شكرا جزيلا اختى الغدير واتمنى لك الصحة والعافيه

اعذريني أختي ميريام لم ارى طلبك الا بعدما تم التعديل

تم تعديل المطلوب..
الله يجزيكِ الخير أختي ميريام على المعلومات القيّمة..

بارك الله فيك حبيبتي غدورة على التعديل

هذى موضوع عن فيزياء درجات الحرارة المنخفضه
مقدمة
فيزياء درجة الحرارة المنخفضة هو العلم الذي يهتم بإنتاج وصيانة درجة الحرارة المنخفضة التي تقترب من الصفر المطلق( سالب 16و273 درجة مئوية) أي صفر كلفن ويهتم بالظواهر المختلفة التي تحدث فقط عند هذه الدرجة المنخفضة والمقياس المستخدم لدرجات الحرارة المنخفضة هو مقياس كلفن أو مقياس درجة الحرارة المطلقة والذي يرتكز علي سلوك الغاز الذي يعمل علي النحو المثالي . وفيزياء درجة الحرارة المنخفضة تسمي أيضا بعلم التبريد .

آلية الحصول علي درجة الحرارة المنخفضة تتم درجات الحرارة المنخفضة جدا بواسطة إزالة أو سحب الطاقة من المادة . وهذا يتم بطرق مختلفة. أبسط الطرق لتبريد مادة بأن تكون ملامسة لمادة أخري تكون مبردة مسبقا عند درجة حرارة منخفضة جدا ويستخدم كل من الثلج العادي أو الثلج الجاف ( ثاني أكسيد الكربون المثلج ) أو الهواء السائل ( بعد تعرض الهواء لضغط عال ثم تبريده) بنجاح تام لتبريد المادة إلي ما يقرب من 80 كلفن أي تقريبا سالب 190 درجة مئوية حيث تزال الطاقة الحرارية بواسطة التوصيل من المادة المراد تبريدها إلي المادة الأكثر برودة الملامسة لها. فإذا كانت المادة الأكثر برودة هي الغاز السائل فمن مفهوم الحرارة الكامنة لتبخر السائل إلي الحالة الغازية فتزال تماما طاقة حرارية جديرة بالاعتبار من الغاز السائل من خلال عملية الامتصاص أثناء التحول عند التلامس بين المادة المراد تبريدها والغاز السائل فيعود الغاز السائل إلي طبيعته الغازية. فان العديد من الغازات السائلة تستخدم بهذه الطريقة لتبريد المادة لتصل إلي ما يقرب من 2و4 كلفن وهي نقطة غليان الهليوم .

مفهوم الغازات والسوائل لفاندرفال

لولا نظريات فان در فال (1837 – 1923) للغازات والسوائل التي اعتبرت بمثابة عصا سحرية في إنشاء معامل التبريد لدرجات الحرارة المنخفضة حيث استطاع كل من دي وار(J.Dewar ( في عام 1898 إلي تسييل الهيدروجين و الفيزيائي الهولندي هيك كاميرلنخ أونس (Heike Kamerlingh Onnes)
وكانت نقطة تحول كبيرة في العالم وبداية عصر جديد وهو عصر فيزياء درجة الحرارة المنخفضة وبداية لدراسة خواص المواد عند درجات الحرارة المنخفضة حيث استطاع كاميرلنخ أونس أن يحدث انخفاضا في درجة الحرارة تكاد تقترب من الصفر المطلق .
بدأت أعمال فان درفال بدراسة خواص الغازات والسوائل واستطاع أن يضع نظرية شاملة عن معادلة الحال للغاز أو السوائل وأستطاع أن يبرهن علي أن كلاهما تجمع من الحالتين السائلة والغازية ليس فقط في حالة اندماج في بعضهم البعض بل في نمط مستمر وأنهما في الحقيقة لهما نفس الطبيعة . واهتم بكل من مفهوم الحرارة علي أنها ظاهرة للحركة وبمفهوم القوي الفاصلة بين الجزيئات .

