التداخل - فيزياء2-3 - ثالث ثانوي

وزارة التص stry of Ed 2008 - 1445 الفصل التداخل والحيود Interference and Diffraction 1 ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل ؟ . معرفة كيف تظهر أنماط التداخل والحيود أن الضوء يسلك سلوك الموجات . توضيح كيفية حدوث أنماط التداخل والحيود في الطبيعة، وكيفية استخدامها. الأهمية يمكن رؤية كل من ظاهرتي التداخل والحيود في الأشياء المحيطة بك؛ إذ تظهر الأقراص المدمجة الحيود بوضوح كما يظهر التداخل في الفقاعات، في حين تظهر أجنحة الفراشة الزرقاء كلا من التداخل والحيود معا. محلول الفقاعات يكون محلول فقاعات الصابون في الإناء شفافًا، ولكن إذا علّقت الفقاعات على شبكة بلاستيكية أمكنك رؤية مجموعة من الألوان ولا تنتج هذه الألوان بسبب وجود الأصباغ أو الملونات في الصابون، ولكن تظهر بسبب الطبيعة الموجية للضوء. فكّره كيف يُظهر محلول فقاعات الصابون ألوان قوس المطر؟ 224

تجربة استهلالية ) لماذا يعكس القرص المدمج الضوء بألوان قوس المطر؟ www.ien.edu.sa يسقط الضوء المنعكس عن القرص على شاشة بيضاء. تحذير : لا تنظر مباشرة إلى الضوء الصادر عن جهاز عرض الضوء. سؤال التجربة كيف يتأثر الضوء عندما ينعكس عن قرص مدمج ؟ الخطوات ال2 5 سجل ملاحظاتك حول الضوء الذي تشاهده على الشاشة. 6. أطفئ جهاز عرض الضوء، وغير مرشّح اللون 1. احصل على قرص مدمج (CD أو DVD) وجهاز مستخدما مرشّح لون آخر. عرض الضوء، ومرشحات ضوئية - من معلمك. 2. ضع القرص المدمج على سطح الطاولة، بحيث يكون سطحه العاكس إلى أعلى. 3 ضع مرشح لون على جهاز عرض الضوء. 4. شغل جهاز عرض الضوء، وأسقط الضوء الصادر على سطح القرص المدمج، بحيث 1-1 التداخل Interference 7. كرر الخطوات من 4 إلى 5 باستخدام مرشّح لون جديد. 8. كرّر الخطوات من 4 إلى 5 باستخدام ضوء أبيض. التحليل هل يؤثر لون الضوء في النمط المتكوّن ؟ كيف يختلف انعكاس الضوء الأبيض عن انعكاس الضوء الأحادي اللون؟ التفكير الناقد تأمّل ملاحظاتك حول الضوء الأبيض المنعكس عن القرص، واقترح مصادر أخرى ممكنة تُظهر حزما من الألوان. تعلمت أن الضوء يسلك سلوك الموجات أحيانًا؛ إذ يمكن أن يحيد عندما يمر بحافة، كما تفعل موجات الماء والموجات الصوتية تماما، وتعلمت أيضًا أنه يمكن تفسير كل من ظاهرتي الانعكاس والانكسار بناءً على النموذج الموجي الأهداف . تفسر تکون نمط تداخل بإسقاط الضوء على شقين. للضوء، واللتين يفسر هما أيضًا نموذج الشعاع الضوئي. فما الذي دفع العلماء . تحسب الأطوال الموجية للضوء من للاعتقاد بأن للضوء خصائص موجية؟ لقد اكتشف العلماء أن سلوك الضوء يرتبط بالطبيعة الموجية نفسها؛ حيث يحيد ويتداخل. فعندما تنظر إلى الأجسام التي أُضيئت بـ بمصدر ضوء أبيض - مثل مصباح ضوئي قريب - ترى ضوءًا غير مترابط؛ وهو ضوء ذو مقدمات موجية غير أنماط التداخل. . تطبق النمذجة على التداخل في الأغشية الرقيقة. المفردات الضوء غير المترابط متزامنة. ويمكن مشاهدة تأثير عدم الترابط في الموجات عند سقوط مطر بغزارة على بركة سباحة؛ حيث يكون سطح الماء مضطرباً، ولا يظهر فيه أي نمط منتظم الضوء المترابط أهداب التداخل لجمعية الرقيقة المقدمات موجة أو موجات مستقرة. ولأن تردّد موجات الضوء كبير جدا فإن الضوء الأحادي اللون الضوء غير المترابط لا يظهر لك متقطعًا أو غير مترابط، فعندما يُضاء جسم من التداخل مصدر ضوئي أبيض غير مترابط فإنك ترى تراكب موجات الضوء غير المترابط كأنها ضوء أبيض منتظم. وزارة التعليم 225 Minist lucation 2023-1445

