الطبيعة الموجية للضوء

الطبيعة الموجية للضوء

احييكم بتحية الاسلام وتحية الاسلام السلام فاقول :

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الدرس اليوم بيتكلم خصوصا على الطبيعة الموجية للضوء عكس ماكان سائد ونظرية نيوتن ان الضوء عبارة عن جسيمات فالتجربة اليوم رايح توضح ان الضوء عبارة عن

موجات كهرومغناطيسية اي تداخل الحقلين الكهربائيE والمغناطيسي B

*****************التجربة تتمثل في تجربة شقي يونغ 

حيث تسلط حزمة ضوئية على حاجز به شقين أبعادهما من رتبة بضع ملمترات والمسافة بينهما بضعة سنتمترات, خلف الحاجز وضعت شاشة مشاهدة للأشعة العابرة للشقين .

لقد كانت نتيجة التجربة مذهلة فقد لوحظ على الشاشة مساحات مضيئة والأخرى مظلمة بحيث يكون ظهورها متناوبا أي مضيئ مظلم مضيئ مظلم وهكذا.... أثر الظاهرة كان أوضح

كلما كان حجم الشقين أصغر ويختفي تماما إذا ما زاد حجمهما عن بضع عشرات من المليمترات

هذه هي التجربة ويمكن لاي انسان عمل التجربة

النتيجة : ضوء+ ضوء = ظلام

- تؤكد تجربة التداخل بشكل واضح تماما الطبيعة الموجبة للضوء.

2/ ***** المفعول الكهروضوئي (photoelectric effect) 

الظاهرة الكهروضوئية تحدث عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن. ولتفسير ما يحدث هو إن جزء من طاقة الشعاع

الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على العديد من المتغيرات وهي:

تردد الشعاع الكهرومغناطيسي

* شدة الشعاع الكهرومغناطيسي

* التيار الفوتوضوئي الناتج

* طاقة حركة الإلكترون المتحرر من سطح المعدن

* نوع المعدن

بقيت النظرية الموجية للضوء سائدة لمدة زمنية طويلة, حتى نهاية القرن التاسع عشر أين سيؤدي إكتشاف المفعول الكهرضوئي إلى قلب المفاهيم. المفعول الكهرضوئي يتلخص

فيمايلي: يسلط إشعاع ضوئي على معدن موضوع في الفراغ وفي وجود حقل كهربائي مطبق بين قطبين مربوطين بجهاز قياس التيار الكهربائي. في حالة عدم وجود أي إشعاع

مؤشر الجهاز يشير إلى الصفر. عند تسليط الإشعاع يلاحظ تحرك مؤشر الجهاز دلالة على وجود تيار كهربائي اي ان عددا من الإلكترونات انتزعت من المعدن وانتقلت تحت تأثير

الحقل الكهربائي إلى القطب الموجب. إلى هنا لا شيء يتناقض مع النظرية الموجية, حيث يمكن الإفتراض ان طاقة الموجة( والمتناسبية مع مربع سعة الموجة) انتقلت إلى

إلكترونات المعدن. لكن التجربة أثبتت أن طاقة الإلكترونات لا تعتمدعلى شدة الإشعاع ولكن على تواتره : زيادة شدة الإشعاع يزيد فقط عدد الإلكترونات .

العلاقة بين طاقة الإلكتروناتE وتواتر الإشعاع f خطية:

V − hf = E

حيث V هو كمون التأين للمعدن يسمى كذلك جهد الخروج, h هو ثابت بلانك وهو العدد المميز لميكانيكا الكم.

أول من قدم تفسير لهذا المفعول كان ألبرت آينشتين فحسب هذا الأخير فإن الضوء يصدر في شكل كمات متقطعة من الطاقة تسمى فوتونات كل فوتون يحمل معه مقدار من الطاقة

يساوي جداء التواتر بثابت بلانك.