الغاز المثالي
هو ذلك الغاز الذي لا تعمل فيه قوي التأثير المتبادل بين الجزيئات ومعادلة الحال للغاز المثالي هي :

PV = n R T حيث أن
هو ضغط الغاز P
حجم الغاز V
درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن) T
الثابت العام للغازات R
هي الجزيء الجرامي وهي تساوي النسبة بين كتلة الغاز إلي الوزن الجزيئي. n


غاز فان در فال
تصبح خواص الغاز أكثر اختلافا عن خواص الغاز المثالي كلما ازدادت كثافته وهذا يؤدي إلي تفاعل الجزيئات المختلفة مع بعضها البعض ويسمي هذا التفاعل بتفاعل فاندرفال تمييزا عن التفاعل الكيميائي بين الذرات الذي يؤدي إلي تكوين الجزيئات. لذلك نأخذ في الاعتبار الخواص الكمية الأساسية لقوي التأثير الجزيئي المتبادل ( التفاعلات الجزيئيه ) وهذا يفسر ما ينتج عن هذة التأثيرات المتبادلة في تجاذب الجزيئات علي المسافات الكبيرة و وهذا التجاذب جوهري للغاية لأنه بالذات يؤدي إلي تكثف الغاز ليصبح سائل .

تفاعل فان در فال ومعامل التبريد
يحد ث تفاعل فان درفال بين جميع الجزيئات بحيث يؤدي هذا التجاذب إلي اقتراب جزيئين من بعضهما البعض فيؤدي استمرار هذا التجاذب إلي جذب جزيئات أخري بغرض محاولة التقارب لبعضها البعض فتحقق هذه المحاولة في انتقال المادة إلي الحالة المكثفة سواء للحالة السائلة أو للحالة الجامدة .
من هذه الآلية أدي إلي إسالة الغازات والي تأسيس معامل التبريد لدرجات الحرارة المنخفضة جدا
والتي تقترب من درجة الصفر المطلق .

ظاهرة فائقية التوصيل الكهربائي
Super –conductivity phenomenon (هذى الظاهرة اخواتى عمل بها قطار اليابان الطائر)
في عام 1911 أي بعد اكتشاف إسالة الهليوم بثلاث أعوام اكتشف الفيزيائي كاميرلنخ أونس عند قيامه بأبحاثه العلمية مع مساعديه ظاهرة فائقية التوصيل الكهربي لبعض المعادن عند درجات الحرارة المنخفضة .
ففي درجات الحرارة المنخفضة ( بضعة درجات فوق الصفر المطلق ) تكون التوصيلية الكهربية لبعض المعادن ( البلاتين – الألمنيوم – الزنك – الرصاص – الزئبق وبعض المركبات المعدنية) أي قابلية مرور التيار الكهربي خلالها عاليا جدا دون وجود أي مقاومة كهربية أي تفقد المادة كامل مقاومتها الداخلية لسريان الكهرباء تقريبا. وهذا يتم عند درجة حرارة معينة تسمي بدرجة الانتقال إلي حالة فرط الموصلية الكهربائية وتسمي المواد التي تتميز بهذه الصفة بالمواد الفائقية التوصيل.
(Super Conductor Materials)

وهناك نوعان من المواد الفائقية التوصيل
مواد فائقية التوصيل من الطراز الأول وهي المواد التي تمتلك مقدرة إبعاد أو إزالة المجال المغنطيسي كليا أو جزئيا وتسمي أيضا بالمواد الفائقية التوصيل اللين (Soft (مواد فائقية التوصيل من الطراز الثاني وهي المواد التي تسمح بوجود الموصلية الفائقة والمجال المغنطيسي في نفس الوقت وكذلك باستمرار الموصلية المفرطة حتى في المجالات المغنطيسية العالية وتسمي هذه المواد أيضا بالمواد الفائقية التوصيل الصلدة Hard ومن أهم التطبيقات التي لوحظت علي المواد المستخدمة في الدوائر الكهربائية والتي تتميز بفائقية التوصيل الكهربي بأن لها مقدرة عالية لالتقاط أضعف الإشارات اللاسلكية وهذا ما يستخدم في الدوائر الكهربية الملحقة بالأقمار الصناعية.