الشكل 1-1 تتولد مقدمات موجات الضوء المنتظمة من المصادر النقطية (a)، وأشعة الليزر (b). الأشعة مقدمات موجة مستقيمة مقدمات موجة دائرية الأشعة تداخل الضوء المترابط المتزامن) Interference of Coherent Light إن نقيض الضوء غير المترابط هو الضوء المترابط؛ وهو الضوء الناتج عن تراكب ضوء صادر من مصدرين أو أكثر ، مُشكلا مقدمات موجات منتظمة. ويمكن توليد مقدمة موجة منتظمة من مصدر نقطي، كما يتضح من الشكل 1-1a، كما يمكن توليدها أيضًا من مصادر نقطية عدّة عندما تتزامن هذه المصادر النقطية جميعها، كما في أشعة الليزر، وكما هو موضح في الشكل 1-1 وتحدث ظاهرة التداخل نتيجة تراكب موجات ضوئية الشكل 2-1 أنماط تداخل الشق صادرة عن مصادر ضوئية مترابطة فقط، كما ستلاحظ في هذا الفصل. المزدوج للضوء الأزرق (a)، وللضوء أثبت الفيزيائي الإنجليزي توماس يونج أن للضوء خصائص موجية، وذلك عندما الأحمر (b)، وللضوء الأبيض (C) أنتج نمط تداخل من إسقاط ضوء من مصدر نقطي مترابط أحادي خلال شقين. فقد وجه يونج ضوءًا مترابطاً على شقين ضيّقين وقريبين في حاجز، وعند تداخل الضوء الخارج من الشقين وسقوطه على الشاشة لوحظ أن الضوء المتداخل لم يُنتج إضاءة منتظمة، وبدلاً من ذلك ولد نمطا مكونا من حزم مضيئة وأخرى معتمة، سماها يونج أهداب التداخل. وقد فسر يونج تكوّن هذه الحزم نتيجة التداخل البناء والتداخل الهدّام للموجات الضوئية الصادرة من الشقين في الحاجز. في تجربة تداخل الشق المزدوج ( تجربة يونج) حيث استخدم ضوء أحادي اللون؛ وهو ضوء له طول جي واحد فقط، يُنتج التداخل البناء حزمة ضوئية مركزية مضيئة (هدبًا مضيئا) بلون معين على الشاشة، كما ينتج على كل جانب حزما مضيئة أخرى تفصلها فراغات متساوية تقريبا، وعرضها متساو تقريبا، كما يتضح من الشكلين 1-2a و 20-1. وتتناقص شدة إضاءة الأهداب المضيئة كلما ابتعدنا عن الهدب المركزي. ويمكنك ملاحظتها بسهولة في الشكل 2-1. وتوجد بين الأهداب المضيئة مساحات معتمة ( أتعاب معتمة) ، بصعت حدوث تداخل هدّام. وتعتمد مواقع حزم التداخل البناء والهدام محلى وزارة التعليم 226 Ministry of Education 2023-1445

الشكل 13 مصدر الضوء المتوافق الذي يتكون بواسطة الشق الأحادي الضيق ينتج موجات متوافقة أسطوانية الشكل تقريبا، تنتقل إلى شقين في الحاجز الثاني وتغادر موجتان متوافقتان أسطوانيتا الشكل تقريبا الشق المزدوج الطول الموجي للضوء الساقط. وعندما يُستخدم ضوء أبيض في تجربة شقي يونج فإن التداخل يسبب ظهور أطياف ملوّنة بدلاً من الأهداب المضيئة والمعتمة، كما يتضح من الشكل 2-1. وتتداخل الأطوال الموجية جميعها تداخلا بناء في الهدب المركزي المضيء؛ لذا يكون هذا الهدب أبيض دائما. وتنتج مواقع الأهداب الأخرى الملوّنة عن تراكب أهداب التداخل التي تحدث، حيث تتداخل الأطوال الموجية لكل لون منفصل تداخلا بناء. تداخل