، مسطرة مترية، كحول أيزوبروبيلي. الجاهرية (الماكروسكوبية) تفسير السلوك الكمي للذرة. احتياطات السلامة الخطوات OES 1. شكل المجرى أو القناة كما هو موضح في الصورة، احفظ الكحول الأيزوبروبيلي بعيدا عن اللهب المشتعل واستعمل عدة كتب لدعمها، كما هو موضح تأكد أن لا تبتلع الكحول الأيزوبروبيلي يسبب الكحول الأيزوبروبيلي جفاف الجلد. 502 الكتب لا تغلق نهايتي المجرى. 2 اكتب الحرف R باستعمال قلم التخطيط الأحمر على القناة على ارتفاع 4cm فوق الطاولة كما هو موضح. تمثل R الأحمر. 3. اكتب الحرف V باستعمال قلم التخطيط البنفسجي على القناة على ارتفاع 14cm فوق الطاولة كما هو موضح. الرمز V يمثل اللون البنفسجي. استعمل أقلام التخطيط الملونة الأخرى لوضع علامات للأزرق B، وللأخضر G، وللأصفر Y، وللبرتقالي 0 على مسافات متساوية بين العلامتين R و V، كما هو موضح في الصورة 4. ضع كرتين فولاذيتين عند أخفض نقطة على القناة. تمثل هاتان الكرتان إلكتروني التكافؤ للذرة. 5. أمسك كرة فولاذية، وضعها عند الموقع R على القناة تمثل هذه الكرة الفوتون الساقط للضوء الأحمر. لاحظ أن طاقة فوتون الضوء الأحمر أقل من طاقة ألوان الضوء الأخرى التي تم نمذجتها. 6. أفلت الكرة الفولاذية (الفوتون)، ولاحظ ما إذا كان لها طاقة كافية لتحرير إلكترون تكافؤ من الذرة؛ أي راقب ما إذا أفلتت أيا من الكرتين من القناة سجّل مشاه اوراقك في عليم جدول البيانات. Ministry of Education 2023-1445

لون أو طاقة الفوتون أحمر برتقالي أصفر أخضر أزرق بنفسجي جدول البيانات الملاحظات أقل من الأحمر أكبر من البنفسجي 7. أزل الكرة الفولاذية التي تمثل الفوتون الساقط من الجزء الكرة الفولاذية؟ السفلي من القناة. وأعد الكرتين الفولاذيتين اللتين 5 فسّر هل فوتونات الضوء المرئي فقط هي التي تؤخذ بعين استعملتهما لتمثيل إلكترونات التكافؤ إلى مكانيها الاعتبار عند دراسة التأثير الكهروضوئي؟ لماذا؟ أخفض نقطة على القناة). 6. لخص نص مشاهداتك بدلالة طاقة الفوتونات. 8. كرر الخطوات 57 لكل لون من الألوان التي حددتها على القناة. تأكد دائما عندما تكرر الخطوات أن تكون الكرتان الاستنتاج والتطبيق الفولاذيتان عند أخفض نقطة على القناة. لاحظ أن طاقة .1 استنتج ماذا يحدث إذا اصطدم فوتونا ضوء أحمر بإلكتروني فوتون الضوء البنفسجي أكبر من طاقة ألوان الضوء الأخرى تكافؤ في اللحظة نفسها ؟ اختبر توقعك. التي تم نمذجتها. سجل مشاهداتك في جدول البيانات. 2. التفكير الناقد تكون قوة ارتباط إلكترونات التكافؤ في 9. كرر الخطوات 57، ولكن أفلت الكرة الفولاذية التي ذرات بعض المواد أكبر من قوة ارتباطها في ذرات مواد تمثل الفوتون الساقط من نقطة أخفض قليلاً من الموقع .R. أخرى. كيف يمكنك أن تُعدّل النموذج لبيان ذلك؟ سجل مشاهداتك في جدول البيانات. 10. كرّر الخطوات ، ولكن أفلت الكرة الفولاذية التي 3. استخلص النتائج في هذا النموذج، ماذا يحدث لطاقة الفوتون تمثل الفوتون الساقط من نقطة أعلى قليلاً من الموقع . عندما يصطدم بإلكترون ولا يستطيع تحريره من الذرة؟ سجل مشاهداتك في جدول البيانات. 11. أجب عن السؤال 1 في بند الاستنتاج والتطبيق، ثم اختبر توقعك. 