فرط السيولة Superfluidity السوائل التي تتميز بفرط سيولة التدفق هي مواد لها مقدرة التدفق دون مقاومة تذكر أي بدون احتكاك تقريبا عند درجة حرارة تقترب من الصفر المطلق.
نجد أن سائل الهليوم في درجات الحرارة المنخفضة يتمتع بخاصية التدفق المفرط أي تتلاشي لزوجته كليا في درجات الحرارة المنخفضة تكاد تساوي صفر.
كما أن سائل الهليوم في درجات الحرارة المنخفضة والتي تقترب من الصفر المطلق يتميز بإمكانية الانسياب
لأعلي دون توقف علي جوانب أي وعاء موضوع فيه مهملا قوي الاحتكاك والجاذبية.
يعتبر سائل الهليوم من سوائل التبريد لتميزه بحرارة نوعية منخفضة ونقطة الغليان عند 2و4 كلفن.
ويعتبر من أفضل الموصلات الحرارية عند درجة حرارة 2و2 درجة كلفن.

إناء دي وار
Dewar Flask وهو عبارة عن وعاء زجاجي أو معدني مفرغ لمنع انتقال الحرارة.
يستخدم لتخزين الغازات السائلة حيث صمم لتقليل الفقد الحراري بالتوصيل و بالحمل وبالإشعاع لذلك يتكون من وعاء زجاجي من البيركس له جدارين وأسطح الجدارين من الداخل مطلي بالفضة لتقليل انتقال الحرارة بالإشعاع والمسافة الفاصلة بين الجدارين مفرغة تماما من الهواء لتقليل انتقال الحرارة بالتوصيل والحمل.
يستخدم إناء دي وار لتخزين سوائل التبريد مثل سائل النيتروجين ( نقطة غليانه 77 كلفن) وسائل الأكسجين (نقطة غليانه 90 كلفن ) أما بالنسبة لسائل الهليوم ( نقطة غليانه 2و4 كلفن ) وحرارته النوعية منخفضة لذا عند تخزينه يستخدم اثنين من إناء دي وار بحيث يوضع أحدهم في الآخر والمسافة الفاصلة بين الانائين تكون ممتلئة بسائل النيتروجين وذلك بسبب خواص الهليوم السائل من حرارة نوعية منخفضة ونقطة غليان منخفضة جدا .

اليكم بعض الصور المرتبطه بعلم التبريد:

1) هذى قارورة دى وار التى تستخدم لحفظ الغازات المساله:

[center][/ce

وهذى صور العالم الشهير بفاندرفالز:

Johannes Diderik van der Waals
(1837 - 1923)
Nobel Prize for Physics 1910

والى اللقاء فى الموضوع القادم عن الظاهرة الكهروضوئية

الحركة الموجية هي أحد أنواع الحركة المهمة التي تحدث في الطبيعة حيث تمثل هذه الحركة انتقال للطاقة دون حدوث انتقال لجزيئات المادة نفسها.
تتضمن نظرية الحركة الموجية لثلاث أسس هامة:

1. <LI dir=rtl>هناك بعض الخواص الفيزيائية والتي تعرّف بمقادير محددة عند نقطة معينة في أي لحظة زمنية كإزاحة الجزيئات ومتجه المجال المغناطيسي والكهربي.
   <LI dir=rtl>هذه الكميات الفيزيائية تخضع لتردد دوري(periodic fluctuation )عند أي لحظة زمنية.
2. إن الاضطراب عند أي نقطة ينتج عنه اضطراب مماثل لنقطة مجاورة خلال فترة زمنية قصيرة وبالتالي فإن الاضطراب ينتقل باستمرار من مكان لآخر في الوسط.

الموجة أو النبضة (Wave or Pulse ):هي اضطراب ينتشر في الوسط ناقلا الطاقة، بحيث تتكرر هذه الحركة بشكل دوري خلال فترة زمنية محددة.


أنواع الموجات(Types of Waves):يمكن تصنيف الموجات بالأخذ في الاعتبار اهتزاز جزيئات الوسط وحركتها بالنسبة لاتجاه انتشار الموجات كالتالي:

• <LI dir=rtl>الموجات المستعرضة:
  في هذه الموجات تهتز جزيئات الوسط أعلى وأسفل نقطة الاتزان وعمودية على اتجاه انتشار الموجات.
• الموجات الطولية:
  وفي هذه الموجات تهتز جزيئات الوسط إلى الأمام والخلف من نقطة الاتزان وفي اتجاه انتشار الموجات.