الشق المزدوج لتوليد ضوء مترابط من ضوء غير مترابط، وضع يونج حاجزًا ضوئياً ذا شق ضيّق أمام مصدر ضوئى أحادي اللون. ولأن عرض هذا الشق كان صغيرًا جدًّا، فقد نفذ الجزء المترابط من الضوء فقط، ثم حاد هذا الجزء بواسطة الشق، فتولّدت مقدمات موجات أسطوانية تقريبًا بسبب حيودها، كما في الشكل 13. وبسبب تماثل مقدمات الشكل 4-1 تولد عند الشقين زوج الموجة الأسطوانية فإن جزأي مقدمة الموجة يصلان إلى الحاجز الثاني ذي الشقين متفقين في من الموجات المتفقة في الطور. ويمكن أن الطور. ثم ينتج عن الشقين في الحاجز الثاني مقدمات موجات مترابطة وأسطوانية الشكل يحدث للموجات عند بعض المواقع تداخل تقريبا تتداخل بعد ذلك، كما في الشكل ،13 تداخلا بناءً أو هداما؛ اعتمادًا على العلاقة بناء لتشكيل أهداب مضيئة (a)، أو بين طوريهما، كما موضح في الشكل 4-1 تداخل هدام لتشكيل أهداب معتمة .(b) P الشق 1 تداخل هدام المصدر 1 الشق 2 تراكب المصدر 2 W تراكب تداخل بناء المصدر 1 .. الشق 1 الشق 2 المصورة وزارة التعليم 227 Minist Education 2023-1445

الشكل 15 يولد تداخل الضوء الأحادي اللون الذي يمر خلال الشق المزدوج أهدابًا مضيئة وأخرى معتمة على الشاشة (a). يمثل هذا الشكل (b) تحليلاً للهدية المضيئة الأولى حيث تكون المسافة الفاصلة بين الشقين والشاشة L أكبر بـ 105 مرة تقريبا من المسافة الفاصلة بين الشقين ). التوضيح ليس بمقياس رسم). مضيء معلم معتم مضى معتم الشاشة تداخل هذام تداخل بناء المصدر قياس الطول الموجي للضوء يوضّح الشكل 1-5a منظرًا علويا لمقدمات موجات أسطوانية الشكل تقريبا وتجربة شقي يونج، حيث تتداخل مقدمات الموجات تداخلات بناءة وهدّامة لتشكيل أنماط الأهداب المضيئة والمعتمة. ويوضح الشكل - الرسم التخطيطي النموذجي الذي يستخدم التحليل تجربة يونج. وتلاحظ من الشكل أن الموجتين تتداخلان تداخلاً بناء على الشاشة لتكوين الهدب المركزي المضيء عند النقطة P؛ وذلك لأن للموجتين الطور نفسه، وتقطعان المسافة نفسها من كل شقّ إلى النقطة. كما يوجد أيضًا تداخل بناء عند الهدب المضيء P على جانبي الحزمة المركزية؛ لأن القطعة المستقيمة , أطول من القطعة المستقيمة PS بمقدار طول موجي ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية واحد ، لذا تصل الموجات عند النقطة بالطور نفسه، ويمكن إيجاد الطول الموجي تجربة عملية ما الطول الموجي؟ باستخدام المعادلة الآتية: الطول الموجي من تجربة شقي يونج x = xd الطول الموجي للضوء المقيس بتجربة شقي يونج يساوي المسافة بين الهدب المركزي المضيء والهدب المضيء الأول على الشاشة، مضروبة في المسافة بين الشقين، ومقسومة على المسافة بين الشقين والشاشة. يحدث تداخل بناء للضوء النافذ من شقين عند مواقع ، على جانبي الهدب المركزي المضيء، x d ويتم تحديد هذه المواقع باستخدام المعادلة = = m؛ حيث ...,1 = m، والمحددة باستخدام التبسيطات الناجمة عن كون الزاوية صغيرة. ويتولّد الهدب المركزي المضيء عند 0=m، في حين يسمّى الهدب الناتج عند 1 = m هدب الرتبة الأولى، وهكذا لسائر المواقع. وقد نشر العالم يونج نتائج أبحاثه عام 1803، إلا أنه قوبل بالسخرية من المجتمع العلمي، ولم تُقبل