درس بالفيزياء

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

انعكاس الضوء

مقدمـــــــــــــة

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 الاساسية 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

والضوء الابيض خليط من ألوان الطيف السبعة والتي يمكن جمعها في 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 ]ــــــــ

الخواص الموجية [ التداخل - الحيود - الخاصية الكهرومغناطيسية- الاستقطاب - الانكسار المزدوج ] ــــــــ

الخاصية الكمية [ المدارات الذرية - كثافات الاحتمالية - مستويات الطاقة - الكمات - الليزر ] ــــــ


--------------------------------------------------------------------------------

انعكاس الضوء


انعكاس الضوء : ارتداد الاشعة 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

كيفية عمل البرنامج ( المحاكاة الحاسوبية لظاهرة انعكاس الضوء ) يمكن تغيير زاوية السقوط باستخدام الماوس بسحب المنزلقة الخاصة بها كما يمكن تغيير تردد الضوء الساقط وبالتالي تغيير اللون






خواص السوائل الساكنة


مسائل
الخاصية الشعرية
التوتر السطحي لسائل
قاعدة أرخميدس
الضغط
الموائع

مقدمة

المادة : هي كل ما يشغل حيزا من الفراغ وله كتلة

حالات المادة : ( صلبة ) ( مائعة ) وشمل الموائع الحالة السائلة والحالة الغازية

المائع : هو كل مادة لا تتخذ شكلا ثابتا وتقبل الانسياب والسريان

كثافة المادة : Density

كثافة مادة متجانسة : كتلة وحدة الحجوم من تلك المادة



وحدة قياس الكثافة : وحدة كتلة ( كيلوجرام ) / وحدة حجم ( متر مكعب ) [ كجم / م3 ] Kg/m3

أبعاد الكثافة : ( ML-3 )

س: ماذا نعني بقولنا : كثافة الماء تساوي 1000 كجم / م3 ؟

المعنى : كتلة المتر المكعب ( وحدة الحجوم ) من الماء تساوي 1000 كيلوجرام

ملاحظات هامة

تعتمد الكثافة على الظروف الخارجية حيث تتغير بتغير حجم الجسم

يتغير حجم الجسم بتغير الضغط والحرارة

بما أن قابلية الانضغاط في السوائل صغيرة جدا ( عند زيادة الضغط بـ 1 atm ينقص حجم الماء بجزء من 50 من المليون منه ) اذا في السوائل لا تتأثر الكثافة بتغير الضغط بعكس الغازات







انكسار الضوء

برنامج انكسار الضوء


انكسار الضوء هو تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين

السطح الفاصل هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية

الكثافة الضوئية لوسط ما هي قدرة الوسط على كسر الاشعة الضوئية عند نفاذها فيه

الشعاع الضوئي الساقط هو الشعاع المتجه الى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط

زاوية السقوط هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل

الشعاع الضوئي المنكسر هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاه من السطح الفاصل

زاوية الانكسار هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل

قانونا الانكسار

القانون الاول النسبة بين جيب زاوية السقوط في الوسط الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني نسبة ثابتة لهذين الوسطين وتسمى معامل الانكسار من الوسط الأول إلى الوسط الثاني

القانون الثاني الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح الفاصل

معامل الانكسار النسبي بين وسطين

هو النسبة بين جيب زاوية السقوط في الوسط الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني

ملاحظات هامة

إذا سقط شعاع عموديا على السطح الفاصل تكون زاوية السقوط صفرا وبالتالي تصبح زاوية الانكسار صفرا فينفذ الشعاع في الوسط الثاني على استقامته دون أن يعاني انكسارا

كيفية عمل البرنامج

يمكن تغيير زاوية السقوط بتحريك المنزلقة على شريط التمرير الخاص بزاوية السقوط

يمكن تغيير الطول الموجي بتحريك المنزلقة على شريط التمرير الخاص بالطول الموجي





الضغط في السوائل


الضغط عند نقطة
لتكن القوة المؤثرة F
A مساحة السطح
بما أن الضغط = المركبة العمودية للقوة / مساحة السطح




تعريف الضغط عند نقطة ــ هو مقدار القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة
وحدة قياس الضغط ـــ بما أن القوة تقدر بالنيوتن والمساحة بالمتر المربع
إذا يقاس الضغط بوحدة هي ـ نيوتن / متر مربع