وبعض الموجات ليست طولية ولا مستعرضة كما هو الحال في موجات سطح الماء فالجزيئات تتحرك إلى الأعلى والأسفل وإلى الأمام والخلف من نقطة الاتزان،أي أنها تتحرك حركة دائرية حول نقطة اتزانها وبسرعة متوسطة مقدارها الصفر.

الطول الموجي( )Wavelength:
المسافة المقطوعة في الدورة الكاملة أو المسافة بين أي نقطتين متقابلتين في موجتين متجاورتين.
وحدته: وحدة الطول متر (m) انجستروم () نانومتر(nm).
السعة (Amplitude (A :
أقصى إزاحة تصل إليها الموجة.
وحدتها: وحدة الطول أيضا.
التردد الخطي (Linear Frequency (f :
عدد الدورات في الثانية
وحدته:الهيرتز (Hz) أو مقلوب وحدة الزمن ( s-1 )
الزمن الدوري (Period (T :
الزمن اللازم لقطع المسافة بين نقطتين متقابلتين في موجتين متجاورتين أو الزمن اللازم لكي تقطع نقطة ما دورة كاملة "طول موجي".
وحدته: الثانية (s)
العدد الموجي الخطي ( ) Linear wave number:
عدد الموجات في وحدة الطول
وحدته: مقلوب وحدة الطول الموجي (m-1 ).العدد الموجي الدائري (Circular wave number (k :
مقدار الزاوية نصف قطرية المكافئة لرتل موجة( wave train) طوله متر واحد.
وحدته: راديان/ متر ( rad/m )
التردد الزاوي () Angular Frequency :
الزاوية النصف قطرية التي يقطعها جسما متحركا في مسار دائري ويعمل عدد من الدوراتf في الثانية.
وحدته: راديان/ الثانية ( rad/s)معادلة الموجة العامة( General Wave Equation ):

وفي الحالة الخاصة عند t=0 , x=0 ← y(x,t)=0
ولكي تتم الحركة فإنه يمكن إعادة صياغة الدالة الجيبية باستخدام الطور الابتدائي كالتالي:

وتحدد اتجاه انتشار الموجات بالإشارتين
ولتحديد الاتجاه فإننا نتتبع جزءا معينا من الموجة وندرس كيفية تغيرx مع الزمن t عند ثبوت الإزاحة y
حيث:
وحتى يبقى المقدار ثابتاً فإن x تزداد مع الزمن t " حيث t موجب ومتزايد دائما"
أي أن المعادلة تمثل معادلة موجة تتحرك على محور x الموجب.
وبالمثل لكي يبقى المقدار ثابتاً فإن x تتناقص مع زيادة t .
أي أن المعادلة تمثل معادلة موجة تتحرك على محور x السالب.

الموجة : هي اضطراب منتشر يقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره
أو :: هي اضطراب يحدث وينتقل وينقل الطاقة من نقطة إلى أخرى في اتجاه حركتها
أنواع الحركة الموجية

1. الحركة الموجية الميكانيكية : هي الحركة الموجية التي يلزمها وسط مادي ( هواء – ماء- حبل ) يحمل الاهتزاز وتنشأ عن مصدر مهتز أو متذبذب وتصنف إلى
موجات مستعرضة Transverse Waves
موجات طولية Longitudinal Waves
موجات سطحية Surface Waves

2 - الحركة الموجية الكهرومغناطيسية : هي الحركة التي لا تحتاج إلى وسط مادي لكي

تنتشر بل يمكنها الانتشار في الفراغ وتنشأ من اهتزاز مجالات كهربائية ومغناطيسية
من أمثلتها ( موجات الراديو – الضوء – أشعة جاما )

3 – الحركة الموجية المادية : Matter Waves ( أمواج دي برولي ) هي الموجات

المصاحبة لحركة الجسيمات المادية ( الإلكترونات )

وجه المقارنة

الموجات المستعرضة

الموجات الطولية

التعريف

هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة وتتكون من قمم وقيعان
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه موازي لاتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

أمثلة

الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا

الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني

الموجات الصوتية في الهواء

الموجات الميكانيكية Mechanical Wave

الموجات الميكانيكية هي الموجات التي تتطلب وسط مادي تنتشر فيه مثل موجات الماء وموجات الصوت والموجات في الأوتار المهتزة