نتائجه حتى عام 1820، حينما اقترح العالم جين فريسنل حلاً رياضياً للطبيعة الموجية للضوء من خلال مسابقة. وبيّن أحد حكّام المسابقة سيمون دينس بويسون أنه إذا كان اقتراح فريسنل صحيحًا فسوف تتكون بقعة مضيئة عند مركز ظل جسم دائري مضاء بضوء مترابط. وأثبت حكم آخر - اسمه جین آرجو - وجود تلك البقعة تجريبيا؛ حيث كان كل من بويسون وأرجو متشككين حول الطبيعة الموجية للضوء قبل هذا الإثبات وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 228

مثال 1 الطول الموجي للضوء طبقت تجربة يونج لقياس الطول الموجي للضوء الأحمر، فتكون الهدب المضيء ذو الرتبة الأولى على بعد mm 21.1 من الهدب المركزي المضيء. فإذا كان البعد بين الشقين 0.0190mm، ووضعت الشاشة على بعد m 0.600 منهما، فما الطول الموجي للضوء الأحمر؟ تحليل المسألة ورسمها . مثل الشقين والشاشة برسم تخطيطي. . ارسم نمط التداخل موضحًا فيه الأهداب في مواقعها المناسبة على الشاشة. المعلوم المجهول A = ? d =1.90×10 m x = 2.11×102 m L = 0.600 m دليل الرياضيات إيجاد الكمية المجهولة إجراء العمليات الرياضية بتعبيراتها العلمية عوض مستخدمًا x = 2.11×102 m ،d = 1.90x10-5m L = 0.600m 3 تقويم الجواب شاشة شقان x-xd/L (2.11×102m)(1.90x105m) (0.600 m) = 6.68×10-7 m = 668 nm هل الوحدات صحيحة ؟ الإجابة بوحدة الطول، وهي صحيحة بالنسبة للطول الموجي. • هل الجواب منطقي؟ الطول الموجي للضوء الأحمر nm 700 تقريبا، وللضوء الأزرق nm 400 تقريبا، لذا فإن الإجابة منطقية. مسائل تدريبية تجربة ما الهولوجرام؟ 1. ينبعث ضوء برتقالي مصفر من مصباح غاز الصوديوم بطول موجي nm 596 عملية | ويسقط على شقين البعد بينهما 10m×1.90 . ما المسافة بين الهدب المركزي ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية المضيء والهدب الأصفر ذي الرتبة الأولى إذا كانت الشاشة تبعد مسافة m 0.600 من الشقين؟ 2 في تجربة يونج، استخدم الطلاب أشعة ليزر طوفا الموجي 632.8mm. فإذا وضع الطلاب الشاشة على بعد 1.00m من الشقين، ووجدوا أن الهدب الضوئي ذا الرتبة الأولى يبعد 65.5mm من الخط المركزي، في المسافة الفاصلة بين الشقين ؟ وزارة | سليم Minist229ucation 2023-1445

A الشكل 6-1 يحدث تقوية لكل طول موجي عندما يكون سمك غشاء الصابون 4/ 3/4 5/4 (a). ولأن كل لون له طول موجي خاص به فإن سلسلة الأهداب التي تنعكس عن غشاء الصابون تكون ملونة (b). الشعاع ا الشعاع 2 الشعاع 2 الشعاع 1 التداخل في الأغشية الرقيقة Thin-film Interference هل سبق أن شاهدت ألوان الطيف التي كوّنتها فقاعة صابون أو غشاء زيتي عائم على سطح تجمع مائي صغير في ساحة مواقف سيارات؟ هذه الألوان لم تنتج عن تحليل الضوء الأبيض بواسطة منشور، أو عن امتصاص الألوان بواسطة الأصباغ، بل كان طيف الألوان تطبيق الفيزياء هذا نتيجة للتداخل البناء والهدّام للموجات الضوئية؛ بسبب انعكاسها عن الغشاء الرقيق، النظارات غير العاكسة يمكن وتسمى هذه الظاهرة التداخل في الأغشية الرقيقة. وضع غشاء رقيق على عدسات النظارات ليمنع عكس الأطوال إذا حمل غشاء الصابون رأسيا - كما في الشكل -16 - فإن وزنه يجعله أكبر سمكا عند القاع الموجية للضوء