12. عندما تنتهي من تنفيذ التجربة أعد جميع المواد إلى الأماكن استخدم الصيغة hf = ، حيث تمثل h ثابت بلانك، و أتردد التي حددها لك معلمك. أزل الحروف التي كتبتها على الإشعاع الكهرومغناطيسي، لحساب طاقة فوتون الضوء القناة باستعمال الكحول الأيزوبروبيلي (أو أزل اللاصقات الأحمر، وقارنها بطاقة فوتون الضوء الأزرق. الملونة التي وضعتها على القناة التحليل التوسع في البحث الفيزياء في الحياة يستخدم مصورو الفوتوجرافيا عادةً إضاءة حمراء في غرفهم 1. فسر البيانات أي ألوان فوتونات الضوء حرّرت إلكترونا المظلمة، فلماذا لا يستخدمون الضوء الأزرق؟ واحدا على الأقل في نموذجك؟ 2 فسر البيانات هل لأي من الفوتونات طاقة كافية لتحرير أكثر من إلكترون واحد؟ إذا كان كذلك فحدّد لون الفوتون 3. استخدم النماذج في الخطوة 9، ما نوع الفوتون الذي تمثله الكرة الفولاذية؟ 4. استخدم النماذج في الخطوة 10 ما نوع الفوتون الذي تمثله وزارة التعليم 503 Minist 2023-1445 ucation

كيف يعمل المجهر الأنبوبي الماسح؟ Scanning Tunneling Microscope? اخترع العالمان جيرد بينج و هنرش رو هرير عام 1981م المجهر يحرك نظام تحكم المجس فوق سطح العينة إلى الخلف والأمام وإلى أعلى الأنبوبي الماسح (STM)، وحصلا بعد خمس سنوات على جائزة وأسفل المسحها. وبتثبيت المسافة بين نوبل في الفيزياء والمجهر الأنبوبي الماسح قادر على تصوير سطوح السطح ورأس المجس يتولد تيار المواد بقوة تمييز تصل إلى المستوى الذري. وقد مكن هذا العلماء كهربائي ثابت تسجل حركة رأس من تكوين صور للذرات كصورة ذرات السليكون الظاهرة على المجس إلى أعلى وأسفل وتحول إلى الشاشة أدناه. كيف يعمل STM؟ صورة. نظام تحكم مجس المجهر 90% من التيار ينتج في هذه المساحة يطبق فرق جهد على العينة المراد إظهارها. ويجب أن تكون العينة مادة موصلة. تكون صورة حاسوبية d-Inm 00000 سطح العينة عينة التفكير الناقد .1. كوّن فرضية ما المسار الذي يسلكه التيار الكهربائي ليصل إلى الأرض إذا لم يكن المنزل مزودا بمانعة صواعق في أثناء ضربة الصاعقة؟ 2. قوم هل يجب أن تكون المقاومة بين الأرض ونهاية سلك مانعة الصواعق المتصل بها كبيرة، أم صغيرة ؟ 3. استنتج ما المخاطر الناتجة عن التركيب غير الصحيح لنظام مانعة الصواعق ؟ يوضع رأس مجس مجهر STM قريبا جدا من العينة (1nm تقريبا فوق السطح). وكما هو متوقع من خلال نظرية الكم، فإن بعض الإلكترونات تقفز بين سطح العينة ورأس المجس، وينتج عن حركة الإلكترونات هذه تيار كهربائي ( يقاس بالنانو أمبير). 504 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

الفصل 3 دليل مراجعة الفصل 3-1 النموذج الجسيمي للموجات A Particle Model of Waves المفردات المفاهيم الرئيسة . طيف انبعاث . تبعث الأجسام التي تسخن لدرجة التوهج ضوءًا بسبب اهتزازات الجسيمات المشحونة الموجودة في ذراتها. . مكتماة . التأثير الكهروضوئي . يُغطي طيف الأجسام المتوهجة مدى واسعا من الأطوال الموجية. ويعتمد الطيف على درجة حرارة الأجسام المتوهجة. (الانبعاث الكهروضوئي) . تردد العتبة . الفوتون . دالة (اقتران) الشغل . فسر العالم بلانك طيف الجسم المتوهج مفترضًا أن للجسيمات مقادير محددة من الطاقة فقط وهي تساوي مضاعفات ثابت بلانك E=nhf . تأثير كومبتون . فسر أينشتاين التأثير