شروط الموجات الميكانيكية
1 - وجود مصدر اهتزاز أو متذبذب [ بندول الساعة ( البندول البسيط ) - شوكة رنانة مهتزة - وتر مهتز - ثقل معلق في ملف زنبركي أثناء اهتزازه ]
2 - حدوث نوع من الاضطراب ينتقل من المصدر إلى الوسط
3 - وجود وسط مادي مرن ينتقل خلاله هذا الاضطراب
كيفية انتقال الموجات الميكانيكية
عندما يهتز المصدر بكيفية معينة تهتز أجزاء الوسط المحيط به بنفس الكيفية فينتقل هذا الاهتزاز من نقطة الى أخرى في الوسط بانتظام على هيئة حركة موجية
مصطلحات الحركة الاهتزازية
الإزاحة

هي بعد الجسم في أي لحظة عن موضع سكونه أو اتزانه الأصلي
سعة الاهتزازة Amplitude

هي أقصى إزاحة للجسم المهتز عن موضع سكونه أو هي المسافة بين نقطتين في مسار حركة الجسم تكون سرعته في إحداهما أقصاها وفي الأخرى منعدمة
الاهتزازة الكاملة Complete Oscillation

هي الحركة التي يعملها الجسم المهتز في الفترة الزمنية التي تمضي بين مروره بنقطة واحدة في مسار حركته مرتين متتاليتين في اتجاه واحد
الزمن الدوري Periodic Time

هو الزمن الذي يستغرقه الجسم المهتز في عمل اهتزازه كاملة
التردد Frequency

هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها الجسم المهتز في الثانية الواحدة

التردد = 1 / الزمن الدوري

معنى ذلك أن التردد &#215; الزمن الدوري = 1

الاهتزازات والحركة التوافقية البسيطة
من أنواع الحركة
الحركة الدورية
هي الحركة التي تتكرر بكيفية واحدة في فترات زمنية متساوية
ومن أمثلة الحركة الدورية ــــــــــ الحركة الاهتزازية
الحركة الاهتزازية
هي حركة دورية يهتز فيها الجسم إلى جانبي موضع استقراره بالتناوب
بحيث يكون زمن الحركة إلى أحد الجانبين مساويا زمن الحركة إلى الجانب الآخر

مصطلحات

من أنواع الحركة الاهتزازية
البندول البسيط و حركة جسم تحت تأثير نابض
البندول البسيط :: ثقل أو كرة مرتبطة بخيط مهمل الوزن وغير قابل للتمدد والكرة قابلة للاهتزاز
عندما تكون كرة البندول في وضع الاستقرار
ساكنة تكون محصلة القوى المؤثرة عليها = صفرا حيث أن قوة شد الخيط إلى أعلى تساوي وزن الكرة إلى أسفل وبما أن القوتين متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه وخط عملهما على استقامة واحدة إذا المحصلة = صفرا حركة جسم تحت تأثير نابض بما أن الجسم موضوع على سطح أفقي أملس إذا قوى الاحتكاك مهملة وعندما يكون الجسم في موضع الاستقرار يكون الوزن إلى أسفل = رد الفعل إلى أعلى
بشرط أن يكون النابض غير منضغط أو مشدود
موقع الاتزان : هو الموقع الذي يهتز حوله الجسم وتكون فيه قوة الإرجاع تساوى صفرا

&#183; دراسة حركة كرة البندول في مراحلها المختلفة :

لإبعاد كرة البندول عن موقع الاتزان يلزم إعطاؤها طاقة حركة إذا نرفع الكرة إلى أعلى جهة اليمين ثم نتركها تتحرك بحرية
الملاحظة