التي تكون حساسية منه عند القمة، ويتغير السمك تدريجياً من أعلى إلى القاع. وعندما تسقط موجة ضوء على العين البشرية لها عالية جدا مما الغشاء ينعكس جزء منها، كما يوضح الشعاع 1، بينما ينفذ جزء آخر منها أيضًا، ويكون للموجتين المنعكسة والنافذة تردّد الموجة الضوئية الأصلية نفسه. وتنتقل الموجة النافذة خلال الغشاء إلى السطح الخلفي، حيث ينعكس جزء منها مرة أخرى، كما يوضح الشعاع 2. إن عملية تجزئة كل موجة ضوئية من المصدر غير المترابط إلى زوج متماثل من الموجات تعني أن الضوء المنعكس عن الغشاء الرقيق ضوء مترابط. يمنع وهج الضوء المنعكس. تحسين ( تعزيز ) اللون كيف نجعل الانعكاس لضوء أحادي اللون معزّزا (شدة إضاءته أكبر ) ؟ يحدث هذا عندما يكون للموجتين المنعكستين الطور نفسه بالنسبة لطول موجي محدد. فإذا كان سمك غشاء الصابون في الشكل 6-1 يساوي ربع الطول الموجي 4/ للموجة في الغشاء، فإن طول المسار ذهابًا وإيابًا داخل الغشاء يساوي 2/ . وسيبدو في هذه الحالة أن الشعاع 2 يعود إلى السطح الأمامي مختلفًا في الطور مع الشعاع 1 بنصف طول موجي، وأن كلا من الموجتين ستلغي أثر الأخرى اعتمادًا على مبدأ التراكب. ولكن عندما تنعكس موجة مستعرضة عن وسط ما سرعتها فيه أقل فإنها تنقلب. ويحدث هذا للضوء عند الوسط الذي يكون معامل انكساره أكبر. ونتيجة لما سبق، ينعكس الشعاع 1 وينقلب، في حين ينعكس الشعاع 2 عن وسط معامل انكساره صغير (الهواء) ولا ينقلب. لذا يتفق الشعاعان 1 و 2 في الطور إذا كان سمك الغشاء d، يحقق الشرط 4 = d، فسينعكس لون الضوء الذي له ذلك الطول الموجي بشدّة كبيرة، ويحدث تعزيز لهذا اللون نتيجة ذلك. ولأن الطول الموجي للضوء في الغشاء أقصر من الطول الموجي له في الهواء فإن 4 انت = d، أو بدولا القر الطوالة عليم Ministry of Education 2023-1445 230

الموجي في الهواء انت . 4/ تري = .. لاحظ أن كلتا الموجتين تعزّز إحداهما الأخرى عندما تغادران الغشاء، بينما يحدث تداخل هدّام للضوء عند الأطوال الموجية الأخرى. وكما تعلم فإن ألوان الضوء المختلفة لها أطوال موجية مختلفة. أما الغشاء المتغيّر السمك ومنه الغشاء الموضح في الشكل 6-1 - فإن شرط الطول الموجي سيتحقق عند درجات سمك مختلفة للألوان المختلفة. والنتيجة هي تكوّن ألوان قوس المطر. وعندما يكون الغشاء رقيقا جدا بحيث لا يُنتج تداخلا بناءً لأي طول موجي من ألوان الضوء، يبدو الغشاء معتها. لاحظ تكرار الطيف في الشكل 16 فعندما يكون سمك الغشاء 3/4 تكون مسافة الذهاب والإياب ،32، ويحدث التداخل البنّاء مرة أخرى. وسيحقق أي سمك للغشاء مساويا لـ4 / ، 4 / 3، 4 / 5 ، ... إلخ شروط التداخل البناء لطول موجي محدد. تطبيقات التداخل في الأغشية الرقيقة إن مثال غشاء الماء المحتوي على الصابون في الهواء يتضمن تداخلا بناء مع انقلاب إحدى الموجتين عند الانعكاس. ففي المثال الذي استهل به الفصل حول فقاعات الصابون، كلما تغير سُمك غشاء محلول الفقاعات فإن الطول الموجي الذي يحدث له تداخل بنّاء يتغير. وهذا يؤدي إلى تكوّن طيف مُزاح للون على سطح الغشاء الصابوني عندما يضاء بضوء أبيض. وفي أمثلة أخرى على التداخل في الأغشية الرقيقة يمكن أن تنقلب كلتا الموجتين