وحدة أخرى لقياس الضغط

وحدة الضغط = نيوتن / م2

نيوتن × متر / متر3 = جول / م3


أبعاد الضغط

أبعاد الضغط = أبعاد القوة / أبعاد المساحة



ما معنى أن الضغط عند نقطة من سطح = 5 × 105 نيوتن/ م2

المعنى أن القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات من السطح المحيطة بتلك النقطة = 105 × 5 نيوتن


ملاحظات



تعرف هذه القوة باسم القوة الضاغطة وتقدر بحاصل ضرب الضغط × المساحة وهذا لا يكون صحيحا إلا إذا كان الضغط منتظما مثل ضغط السائل على قاعدة الإناء ـ أما إذا كان الضغط غير منتظم ـ مثل ضغط السائل على أحد جوانب الإناء كما سيأتي فإن القوة الضاعطة = متوسط الضغط × المساحة

اذا كانت القوة تصنع زاوية مع العمودي فإن الضغط يساوي




قياس الضغط عند نقطة في باطن سائل

المطلوب حساب ضغط السائل عند نقطة ( أ ) ــ
نتصور عمودا من السائل على شكل متوازي مستطيلات
ولتكن ــــ
A مساحة قاعدة متوازي المستطيلات
h ارتفاع المتوازي حتى سطح السائل
V حجم عمود السائل
كثافة السائل
اذا

حجم عمود السائل = مساحة قاعدته × ارتفاعه
كتلة عمود السائل = حجم عمود السائل × كثافته


وزن عمود السائل = كتلته × عجلة الجاذبية الأرضية



بما أن وزن عمود السائل هو القوة المؤثرة عموديا على المساحة من السائل





هذا باعتبار أن الإناء مغلق من أعلى

إذا كان الإناء مفتوحا فإن الضغط الجوي يضغط أيضا على سطح السائل ويسمى بالضغط الكلي أو المطلق



تعريف ضغط سائل ساكن عند نقطة في باطنه يقدر بوزن عمود السائل الذي مساحة مقطعه وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة وارتفاعه هو البعد العمودي بين بين النقطة وسطح السائل


--------------------------------------------------------------------------------

العوامل التي يتوقف عليها الضغط عند نقطة في باطن سائل

أولا كثافة السائل [ تناسب طردي ] بزيادة كثافة السائل يزداد الضغط له عند نفس النقطة
ثانيا عجلة الجاذبية الأرضية [ تناسب طردي ] بزيادة عجلة الجاذبية يزداد الضغط
ثالثا عمق النقطة أسفل السطح الخالص للسائل [ تناسب طردي ] أي أن الضغط عند نقطة في باطن السائل يتناسب طرديا مع بعد النقطة عن سطح السائل ولذلك ضغط السائل يتساوى في جميع النقط التي تقع في مستوى أفقي واحد


--------------------------------------------------------------------------------

ملاحظات

جميع النقاط التي تقع في مستوى أفقي واحد في باطن سائل ساكن يكون لها نفس قيمة الضغط
لا يتوقف ضغط سائل ساكن عند نقطة في باطنه على شكل الإناء حيث نلاحظ أنه في جهاز الآواني المستطرقة يرتفع فيه السائل بنفس المقدار رغم إختلاف شكل وحجم كل إناء





التعليل

نفرض أن النقاط A B C تقع في مستوى أفقي واحد أي أن
PA = PB = PC



--------------------------------------------------------------------------------

ما معنى أن الضغط عند نقطة في باطن سائل
باسكال


--------------------------------------------------------------------------------

إتزان السوائل في الأنبوبة ذات الشعبتين





تعيين الكثافة النسبية لسائل ــ الوزن النوعي له ـ

أولا ـ نأخذ أنبوبة ذات شعبتين بشكل حرف يو تحتوي على كمية من الماء الذي كثافته رو تو

ثانيا نصب في الفرع الأيسر كمية من سائل آخر وليكن زيت مثلا كثافته

ثالثا عند الاستقرار نأخذ مستوى أفقي واحد يمر بالفرع الأيمن في نقطة سي ويمر بالفرع الأيسر في نقطة A عند السطح الفاصل بين الماء والزيت
نقيس ارتفاع سطح الزيت فوق السطح الفاصل عند النقطة ايه وليكن h1 ونقيس ارتفاع الماء فوق النقطة سي وليكن h2

ونظرا لأن النقطتان أيه وسي في مستوى أفقي واحد داخل نفس السائل الساكن ( الماء ) اذا الضغط عند النقطة سي يساوي الضغط عند النقطة ايه
وبالتالي



وبتطبيق العلاقة السابقة يمكن تعيين الكثافة النسبية للزيت أو الوزن النوعي له

Specific Gravity





أرجو ان يكون الموضوع نال اعجابكم