Transcript ****** **** ***** Propagation d*une onde lumineuse

‫انتشار موجة ضوئية‬
‫‪Propagation d’une onde lumineuse‬‬
‫‪ ‬نشاط ‪ :1‬ظاهرة حيود الضوء‬
‫‪ .1‬بعد مرور الضوء من الشق فإن اتجاه انتشاره يتغير هذا مشابه لما حدث للموجات الميكانيكية‪.‬‬
‫‪ .2‬بتتبعنا لمسار األشعة الضوئية نالحظ أنها ال تحترم مبدأ االنتشار المستقيمي‪ .‬وانطالقا من نتائج هذه التجربة‬
‫نستنتج أن الضوء عبارة عن موجة‪.‬‬
‫وبالتالي نكتب‪:‬‬
‫وبما أن‪ :‬صغيرة جدا فإن‪:‬‬
‫‪ .3‬انطالقا من الشكل نكتب‪:‬‬
‫‪ .4‬المنحنى عبارة عن مستقيم يمر من األصل‪ ,‬معامله‬
‫الموجه هو‪:‬‬
‫نالحظ أن ‪ K‬لها نفس قيمة وبعد ‪ λ‬وبالتالي نكتب‪:‬‬
‫‪ .I‬الطبيعة الموجية للضوء‬
‫‪ .1‬ظاهرة حيود الضوء‬
‫ينتقل الضوء من نقطة إلى أخرى في وسط‬
‫االنتشار وفق خطوط مستقيمية سواء كان هذا الوسط‬
‫فراغا أو وسطا ماديا‪ .‬عند الوصول إلى حاجز ذي‬
‫فتحة عرضها صغير جدا يتغير اتجاه انتشار األشعة‬
‫الضوئية بحيث يمكنها الوصول إلى أماكن توجد وراء الحاجز‪ .‬نقول إن الضوء خضع لظاهرة الحيود‪.‬‬
‫عند حدوث هذه الظاهرة نحصل على عدة بقع ذات إضاءات قصوى تسمى أهدابا المعة تتوسطها بقع‬
‫مظلمة تسمى أهدابا داكنة‪.‬‬
‫انتشار موجة ضوئية‬
‫‪.2‬‬
‫الضوء موجة كهرمغنطيسية‬
‫كما هو الشأن بالنسبة لحيود موجة ميكانيكية يتم حيود الضوء الشيء الذي يثبت أن الضوء طبيعة موجية‪.‬‬
‫وقد أثبت العلماء أيضا أن الضوء موجة كهرمغنطيسية مستعرضة تنتشر في أوساط شفافة مادية وغير مادية‪.‬‬
‫‪ .II‬خصائص الموجة الضوئية‬
‫‪ .1‬الموجة الضوئية األحادية اللون‬
‫نسمي ضوءا أحادي اللون كل ضوء ال يتبدد بعد اجتيازه لموشور‪.‬‬
‫ونقرن كل ضوء أحادي اللون بموجة متوالية جيبية تتميز ب‪:‬‬
‫)‪ ,‬يفرضه المنبع‪.‬‬
‫‪ ‬ترددها (أو دورها‬
‫‪ ‬سرعتها ‪ ,v‬وتتعلق بطبيعة الوسط‪.‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫الضوء األبيض يتبدد بعد اجتيازه لموشور مما يدل على أنه ضوء متعدد األلوان‪.‬‬
‫‪ .2‬سرعة انتشار الضوء‬
‫‪ .a‬سرعة انتشار الضوء في الفراغ‬
‫تنتشر الموجات الضوئية في الفراغ بسرعة تساوي‪c = 299792458 m.s-1 ≈ 3 108 m.s-1 :‬‬
‫‪ .b‬سرعة انتشار الضوء في وسط مادي شفاف – معامل االنكسار‬
‫تنتشر الموجة الضوئية في وسط مادي بسرعة ‪ v‬أقل من ‪.c‬‬
‫نعرف معامل االنكسار لوسط شفاف بالنسبة لضوء أحادي اللون معين بالعالقة ‪:‬‬
‫حيث‪ :c :‬سرعة الضوء في الفراغ‪.‬‬
‫‪ :v‬سرعة الضوء في وسط شفاف‪.‬‬
‫انتشار موجة ضوئية‬
‫‪ .3‬التردد وطول الموجة‬
‫‪ .a‬التردد‬
‫تتميز الموجة الضوئية األحادية اللون بترددها الذي ال يتعلق بوسط االنتشار وال يتغير عند انتقالها‬
‫من وسط شفاف إلى آخر‪.‬‬
‫)‪(s‬‬
‫‪ .b‬طول الموجة‬
‫تعبير طول الموجة ‪ λ0‬لموجة أحادية اللون في الفراغ هو‪:‬‬