الكهروضوئي مفترضًا أن الضوء موجود على شكل حزم من الطاقة تسمى الفوتونات. E = hf = c(1240 eV.nm) λ . التأثير الكهروضوئي هو انبعاث إلكترونات من فلزات معينة عندما تتعرض لإشعاع كهرومغناطيسي. KE = hf-hf . تمكن العلماء من حساب قيمة ثابت بلانك اعتمادًا على التأثير الكهروضوئي. تقاس دالة الشغل - والتي يكافئ طاقة ربط الإلكترون - باستخدام تردد العتبة في التأثير الكهروضوئي. . يبين تأثير كومبتون أن للفوتون زحما كما توقع أينشتاين. p= = تسير الفوتونات بسرعة الضوء. ورغم أنه ليس لها كتلة إلا أن لها طاقة وزخما. 2- موجات المادة Matter Waves المفردات المفاهيم الرئيسة . طول موجة دي برولي . اقترح العالم دي برولي الطبيعة الموجية للجسيمات المادية، وتم التحقق منها عمليا عن طريق . مبدأ عدم التحديد حيود الإلكترونات خلال البلورات. ولكل الجسيمات المتحركة طول موجي، يعرف بطول لهيز نبرج موجة دي برولي. h x= = . تتكامل الطبيعتان الجسيمية والموجية معًا لوصف الطبيعة الكاملة لكل من المادة والطاقة. . ينص مبدأ عدم التحديد لهيز نبرج على أنه من غير الممكن تحديد موقع وفخم أن ضوئي أو مادي بدقة في آن واحد. وزارة التعليم Minist505ucation 2023-1445

الفصل 3 التقويم خريطة المفاهيم 37. كيف أظهر تأثير كومبتون أن للفوتونات زخما، كما أن لها طاقة (32) 29. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية: الطبيعة المزدوجة، الكتلة، الخصائص 38. الزخم P الجسيم مادي يعطى بالمعادلة p = mu . الموجية، الزخم الحيود. إتقان المفاهيم خصائص الجسيمات تحكم. تداخل 30. الضوء المتوهج يضبط مصباح كهربائي متوهج باستخدام مفتاح - . ماذا يحدث للون الضوء الصادر عن المصباح عند إدارة مفتاح التحكم إلى أقل قراءة؟ (1-3) 31. وضح مفهوم تكمية الطاقة. (1-3) 32. ما الذي تم تكميته في تفسير ماكس بلانك لإشعاع الأجسام المتوهجة؟ (1-3) 33. ماذا تسمى كمات الضوء؟ (1-3) .34 سُلط ضوء على مهبط خلية ضوئية، وكان تردد الضوء أكبر من تردد العتبة لفلز المهبط. كيف تفسر نظرية أينشتاين للتأثير الكهروضوئي حقيقة زيادة تيار الإلكترونات الضوئية كلما زادت شدة الضوء؟ (3-1) 35 وضح كيف فسّرت نظرية أينشتاين حقيقة أن الضوء هل تستطيع حساب زخم فوتون مستخدما المعادلة نفسها ؟ وضح إجابتك (2-3) 39. وضح كيف يمكن قياس الخصائص التالية .40 للإلكترون؟ (2-3) a. الشحنة b. الكتلة . الطول الموجي ح كيف يمكن قياس الخصائص التالية للفوتون؟ (2-3) a. الطاقة b. الزخم c. الطول الموجي. تطبيق المفاهيم 41. استخدم طيف الانبعاث الجسم متوهج عند ثلاث درجات حرارة مختلفة، كما في الشكل 1-3 للإجابة عن الأسئلة الآتية: a عند أي تردد تكون شدة الانبعاث أكبر ما يكون لكل من درجات الحرارة الثلاث؟ b. ماذا تستنتج عن العلاقة بين التردد الذي تكون عنده شدة الإشعاع المنبعث أكبر ما يمكن وبين درجة حرارة الجسم المتوهج ؟ بأي معامل تتغير شدة الضوء الأحمر المنبعث عندما تزداد درجة الحرارة من 4000 إلى 8000 أحدهما الذي تردده أقل من تردد العتبة لفلز لا يحرر إلكترونات 42. وضع قضيبان من الحديد في النار، فتوهج | باللون الأحمر الداكن، بينما توهج الآخر باللون ضوئية منه ، بغض النظر عن شدة الضوء؟ (1-3) 36. الفيلم الفوتوجرافي لأن أنواعا معينة من أفلام الأبيض والأسود ليست حساسة للضوء الأحمر، فإنه يمكن تحميضها في غرفة مظلمة مضاءة بضوء أحمر فسّر ذلك بناءً على نظرية الفوتون للضوء. البرتقالي الساطع أي القضيبين a. أكثر سخونة؟ b. يشع طاقة أكبر ؟ 506 (3-1) وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

