الموجات والطيف الكهرومغناطيسي وتأثير دوبلر ويغطي هذا المحتوى أساسيات وفروعًا متقدمة في علم الموجات والطيف الكهرومغناطيسي، مما يمنح الطالب أدوات مفاهيمية وتحليلية لفهم سلوك الموجات الصوتية والضوئية، وطبيعة الفوتونات، والظواهر الفيزيائية المرتبطة بها كالتأثير الكهروضوئي وتأثير دوبلر.
أولاً: الوحدة السادسة – الموجات
تعريف الموجة:
الموجة هي اضطراب ينقل الطاقة من مكان إلى آخر دون انتقال للمادة. تنقسم إلى:
- موجات ميكانيكية (تحتاج وسطًا مثل الصوت).
- موجات كهرومغناطيسية (لا تحتاج وسطًا مثل الضوء).
خصائص الموجات:
- الطول الموجي (λ): المسافة بين قمتين أو قاعين متتاليتين.
- السعة (A): أقصى إزاحة من موضع الاتزان.
- التردد (f): عدد الموجات التي تمر في الثانية.
- الزمن الدوري (T): الزمن اللازم لموجة واحدة (T = 1/f).
- السرعة (v): v = λ × f
طاقة الموجة وشدتها:
- تنتقل الطاقة عبر الموجة وليس الجسيمات نفسها.
- شدة الموجة (I): القدرة المنتقلة لكل وحدة مساحة:
I=PAI = \frac{P}{A}I=AP - الشدة تتناسب طرديًا مع مربع السعة:
I∝A2I \propto A^2I∝A2
فرق الطور (Phase Difference):
- فرق الزاوية بين نقطتين على الموجة.
- يقاس بالدرجات أو الراديان، ويُستخدم لتحديد العلاقة الزمنية بين الموجات.
أجهزة تحليل الموجات:
- CRO (راسم الذبذبات): يُستخدم لتمثيل الإشارات الموجية بيانياً وتحليل التردد والسعة والزمن الدوري.
ثانياً: الوحدة السابعة – الطيف الكهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي:
- يشمل جميع الموجات من موجات الراديو إلى أشعة غاما.
- يتميز بأن له نفس الطبيعة، لكن يختلف في التردد والطول الموجي والطاقة.
أمثلة على الموجات:
| النوع | التردد العالي | الطول الموجي القصير | الطاقة العالية |
| أشعة غاما | الأعلى | الأقصر | الأعلى |
| الأشعة تحت الحمراء | منخفض | أطول | أقل |
| الضوء المرئي | متوسط | متوسط | متوسط |
تطبيقات:
- الفرن الميكرويف يستخدم موجات ذات طول موجي محدد للتسخين.
- شبكات الأمان في أفران الميكروويف تعتمد على مبدأ الحيود لمنع خروج الموجات.
ثالثاً: الوحدة الثامنة – تأثير دوبلر والضوء والفوتونات
تأثير دوبلر:
- هو تغير في التردد الظاهري للموجة نتيجة لحركة المصدر أو المستقبل.
- إذا اقترب المصدر: يزداد التردد.
إذا ابتعد المصدر: يقل التردد.
العلاقة الرياضية:
fo=vv±vs×fsf_o = \frac{v}{v \pm v_s} \times f_sfo=v±vsv×fs
الضوء كجسيمات (الفوتونات):
- الضوء يتصرف كتيار من الفوتونات، لكل فوتون طاقة:
E=hfE = hfE=hf - حيث hhh ثابت بلانك، و fff هو التردد.
التأثير الكهروضوئي:
- عندما يسقط ضوء ذو تردد معين على فلز، قد يحرر إلكترونات إذا كانت طاقة الفوتون أكبر من دالة الشغل ϕ\phiϕ.
معادلة أينشتاين:
E=ϕ+K.EmaxE = \phi + K.E_{\text{max}}E=ϕ+K.Emax
ملخصات واختبارات مرفقة
من خلال الملفات مثل:
- الاء بني عيسى، منى الحاتمي، مراد البلوشي، مازن الوضاحي، وأ. سعود الحضرمي، توجد تغطية شاملة تتضمن:
- أسئلة كامبردج محلولة.
- تدريبات على حساب الطول الموجي والتردد والشدة.
- رسوم بيانية توضيحية لموجات على شاشة CRO.
- استخدامات عملية لتأثير دوبلر.
- مسائل على الطيف الكهرومغناطيسي.
للمزيد للصف الثاني عشر ما يلي:
لا تعليق