‫)‪(m/s-1‬‬
‫)‪(Hz‬‬
‫)‪(m‬‬
‫يتعلق طول الموجة لضوء أحادي اللون بوسط االنتشار حيث بالنسبة لوسط معين لدينا‪:‬‬
‫‪ .4‬مجال الموجات الضوئية‬
‫إن عين اإلنسان حساسة للموجات الضوئية ذات أطوال موجات تنتمي للمجال المحصور بين ‪400 nm‬‬
‫و ‪ ,800 nm‬نسميه المجال المرئي وتحده األشعة فوق البنفسجية واألشعة تحت الحمراء‪.‬‬
‫‪ .III‬حيود موجة ضوئية أحادية اللون بواسطة شق‬
‫‪ .1‬مميزات حيود موجة ضوئية أحادية اللون بواسطة شق‬
‫تكون ظاهرة الحيود أكثر أهمية‪ ,‬أي يكون عرض البقعة المركزية أكبر كلما كان‪:‬‬
‫‪ ‬عرض الشق أصغر‪.‬‬
‫‪ ‬طول موجة الضوء المستعمل أكبر‪.‬‬
‫انتشار موجة ضوئية‬
‫‪.2‬‬
‫الفرق الزاوي ‪Ɵ‬‬
‫خالل حيود موجة ضوئية أحادية اللون‪ ,‬طول موجتها ‪,λ‬‬
‫بواسطة شق عرضه ‪ ,a‬يكون الفرق الزاوي ‪ Ɵ‬بين وسط البقعة‬
‫المركزية وأول بقعة مظلمة هو‪:‬‬
‫)‪(rad‬‬
‫)‪(m‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫يمكن مشاهدة حيود الضوء بواسطة شق عندما يكون عرض الشق محصورا بين ‪10λ‬و‪.100λ‬‬
‫‪ .IV‬تبدد الموجات الضوئية‬
‫‪ .1‬تعريف الموشور‬
‫الموشور وسط شفاف محدود بوجهين مستويين يتقاطعان حسب مستقيم يسمى حرف‬
‫الموشور‪.‬‬
‫‪ ‬نشاط ‪ :2‬ظاهرة تبدد الضوء‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫في غياب الموشور نالحظ على الشاشة بقعة بيضاء‪.‬‬
‫يتكون اللون األبيض من ألوان الطيف وهي‪ :‬األحمر ; البرتقالي ; األصفر ; األخضر ;‬
‫األزرق ; النيلي ; البنفسجي‪.‬‬
‫‪ .‬وبما أن كل ألوان الطيف لها نفس زاوية‬
‫حسب قانون ديكارت لالنكسار لدينا‪:‬‬
‫الورود ‪ i‬ولكن زاوية انكسار مختلفة‪ ,‬فإننا نستنتج أن معامل االنكسار ‪ n‬يتعلق بلون الشعاع‪.‬‬
‫بما أن معامل االنكسار يتعلق بلون الشعاع‪ ,‬فإن سرعة االنتشار في الموشور تتعلق بتردد الموجة فنقول إن‬
‫الموشور وسط مبدد‪.‬‬
‫انتشار موجة ضوئية‬
‫‪.2‬‬
‫تبدد الضوء األبيض بواسطة موشور‬
‫نسمي الظاهرة التي تمكن من فصل اإلشعاعات ذات األلوان المختلفة تبدد الضوء‪.‬‬
‫‪ .a‬العالقات المميزة للموشور‬
‫ليكن ‪ n‬معامل انكسار الوسط المكون للموشور‪ ,‬ونعتبر ‪ n = 1‬معامل‬
‫انكسار الهواء‪.‬‬
‫①‬
‫‪ ‬قانون ديكارت لالنكسار عند ‪:I‬‬
‫②‬
‫‪ ‬قانون ديكارت لالنكسار عند ’‪:I‬‬
‫و‬
‫‪ ‬نعتبر المثلث )’‪ (AII‬إذن‪:‬‬
‫وبالتالي‪③ A = r + r’ :‬‬
‫ومنه‬
‫‪ ‬باعتبار المثلث )’‪ (KII‬لدينا‪:‬‬
‫’‪ KÎ’I = i’ – r‬ومنه‬
‫‪④ D = i + i’ – A‬‬
‫وبالتالي‪:‬‬
‫; ‪; KÎI’ = i-r‬‬
‫‪ .b‬تعليل ظاهرة تبدد الضوء‬
‫بما أن الموشور وسط مبدد فإن سرعة اللون ‪ (A) vA‬تخالف سرعة اللون ‪:(B) vB‬‬
‫‪vA<vB‬‬
‫‪nA>nB‬‬
‫‪rA<rB‬‬
‫‪r’A>r’B‬‬
‫‪i’A>i’B‬‬
‫②‬
‫③‬
‫①‬
‫وبالتالي ليس للشعاعين )‪ (A‬و )‪ (B‬نفس االتجاه النهائي‪.‬‬
‫④‬
‫‪.DA>DB‬‬