تقويم الفصل 3 43. هل يحرر ضوء تردده كبير عددًا أكبر من الإلكترونات 49. جهد الإيقاف لإلكترونات فلز معين موضح في من سطح حساس للضوء مقارنة بضوء تردده أقل، إذا افترضنا أن كلا الترددين أكبر من تردد العتبة؟ .44 تنبعث إلكترونات ضوئية من البوتاسيوم عندما يسقط عليه ضوء أزرق، في حين تنبعث إلكترونات ضوئية من التنجستن عندما يسقط عليه أشعة فوق بنفسجية. أي الفلزين a. له تردد عتبة أكبر ؟ b. له دالة شغل أكبر ؟ 45. قارن طول موجة دي برولي المصاحبة لكرة البيسبول الموضحة في الشكل 10 بقطر الكرة. الشكل 11-3. ما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية بدلالة الوحدات التالية؟ a. الإلكترون فولت b. الجول مصعد مهبط Hil 5.0 V + 21 m/s إتقان حل المسائل الشكل 10-3 0.10 m 1- النموذج الجسيمي للموجات 46. اعتمادًا على نظرية بلانك، كيف يتغير تردد اهتزاز ذرة إذا بعثت طاقة مقدارها [ 19-10×5.44 عندما تغيّرت طاقة مستوى الذرة بمقدار 1=n ؟ 47. ما مقدار فرق الجهد اللازم لإيقاف إلكترونات طاقتها الحركية العظمی ( 19-10×4.8 48. ما زخم فوتون الضوء البنفسجي الذي طوله الموجي nm 10×94.0 الشكل 11-3 50 تردد العتبة لفلز معين H 104×3.00. ما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة إذا أضيء الفلز بضوء طوله الموجي nm 10×6.50 51. ما مقدار الشغل اللازم لتحرير إلكترون من سطح الصوديوم إذا كان تردد العتبة له Hz 10 4.4 52. إذا سقط ضوء تردده Hz 10×1.00 على الصوديوم في المسألة السابقة، فما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية ؟ 53. مقياس الضوء يستعمل مقياس الضوء الفوتوجرافي خلية ضوئية لقياس الضوء الساقط على الجسم المراد تصويره. كم يجب أن تكون دالة الشغل لمادة المهبط حتى تكون الخلية الضوئية حساسة للضوء الأحمر (680nm=)، كحساسيتها للألوان الأخرى للضوء؟ وزارة التعليم Minist507ucation 2023-1445

تقويم الفصل 3 54. الطاقة الشمسية يُستهلك [ 10×4 من الطاقة كل 60. إذا كان طول موجة دي برولي المصاحبة لإلكترون عام في الاستخدامات المنزلية في دولة ما. إذا كانت أشعة الشمس تسقط على بعض أجزاء هذه الدولة لمدة 1 3000 كل عام، فأجب عما يلي: a. ما مقدار الطاقة الشمسية التي تسقط على المتر المربع الواحد كل عام؟ . إذا كان من الممكن تحويل هذه الطاقة الشمسية إلى طاقة مفيدة بكفاءة 20، فما مقدار المساحة :0.18 nm a. فما مقدار فرق الجهد الذي تحرك خلاله إذا بدأ الحركة من السكون؟ . إذا كان طول موجة دي برولي المصاحبة لبروتون 0.18nm فما مقدار فرق الجهد الذي تحرك خلاله إذا بدأ الحركة من السكون؟ مراجعة عامة التي يجب استخدامها لإنتاج طاقة مساوية لتلك التي تستهلك في المنازل؟ 3-2 موجات المادة 55. ما مقدار طول موجة برولي المصاحبة لإلكترون يتحرك بسرعة m/s 10×3.0 56. ما مقدار السرعة التي يجب أن يتحرك بها إلكترون لتكون طول موجة دي برولي المصاحبة له m 100×3.0؟ 