أو لا ينقلب أي منهما. ويمكنك أن تحل أي مسألة تتضمن تداخل الغشاء الرقيق، وذلك باستخدام استراتيجيات حل المسألة أدناه. ويمكنك أن تضع حلا لأي مسألة تتضمن التداخل في الأغشية الرقيقة، باستخدام استراتيجيات حل المسألة أدناه. تماع 2 شماع 11 شعاع 2) /n-1.5 هواء d-127 nm n = 1.5 Id-64 nm الشكل 7- 1 لفراشة المورفو لون أزرق يتلألأ بألوان قوس المطر (2). استخدم مجهر الكتروني لعرض المقطع العرضي الجزء من نتوءات جناحها الشبيه ويحدث تداخل الغشاء الرقيق طبيعياً في جناحي فراشة المورفو، كما في الشكل 1-7a. بالنتوءات البارزة (b)، وللنتوءات البارزة فاللون الأزرق المتلألئ للفراشة هو نتيجة للنتوءات التي تبرز خارجة من القشور الداخلية تركيب مشابه للدرج، ويمكن أن تتداخل الجناح الفراشة، كما في الشكل :17؛ حيث ينعكس الضوء وينكسر خلال سلسلة من الأزواج المتماثلة من الأشعة الضوئية التراكيب التي تشبه الدرج، كما في الشكل 1-7c، مما يؤدي إلى تكوين نمط تداخل أزرق المنعكسة في بناء مفرد والانتهاء المنعكسة اللون؛ يؤدي بدوره إلى ظهور الفراشة كأنها تصدر وميضًا يمكن ملاحظته عند النظر إليها. عن نتوءات متعددة (e). وزارة التعليم Minist 231 2023-1445 Jucation

استراتيجيات حل المسألة التداخل في الأغشية الرقيقة الرياضيات في الفيزياء عند حل المسائل المتعلقة بالتداخل في الأغشية الرقيقة كوّن المعادلة الخاصة بالمسألة، وذلك باستخدام الاستراتيجيات الآتية: 1 ارسم رسما توضيحيا للغشاء الرقيق وللموجتين المترابطتين. وللتسهيل ارسم الموجات على شكل أشعة. 2 اقرأ المسألة، وحدّد هل حدث تقوية أم إضعاف للضوء المنعكس؟ فإذا حدثت تقوية له تكون الموجات المنعكسة قد تداخلت تداخلا بناء، أما إذا ضعف فتكون الموجات المنعكسة قد تداخلت تداخلا هدامًا. 3 هل تنقلب إحدى الموجتين أو كلتاهما عند الانعكاس؟ إذا تغير معامل الانكسار من قيمة أقل إلى قيمة أكبر تكون الموجة المنعكسة منقلبة، أما إذا تغير معامل الانكسار من قيمة أكبر إلى قيمة أقل فلن تنقلب الموجة المنعكسة. انعكاس عن غشاء رقيق شعاع 1 شعاع 2 الوسط 1 الغشاء " الغشاء ل الوسط 2 4. أوجد المسافة الإضافية التي يجب أن تقطعها الموجة الثانية في الغشاء الرقيق لتوليد التداخل المطلوب. . إذا أردت تداخلاً بناء وكانت إحدى الموجتين مقلوبة، أو أردت تداخلاً هداما وكانت كلتاهما مقلوبة أو غير مقلوبة فإن الفرق في المسافة يكون عددًا فرديا من أنصاف الطول الموجي: الغشاء ( + ) حيث ...3 ,2 ,1 = m . إذا أردت تداخلاً بناءً وكانت كلتا الموجتين مقلوبة أو غير مقلوبة، أو أردت تداخلاً هدّاما وكانت إحدى الموجتين مقلوبة فإن الفرق في المسافة يكون عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية : الغشاء max، حيث ...,3 ,2 ,1 = m 5. حدد المسافة الإضافية التي يقطعها الشعاع الثاني بحيث تساوي ضعف سمك الغشاء، 24. 6. تذكر مما درسته سابقا أن الغشاء " / الفراغ × = الغشاء . وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 232