ملاحظة: عكس ما يعتقد البعض فإن آيشتين حصل على جائزة نوبل على أعماله حول المفعول الكهروضوئي وليس نظرية النسبية 

الدوائر المركبة

أنواع مصادر تشغيل الدوائر الكهربيه:-

جميع الدوائر الكهربيه يمكن تشغيلها عن طريق مصدر جهدVoltage Source أو مصدر تيار Current Source لذلك لابد ان نعرف هذه المصادر واهمية استخدامها.
مصدر الجهد الثابت:-
هو مصدر تغذيه للحمل بجهد ثابت في الدائرة الكهربيه ويكون متصلا معه علي التوالي مقاومته الداخليه Rs وهي صغية جدا ويكون شكل الدائرة كالتالي:-

[/b][b] ولكي يكون المصدر مثاليا
Ideal Voltage Source يجب ات تكون Rs اصغر مما يمكن
اي يتحقق الشرط التالي:-
RL››Rs


مصدر تيار ثابت:-

هو مصدر تغذيه لتيار ثابت للحمل في الدائرة ويكون متصلا معه علي التوازي مقاومته الداخليه Rs وتظل قيمة التيار ثابته مهما تغيرت مقاومة الحمل ويكون شكل الدائرة الكهربيه في حالتي عدم وجود حمل كهربي أو في وجود حمل كهربي كالتالي وبالترتيب

[/b][b] حتي يصبح مصدر التيار مثاليا يجب ان تكون
Rs››RL

نلاحظ ان المقاومه الداخليه لمصدر التيار عالية القيمه علي الاقل تساوي عشر مرات من مقاومة الحمل المتصل.

تحويلات المصدر Source Conversions:-
يفضل في بعض الاحيان وعلي حسب نوعية الدائرة تحويل مصدر الجهد الي مصدر تيار او العكس وذلك بغرض تسهيل عملية التحليل.[/b]



[b] من دائرة مصدر الجهد نجد ان تيار الحمل IL يساوي:
IL=Vs/(Rs+RL)

ومن دائرة مصدر التيار وبتطبيق علاقة توزيع التيار نجد ان التيار المار في الحمل ILيساوي:
IL=Rs*Is/(Rs+RL)

وبمساواة العلاقه نجد ان:
Vs=Rs*Is

مثال للايضاح:-[/b]


[b] والحل:-
[/b][b] ومثال اخر:

تمثيل الدارة الكهربائية

لتمثيل الدارة الكهربائية نستعمل رموزا لمختلف عناصرها:

العنصر	رمزه
سلك
قاطع تيار
مصباح كهربائي
مولد ( عمود )
محرك
صمام ثنائي

 أختبر معلوماتي 
 تطبيق
تمثيل دارة كهربائية تتكون من عمود و مصباح و قاطع تيار وأسلاك ربط:

دارة كهربائية مغلقة	دارة كهربائية مفتوحة

الدائرة الكهربائية البسيطة

الدارة الكهربائية البسيطة

Le circuit électrique simple

1- تركيب دارة كهربائية بسيطة

الدارة الكهربائية

الدارة الكهربائية هي عبارة عن طريق ( من الأسلاك ) تمر عبره الكهرباء ، ولصنع دارة نحتاج إلى عمود ومصباحوأسلاك توصيل،

تستخدم الأسلاك لتوصيل مربطي المصباح بطرفي العمود ،ووظيفة العمود هي توليد تيار كهربائي يمر عبر الأسلاك إلى المصباح،

فيضيء عند مرور التيار فيه .

 قاطع التيار

للتحكم في إضاءة أو إطفاء مصباح ما بسهولة يستعمل قاطع التيار .

 يعمل قاطع التيار على إغلاق الدارة الكهربائية ليمر التيار ويضيء المصباح ،نقول أن الدارة مغلقة ،أو على إبقاءها مفتوحة 

فلا يصل التيار الكهربائي ولا يضيء المصباح ونقول أن الدارة مفتوحة . 

 ملحوظة

 يسمى العمود مولدا والمصباح مستقبلا.

 العمود والمصباح وقاطع التيار عناصر لها مربطان تسمى ثنائيات القطب.

 خلاصة

تتكون دارة كهربائية بسيطة من ثنائيات قطب مركبة بواسطة أسلاك الربط، وتحتوي على مولد وقاطع التيار ومستقبل

الشحنة الكهربائية

 

لم يرى إنسان الشحنة الكهربائية كما لم يستطع أي احد أن يرى الجاذبية الأرضية .. لكن كلاهما يمكنك أن تحس بها .. ويمكنك إيجاد قيمتها ..
تقاس الشحنة الكهربائية بوحدة تسمى الكولوم Coulombs وهي تنسب إلى العالم الذي استطاع قياسها وهو المهندس  Charles Augustin de Coulomb بين عام (1736-1806)

دائرة كهربائية

الدائرة الكهربائية تنتج دارة كهربائية عن توصيل عدة أجهزة ثنائية الأقطاب مع بعضها بحيث تكون شبكة مغلقة حتى تعمل. ولتبسيط ذلك نأخذ دارة بسيطة تتكون من بطارية ومصباحومفتاح. عند غلق الدارة تلاحظ إضاءة المصباح وذلك بسب مرور تيار كهربائي.