57. يتسارع إلكترون في أنبوب أشعة مهبطية من السكون خلال فرق جهد V 10×5.0. ما مقدار a. سرعة الإلكترون؟ b. الطول الموجي المصاحب للإلكترون؟ 58. احتجز نيوترون طاقته الحركية eV 0.02 فقط. a. ما سرعة النيوترون؟ . أوجد طول موجة دي برولي المصاحبة للنيوترون. 61. ما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة من فلز إذا كان جهد إيقافها V 3.8 62. إذا كان تردد العتبة لفلز ما Hz 10×8.0، فما دالة الشغل له ؟ 63. إذا سقط ضوء تردده Hz 1.610 على الفلز في المسألة السابقة، فما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية؟ 64. احسب طول موجة دي برولي المصاحبة لديوترون (نواة نظير الهيدروجين ) كتلته kg 102×3.3 ويتحرك بسرعة m/s 10×2.5. 65. إذا كانت دالة الشغل للحديد eV 4.7 a. فما مقدار طول موجة العتبة له ؟ b. وإذا أسقط إشعاع طوله الموجي nm 150 على الحديد، فما مقدار الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة بوحدة eV؟ 59. إذا كانت الطاقة الحركية لإلكترون ذرة الهيدروجين 66. إذا كانت دالة الشغل للباريوم eV 2.48، فما أكبر ev 13.65 فاحسب a. مقدار سرعة الإلكترون. . مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة للإلكترون. محيط ذرة الهيدروجين ثم قارنه بطول موجة دي برولي المصاحبة لإلكترون الذرة، علما بأن نصف قطر ذرة الهيدروجين nm 0.519 طول موجي للضوء يستطيع تحرير إلكترونات منه ؟ 67. طول موجة دي برولي المصاحبة لإلكترون nm 400.0، وهي تساوي أقصر طول موجي للضوء المرئي. احسب مقدار: a. سرعة الإلكترون. b. طاقة الإلكترون بوحدة eV. 508 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

تقويم الفصل 3 68. المجهر الإلكتروني يعدّ المجهر الإلكتروني مفيدا لأنه 71. تطبيق المفاهيم يدخل الضوء المرئي الذي شدته يمكن جعل الأطوال الموجية لموجات دي برولي المصاحبة للإلكترونات أقصر من الطول الموجي للضوء المرئي. ما مقدار الطاقة (بوحدة eV اللازم تزويدها لإلكترون حتى يكون طول موجة دي برولي المصاحبة له 20.0nm؟ 69. سقط إشعاع على قصدير، كما في الشكل 12-3. إذا كان تردد العتبة للقصدير Hz 10×1.2 فما مقدار: a طول موجة العتبة للقصدير ؟ b. دالة الشغل للقصدير ؟ . الطاقة الحركية للإلكترونات المتحررة بوحدة eV إذا كان الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي الساقط nm 167؟ مصعد مهبط W/m 10×1.5 بصعوبة إلى عين إنسان، كما في الشكل 13-3 a. إذا سلط هذا الضوء على عين الإنسان ومر خلال بؤبؤ عينه، فما مقدار القدرة التي تدخل عينه بوحدة الواط ؟ . استخدم الطول الموجي المعطى للضوء المرئي والمعلومات المعطاة في الشكل 13–3 لكي تحسب عدد الفوتونات التي تدخل العين في كل ثانية. عدسة قرنية A = 550 nm www + A =167 nm الشكل 12-3 التفكير الناقد 70. تطبيق المفاهيم يبعث مصدر ليزر هيليوم- نيون فوتونات طولها الموجي 632.8nm. a احسب مقدار الطاقة بوحدة الجول لكل فوتون يُبعث من الليزر . إذا كانت قدرة مصدر ليزر صغير تقليدي m 0.5 تكافئ Js 10×5)، فما عدد الفوتونات المنبعثة من مصدر الليزر في كل ثانية ؟ بؤبؤ ( mm 7.0 = القطر) الشكل 13-3 72 إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها أكمل طالب تجربة التأثير الكهروضوئي، وسجل جهد الإيقاف كدالة رياضية في الطول الموجي، كما في الجدول 1-3. وكان مهبط الخلية الضوئية مصنوعا من الصوديوم. عين البيانات (جهد الإيقاف مقابل التردد) واستعمل الآلة الحاسبة لرسم أفضل خط مستقيم. استخدم الميل والمقطع وأوجد دالة الشغل، وطول موجة العتبة، ومقدار في هذه التجربة. قارن قيمة مع القيمة المقبولة. وزارة التعليم Minist, 509ucation 2023-1445

تقويم الفصل 3 الجدول 1-3 جهد الإيقاف مقابل الطول الموجي V (ev) X (nm) 4.20 200 2.06 300 1.05 400 0.41 500 0.03 600 الكتابة في الفيزياء 73. في ضوء ما درسته عن مبدأ عدم التحديد. أبحث عن الحتمية وعدم التحديد في الفيزياء لهيز نبرج وأكتب بحثا عن ذلك. مراجعة تراكمية 74. يتحرك شعاع من الإلكترونات بسرعة m/s 100×2.8 في مجال كهربائي مقداره 1.4X10 ما مقدار المجال المغناطيسي الذي يجب أن تتحرك خلاله الإلكترونات حتى تحافظ على حركتها فيه دون انحراف؟ (فيزياء 2-3) 510 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

اختبار مقنن أسئلة الاختيار من متعدد اختر رمز الإجابة الصحيحة فيما يلي: 1. يتغير مستوى الطاقة لذرة عندما تمتص وتبعث طاقة. أي الخيارات الآتية لا يمكن أن يمثل مستوى طاقة لذرة؟ 5. يتسارع إلكترون خلال فرق جهد V 95.0، كما هو موضح في الشكل أدناه ما مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة للإلكترون؟ 2.52 × 100m 5.10x10 m D 5.02×102m A 1.26 × 100mB hf Ⓑ 3hfⒸ 4 hf D 2 كيف يرتبط تردد العتبة مع التأثير الكهروضوئي؟ ه أنه أقل تردد للإشعاع الساقط اللازم لتحرير الذرات من مصعد الخلية الضوئية. 6. ما مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة لإلكترون أنه أكبر تردد للإشعاع الساقط اللازم لتحرير يتحرك بسرعة km s 391 كتلة الإلكترون الذرات من مصعد الخلية الضوئية. أنه تردد الإشعاع الساقط، والذي يحرر إلكترونات من الذرة عند ترددات أقل منه . 10kg×9.11)؟ 3.5 x 105 mA 4.79 × 10-15m B أنه أقل تردد للإشعاع الساقط اللازم لتحرير 7. دالة اقتران) الشغل لفلز هي: إلكترونات من الذرة. 3. ما طاقة فوتون تردده 105H2× 1.14 5.82×10 JA 7.55 × 10-19 JⒷ 8.77 × 10-JO 1.09 × 102 JD 4. يسقط إشعاع طاقته eV .5.17 على خلية ضوئية، كما هو موضح في الشكل أدناه. إذا كانت دالة الشغل لمادة المهبط 2.31eV فما مقدار طاقة الإلكترون المتحرر؟ 4.8 × 1015 mo 1.86x10m D A هو مقياس مقدار الشغل الذي يستطيع أن يبذله إلكترون متحرر من الفلز. يساوي تردد العتبة. مقدار الطاقة اللازمة لتحرير الإلكترون الداخلي لذرة الفلز. مقدار الطاقة اللازمة لتحرير الإلكترون الأضعف 2.86 eV 0.00 eV A 7.48 eV D 2.23 eV B مصعد + شعاع ساقط مهبط ارتباطا في الذرة. الأسئلة الممتدة 8. تحرك جسم بسرعة 45m/s ، فكان طول موجة دي برولي المصاحبة له m 10×2.3، ما كتلة الجسم بوحدة kg؟ إرشاد ارتد ساعة إذا كنت تخضع لاختبار ذي وقت محدد فنظم وقتك. لا تقض وقتا كبيرًا جدًّا في مسألة واحدة. اترك المشامل : الصعبة، ثم عد إليها بعد أن تجيب عن المسائل السهلة. وزارة التعليم Minist5ucation 2023-1445