تتحرك الكرة من A O B
دورة كـــــــــــــــــــــــــــــــاملة

البندول البسيط
البندول النابض
مسائل على الحركة الاهتزازية

الموجات الطولية

الموجات الطولية
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

تجربة لبيان الموجات الطولية
نأخذ سلك مرن زنبركي معلق أفقيا ومثبت من أحد طرفيه والطرف الآخر يتصل بمولد ذبذبات مثل فرع شوكة رنانة فتنتقل على طول السلك الموجات على هيئة تضاغطات وتخلخلات
أولا : انتقال موجات التضاغط Compression
عند تحرك المصدر المهتز يضغط على السلك فتقترب اللفة الأولى من الثانية والثانية من الثالثة وهكذا أي يحدث تضاغط وينتقل عبر الملف حتى نهايته
ثانيا : انتقال موجات التخلخل
عند تحرك المصدر المهتز لليسار تبتعد اللفة الأولى عن الثانية ثم الثالثة وهكذا أي يحدث تخلخل ينتقل عبر الملف حتى نهايته
ومع استمرار المصدر تسري في الملف نبضات متتالية متلاحقة من التضاغطات والتخلخلات ويسمى هذا الاضطراب بالموجات الطولية
التضاغط : هو تقارب جزيئات الوسط معا
التخلخل : هو تباعد جزيئات الوسط عن بعضها
طول الموجة الطولية هو المسافة بين مركزي تخلخلين متتاليين أو مركزي تضاغطين متتاليين
الموجات المستعرضة : هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من قمم وقيعان

الموجات المسافرة ( المرتحلة_الجارية ) هي الموجات التي تنتشر دون إعاقة ويسببها مصدر يتحرك حركة اهتزازية
أو هي الموجات التي يتم فيها انتقال الطور بسرعة محددة

القمة : Crest هي أعلى نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه الموجب
القاع : Trough هي أسفل نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه السالب
في الموجة المسافرة تهتز جزيئات الوسط حول مواقع اتزانها ولكن لا تنتقل مع الطور أو مع الطاقة التي تنقلها الموجات
1- الطول الموجي
في الموجات المستعرضة :
هو المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر بعد بين نقطتين متطاورتين
في الموجات الطولية :
هو المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين أو مركزي تخلخلين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر مسافة بين مركزي تكثفين أو تخلخلين متجاورين

التردد f
التردد هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها المصدر في الثانية
أو هو عدد الأمواج التي تمر بنقطة معينة في مسار الحركة الموجية في الثانية الواحدة

السرعة v
هى المسافة التي تقطعها الموجة في وحدة الزمن
عرف الموجة المسافرة

إيجاد العلاقة بين سرعة انتشار الموجة وترددها وسرعة انتشارها
بما أن السرعة = المسافة / الزمن
بما أن قمة الموجة تقطع مسافة =الطول الموجي خلال زمن يساوي الزمن الدوري

ملاحظات هامة
1- سرعة انتشار الموجات في الوسط الايزوتروبي ثابتة
2- سرعة الموجة تتحدد فقط بخواص الوسط الفيزيائية وحالته لذلك تنتشر الموجات الميكانيكية ذات التردد المختلف في الوسط المعين بسرعة واحدة ( بشرط أن لا يكون الاختلاف في التردد كبيرا جدا )
3- إذا كان لدينا موجتان متساويتان في السرعة يكون التناسب بين التردد والطول الموجي عكسيا
4- اذا رسمنا العلاقة بين و نحصل على خط مستقيم مائل يمر بنقطة الأصل وميله يساوي السرعة
5- عند انتقال الموجات من وسط إلى آخر يبقى التردد ثابتا والزمن الدوري بينما يتغير الطول الموجي والسرعة بتناسب طردي
6- العلاقة بين الطول الموجي وسرعة انتشار الموجات عند ثبوت التردد علاقة طردية
7- إذا رسمنا العلاقة بين السرعة والطول الموجي نحصل على خط مستقيم يمر بنقطة الأصل وميله يساوي التردد
8- سرعة انتشار الأمواج المستعرضة في وتر ( حبل ) تعين من العلاقة الآتية حيث قوة الشد في الحبل كتلة وحدة الأطوال من السلك
العلاقة بين طول الموجة والتردد للموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ يمثلها الشكل

عدد العوامل التي تتوقف عليها سرعة انتشار الأمواج المستعرضة في وتر ؟
لإيجاد عدد الموجات
عدد الموجات = التردد &#215; الزمن الكلي
عدد الموجات = المسافة الكلية / طول الموجة الواحدة

الضوء (من الموجات الكرومغناطيسية)