سميت الدارة الكهربائية بـِدارة لأن تيار كهربائي لا يسري في الدارة إلا إذا كانت الدارة مغلقة مثل الدائرة. وسميت بـِكهربائية لأن عملها يعتمد على الكهرباء. انظر كهرباء.

إن التيار الكهربائي الذي يسري في الموصلات والمحاليل الكهرلية ينشأ نتيجة لحركة أيونات - وهي جزيآت تحمل شحنة كهربائية سالبة أو موجبة - فالالكترونات هي الشحنات المتحركة في المواد الموصلة ،واالأيونات بنوعيها السالبة أو الموجبة هي الشحنات المتحركة في المحاليل الكهرلية كما تعمل البطارية.

مفتاح التيار يتحكم في إضاءة أو إطفاء المصباح. فهو يعمل على إغلاق الدارة الكهربائية ليمر التيار (حيث تكون الدائرة الكهربائية كاملة) ويضيء المصباح، نقول أن الدارة مغلقة. أو يعمل على فتح الدائرة أو قطعها فلا يمر التيار الكهربائي في الدائرة المقطوعة، ولا يضيء المصباح ونقول أن الدارة مفتوحة.

• ملحوظة: يسمى العمود مصدرا كهربائيا والمصباح مستقبلا. عمود البطارية والمصباح وقاطع التيار (المفتاح) مكونات كهربائية، لكل منها مربطان تسمى ثنائيات القطب. قطب يدخل منه التيار والقطب الآخر يخرج منه التيار.

تتكون الدارة الكهربائية البسيطة من ثنائيات أقطاب موصولة ببعضها بواسطة أسلاك (موصّلة)، وتحتوي على مصدر للتيار ومفتاح ومستقبل (مصباح، أو راديو أو ثلاجة...إلخ).

أنواع المرايا

تختلف الصور التي تعكسها المرآة باختلاف المرآة وهناك ثلاثة أنواع رئيسة من المرايا وهي المرايا المستوية.‏ للمرايا المستوية أسطح مستوية وتعد معظم المرايا المستخدمة في حياتنا اليومية من هذا النوع ويسمى الخط المتعامد على المرآة المستوية في أي نقطة ( انعكاسا عموديا ) ويرتطم الضوء بزاوية مساوية على الجانب الآخر من الخط العمودي و تسمى هذه الزاوية الانعكاس وهاتان الزاويتان متساويتان دائماً و الصورة التي تتكون على المرآة المستوية التي تبدو كأنها خلف المرآة هي صورة تقديرية كما أنها ( قائمة ) أي ان طرفها الصحيح إلى الأعلى لكنها معكوسة من اليسار إلى اليمين وقد تكون الصورة في حجم الجسم نفسه الذي تعكسه وتبدو متعادلة البعد من المرآة .‏ المرايا المحدبة‏ وهي تشبه الجزء المقوس من السطح الخارجي للجسم الكروي, ويبدو الضوء المنعكس كأنه يأتي من نقطة خلف المرآة تسمى ( البؤرة ) وتقع البؤرة في منتصف المسافة بين المرآة ومركز تقوس المرآة وهو مركز الجسم الكروي الذي يشكل المرآة جزءاً منه.‏ تكون المرآة المحدبة صورا تقديرية قائمة لكنها مصغرة أي أصغر من الأجسام التي تعكسها وتوجد في كثير من السيارات مرايا رؤية خلفية محدبة كي تزود السائق بمجال رؤية أوسع مما تزوده به المرايا المستوية.‏ المرايا المقعرة‏ وهي تشبه الجزء المجوف من السطح الداخلي للشكل الكروي وتتواجد كل البؤرة ومركز البؤرة أمام المرآة كما ان البؤرة بؤرة حقيقية وذلك لأن أشعة الشمس المتوازية المرتطمة بالمرآة تتلاقى في هذه النقطة عند انعكاسها وتستخدم أفران الطاقة الشمسية المرايا المقعرة لتركيز أشعة الشمس, تكون الصورة التي تظهر على المرآة المقعرة صورة تقديرية قائمة ومكبرة وتشمل المرايا المقعرة مرايا حلاقة الزينة.‏