مثال 2 الزيت والماء لاحظت حلقات ملوّنة في بركة ماء صغيرة، واستنتجت أنه لا بد من وجود طبقة رقيقة من الزيت على سطح الماء. فنظرت مباشرة إلى أسفل نحو البركة، فشاهدت منطقة صفراء محضرة ( x=555nm) . فإذا كان معامل الانكسار للزيت 1.45، وللماء 1.33 ، فما أقل سمك لطبقة الزيت تسبب ظهور هذا اللون؟ تحليل المسألة ورسمها . مثل الغشاء الرقيق والطبقتين؛ الطبقة التي فوقه والطبقة التي تحته. . ارسم الأشعة مبينا الانعكاس عن سطح الغشاء العلوي وعن سطحه السفلي. شعام 1 شعاع 12 A = 555 nm هواء المعلوم 1.33 = الماء 1.45 = الزيت " A = 555 nm المجهول d = ? 1.45 = ت " زيت ? =d = 1.33 ماء إيجاد الكمية المجهولة لأن الهواء الزيت فسيؤدي ذلك إلى اختلاف في الطور بمقدار 180 انقلاب في الطور) في الانعكاس الأول ولأن الزيت 1 > الماء 1 فلن يحدث انقلاب في الطور في الانعكاس الثاني. لذا يحدث انقلاب موجي واحد فقط، ويكون الطول الموجي للضوء في الزيت أقل منه في الهواء. طبق استراتيجية حل المسائل لتكوين المعادلة: ولأنك تريد أقل سمك، فإن 0=m. عوض مستخدمًا 0 = m عوض مستخدمًا 1.45 = الزيت. A = 555 nm تقويم الجواب دليل الرياضيات إجراء العمليات الحسابية باستعمال الأرقام المعنوية الزيت 1 • هل الوحدات صحيحة ؟ إن الإجابة بوحدة nm وهي صحيحة بالنسبة للسمك. • هل الجواب منطقي؟ إن أقل سمك يكون أقل من طول موجي واحد، والذي يمثل ما يجب أن يكون. 2d = [m+] الزيت d= an 555 nm -4(1.45) = 95.7nm مسائل تدريبية 3 ارجع إلى المثال ،2، ثم أوجد أقل سُمك ممكن للغشاء لتكوين حزمة ضوء منعكسة لونها أحمر (nm 635 = ). 4. وضع غشاء من فلوريد الماغنسيوم 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 الأصفر المخضر؟ 5. ما أقل سمك لغشاء صابون معامل انكساره 1.33 ليتداخل عنده ضوء طوله الموجي nm 521 تداخلاً بناء مع نفسه؟ وزارة التعليم Minist 233 Jucation 2023-1445

1-1 مراجعة 6. سمك الغشاء يمسك خالد بلعبة الفقاعات، وينفخ في 9. أنماط التداخل مثل ما يحدث لنمط التداخل في المسألة 7 غشاء الصابون المعلّق رأسيًا في الهواء مكوّنًا فقاعات. عند استخدام ضوء أزرق بدلا من الضوء الأحمر. ما العرض الثاني الأقل سمكا لغشاء الصابون الذي 10. سمك الغشاء غشاء بلاستيكي عاكس معامل انكساره يتوقع عنده رؤية شريط مضيء إذا كان الطول الموجي 1.83، ثبت على نافذة زجاجية، فإذا علمت أن معامل للضوء الذي يضيء الغشاء 575nm؟ افترض أن انكسار الزجاج 1.52 معامل انکسار محلول الصابون .1.33 a. فما أقل سمك ينعكس عنده الضوء الأصفر المخضر؟ 7. الأنماط المضيئة والمعتمة تم تكوين شقين متقاربين . إذا علمت أن هذا الغشاء لا يمكن صناعته بهذا 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 شقا. الورقة. صف كيف تسلك الموجة عندما تقابل . وفسّر لماذا تظهر أهداب مضيئة وأخرى معتمة. السمك، فما السمك الآتي الذي يحدث التأثير نفسه ؟ 11. التفكير الناقد تستخدم معادلة الطول الموجي المشتقة من تجربة يونج عندما تكون الزاوية ) صغيرة جدا، وعندها يكون 0 sin 0 = tan. إلى أي زاوية يبقى هذا التقريب جيدا؟ وهل تزداد الزاوية العظمى للتقريب 8. أنماط التداخل وضح بالرسم النمط الذي وصف في الجيد والصحيح أم تتناقص عندما تزيد دقة قياسك لها ؟ 234 المسألة السابقة. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445