مقدمــة
من المعروف أن علم الفيزياء عرفه العرب بعلم الطبيعيات ومن فروع هذا العلم التي كان للعرب دورا عظيما فيها ( فيزياء الضوء ) ويعتبر عبقري العرب (( الحسن بن الهيثم )) ( 965 م - 1039 م ) منشىء علم الضوء بلا منازع ولا يقل أثره في علم الضوء عن أثر نيوتن في علم الميكانيكا ويعتبر كتابه المناظر المرجع لفيزياء الضوء لعدة قرون وقد وضع ابن الهيثم القوانين الأساسية لانعكاس الضوء وانكساره وفسر الرؤية المزدوجة وظاهرة السراب ولكن أهم انجازاته كانت الخزانة ذات الثقب والتي تعتبر البداية والمقدمة لاختراع الكاميرا وصولا الى عصر المعلوماتية الان وما نستخدمه من أوساط متعددة
الضوء : موجات كهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ بسرعة تساوي 300 ألف كيلومتر في الثانية وتتوقف طاقة موجات الضوء على تردد هذه الموجات فكلما زاد تردد موجة الضوء زادت طاقتها
كلمتين ( حرص خزين ) حيث يمثل كل حرف الحرف الثاني من اسم اللون وهي مرتبة تصاعديا حسب التردد ( أحمر - برتقالي - أصفر - أخضر - أزرق - نيلي - بنفسجي )وتعتبر الشمس أكبر مصدر للطاقة الضوئية

طبيعة الضوء
مقدمة تاريخية : بما أن الضوء يملك طاقة وينقلها في الفضاء وبما أن الطاقة تنقل إما بالاجسام أو بالموجات اذا يوجد فرضيتين حول طبيعة الضوء هما ( النظرية الجسيمية الدقائقية لنيوتن ) ( النظرية الموجية للعالم الهولندي هيجنز ) ولكن لم تسطع هاتين النظريتين تفسير جميع الظواهر البصرية مما استوجب وضع نظرية توحد بين الخواص الموجية والجسيمية للضوء هي النظرية الكمية ونذكر هنا بلانك واينشتين وبوهر
خواص الضوء
الخواص الهندسية [الانتشار في خطوط مستقيمة - السرعة المحدودة - الانعكاس - الانكسار - التشتت ]
الخواص الموجية [ التداخل - الحيود - الخاصية الكهرومغناطيسية- الاستقطاب - الانكسار المزدوج ]
الخاصية الكمية [ المدارات الذرية - كثافات الاحتمالية - مستويات الطاقة - الكمات - الليزر ]


انعكاس الضوء
ارتداد الأشعة الضوئية في نفس الوسط عندما تقابل سطحا عاكسا الشعاع الساقط هو الشعاع الذي يصل الى السطح العاكس الشعاع المنعكس هو الشعاع الذي يرتد عن السطح العاكس
زاوية السقوط هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس زاوية الانعكاس هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس

قانونا الانعكاس Laws of Reflection
القانون الأول زاوية السقوط = زاوية الانعكاس
القانون الثاني الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس
بعض المصطلحات الهامة في الضوء
انكسار الضوء
هو تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين
الكثافة الضوئية لوسط ما هو المقدار الذي يميز اعتماد سرعة انتشار الضوء على نوع الوسط وتقاس بالقيمة العددية لمعامل الانكسار المطلق للوسط أو هي قدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية عند نفاذها فيه السطح الفاصل هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية الشعاع الضوئي الساقط هو الشعاع المتجه الى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط زاوية السقوط هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
الشعاع الضوئي المنكسر هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاذه من السطح الفاصل زاوية الانكسار هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
قانون الانكسار الأول نسبة جيب زاوية السقوط الى جيب زاوية الانكسار لوسطين معينين هي مقدار ثابت يعرف بمعامل الانكسار النسبي بين الوسطين
قانون الانكسار الثاني يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر في مستوى واحد مع العمود المقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح الفاصل بين الوسطين.
معامل الانكسار النسبي بين وسطين هو النسبة بين سرعة الضوء في الوسط الأول وسرعة الضوء في الوسط الثاني معامل الانكسار المطلق لوسط هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ أو الهواء وسرعة الضوء في هذا الوسط.
قانون سنل ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الأول في جيب زاوية السقوط يساوي ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني في جيب زاوية الانكسار.
ملاحظات هامة
1- من القانون الأول يتضح أن بزيادة زاوية السقوط تزداد زاوية الانكسار ولكن ليس بصورة متناسبة
2- للشعاعين الساقط والمنكسر خاصية انعكاسية
3- عند عبور شعاع الضوء من وسط كثافته البصرية أقل - السرعة فيه أعلى - الى وسط كثافته البصرية أعلى - السرعة فيه أقل - فانه ينكسر مقتربا من العمود
4- عند عبور شعاع الضوء من وسط السرعة فيه أقل الى وسط السرعة فيه أعلى - من ماء الى هواء - فان الشعاع ينكسر مبتعدا عن العمود ومقتربا من السطح الفاصل وفي هذه الحالة يكون معامل الانكسار النسبي بين الماء والهواء أصغر من الواحد وهذا الذي يفسر النقص الظاهري لعمق خزان الماء عندما ينظر الانسان الى الماء
5- اذا سقطت الأشعة الضوئية على السطح الفاصل بين وسطين شفافين بصورة عمودية فانها تنفذ الى الوسط الثاني دون أن تنكسر
6- عند سقوط حزمة ضوء رفيعة من الهواء الى الماء نلاحظ أنه في نقطة السقوط ينعكس جزء من الضوء وينفذ الجزء الاخر في الماء منكسرا وبالتالي تكون هناك زاوية سقوط وزاوية انعكاس وزاوية انكسار.
ونسأل هنا سؤال كم من الطاقة التي ينقلها الاشعاع الى السطح الفاصل بين الوسطين تؤخذ من قبل الاشعة المنعكسة وكم من الطاقة تؤخذ من قبل الاشعة المنكسرة ؟ للاجابة على هذا السؤال نفرض أن الاشعاع يحمل الى نقطة السقوط خلال فترة زمنية معينة طاقة ولتكن E بعد ذلك تنقسم هذه الطاقة فيكون نصيب الاشعة المنعكسة منها E refl بينما نصيب الاشعة المنكسرة E refr ومن قانون حفظ الطاقة نجد أن الطاقة الساقطة تساوي مجموع الطاقتين التي تحملها الاشعة المنعكسة والتي تحملها الاشعة المنكسرة وبما أن كل وسط ما عدا الفراغ يمتص من طاقة الاشعاع اذا لا تصلح هذه المساوة الا عند القياس بالقرب من نقطة السقوط فاذا عبر الشعاع الضوئي لمسافات كبيرة من الوسط ولم يضعف الا بشيء صغير نسمي هذا الوسط وسطا شفافا مثل الزجاج والماء والكحول وبالعكس تمتص المعادن بشدة كبيرة الاشعاع الضوئي الذي ينفذ اليها بمعنى أنها ليست شفافة بالنسبة له وتعكس القسم الاعظم من الاشعاعات التي تسقط عليها ونلاحظ هنا أن كل وسط بدرجة أو بأخرى يعكس ويمتص الاشعاع الضوئي ويعتمد انعكاس وامتصاص الاشعاع الساقط على الجسم على - نوع المادة - حالة السطح - تركيب الاشعاع - زاوية السقوط - حيث عند زيادة زاوية سقوط الاشعة يزيد نصيب الضوء المنعكس وينقص نصيب الضوء المنكسر ونلاحظ أيضا اعتماد الانعكاس والامتصاص على تردد الموجات يكون له طبيعة اختيارية أي أن المادة تعكس أو تمتص بقوة ذبذبات بتردد معين وتضعف ذبذبات بتردد اخر وعلى سبيل المثال يمتص الغلاف الجوي للارض الموجات ذات الطول الموجي القصير من الطيف المرئي بقوة ( وهذا من نعمة الله علينا ) بينما يمتص الموجات الطويلة أضعف بكثير وهنا أطرح سؤالا لماذا نستخدم الضوء الأحمر للاشارة الى الخطر وأيضا للتنبيه على الرغم من أن العين حساسة أكثر للاشعة الخضراء ؟

منتظرة ردودكم وتشجيعى لجعله موضوع مثبت ان شاء الله تعالى ..
وساجعل منه مدخلا للتعرف على الفزياء واظبطه..