التصنيف: الفيزياء الموجية والضوء

الفيزياء الموجية والضوء

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

الضوء وانعكاساته

الضوء هذا بحث قمت بإعداده
بحث في الضوء (الجزء الأول)
آلية الرؤيا و النكسار والانعكاسات و العدسات وما إلى ذلك
إعداد و تقديم يحيى طويل (طٌوَيْلِبْ العلم)
المصادر:
• موقعwww.howstuffworks.com .
• كتاب الرؤيا لابن الهيثم .
• كتاب الفيزياء الصف العاشر الجمهورية العربية السورية.
• مصادر أخرى سيتم التنويه عنها .

المهم أن تعلم هذا و الذي هو كان مقدمة لكتاب الرؤيا:
إن المتقدمين من أهل النظر قد أمعنوا البحث عن كيفية إحساس البصر، وأعملوا فيه أفكارهم، وبذلوا فيه اجتهادهم، وانتهوا منه إلى الحد الذي وصل النظر إليه، ووقفوا منه على ما وقفهم البحث والتمييزعليه.ومع هذه الحال فآرائهم في حقيقة الإبصار مختلفة، ومذاهبهم في هيئة الإحساس غير متفقة، فالحير متوجهة، واليقين متعذر والمطلوب غير موثوق بالوصول إليه.فالحقائق غامضة، والغايات خفية، والشبهات كثيرة، والأفهام كدرة، والمقاييس مختلفة، والمقدمات ملتقطة من الحواس، والحواس التي هي العدد غير
مأمونة الغلط. فطريق النظر معفى الأثر، والباحث غير معصوم من الزلل، فلذلك تكثر الحيرة عند المباحث اللطيفة، وتتشتت الآراء ، وتفترق الظنون، وتختلف النتائج، ويتعذر اليقين.

تقدمة في الضوء:
إننا نرى الضوء من الصباح الباكر من وقت ما نستيقظ إلى الوقت الذي ننام فيه معتمدين على الضوء لكي نرى و نشاهد الأشياء من حولنا على أن الضوء هو مجموعو من الحزم الضوئية أو الأشعة الضوئية تنتشر بالأوساط الشفافة و في الخلاء أي وسط الهواء .

النظريات المطروحة فيما يتعلق بالضوء:
هناك نظريتان سائدتان في علم اللضوء:
• النظرية العامة للضوء photon أو المسمى الفوتونات
• نظرية الأمواج الضوئية أو ما يسمى wave

النظرية العامة :
تولدت هذه الفكرة عند اليونان القدماء و عند العرب (كتاب الرؤيا لابن الهيثم) على أن الضوء هو عبارة عن جرف أو سيل من الفوتونات photon أي stream.
مع العلم أن المتفق عليه أن الضوء يسير وفق خطوط مستقيمة مهما انعكس أو انكسر وأيضا أو جزيئات الضوء صغيرة جدا وسريعة الحركة جداًويقد سرعة الضوء بـ 400000كم/ثا

نظرية الـwave light:
وهي كانت فكرة Christian Huygens الذي اعتقد أن الضوء أنما هو موجة و الذي أثبت ذلك هو العالمThomas Young والذي اعتمد على أن الضوء عندما يمر من ثقب ضغير جدا فإن الضوء قادر على الانتشار و التبعثر وأيضا يتداخل مع الضوء الأخر المار من الوسط لآخر.
جاء Albert Einstein ليطور هذه النظرية في عام 1905 ويقول أن تأثير الـphotoelectric
في الأشعة التحت بنفسجية التي عندما تصتدم بالسطح لتواد إلكترونات من طاقة محزومة أو مخبأة تسمى الفوتونات.
وإن موجات الضوء تأتي قي عددة ترددات و التردد هذا هو عدد الموجات التي تجتاز نقطة في الفراغ في واحدة الزمن والتي يكون غالبا 1 ثانية وواحدتها هي الهيرتز أو (HZ) وععد هذه الترددات كبير جدا يعتمد تبنيدها على اللون مثلا هناك 430 ترليون( HZ) للأحمر كما في الراديو حيث تتجاوز بليون بليون(HZ)
HZ : HERTZ

الضوء كما ورد في كتاب ابن الهيثم:
وبعضهم يرى أن الشعاع خطوط مستقيمة هي أجسام دقائق
أطرافها مجتمعة عند مركز البصر، وتمتد متفرقة حتى تنتهي إلى المبصر، وإن ما وافق أطراف هذه الخطوط
من سطح المبصر أدركه البصر وما حصل بين أطراف خطوط الشعاع من أجزاء المبصر لم يدركه البصر،
ولذلك تخفى عن البصر الأجزاء التي في غاية الصغر والمسام التي في غاية الدقة التي تكون في سطوح
المبصرات. ثم إن طائفة ممن يعتقد أن مخروط الشعاع مصمت ملتئم ترى أن الشعاع يخرج من البصر على
خط واحد مستقيم إلى أن ينتهي إلى المبصر، ثم يتحرك على سطح المبصر حركة في غاية السرعة في الطول
والعرض لا يدركها الحس لسرعتها، فيحدث بتلك الحركة مخروط المصمت. وطائفة ترى أن الأمر
بخلاف ذلك وان البصر إذا فتح أجفانه قبالة المبصر حدث المخروط في الحال دفعة واحدة بغير زمان
محسوس. ورأى طائفة من جميع هؤلاء أن الشعاع الذي يكون به الإبصار هو قوة نورية تنبعث من البصر
وتنتهي إلى المبصر، وبتلك القوة يكون الإحساس. ورأى طائفة أن الهواء إذا اتصل بالبصر قبل منه كيفية
فقط، فيصير الهواء في الحال بتلك الكيفية شعاعاً يدرك به البصر المبصرات.

أنواع الحزم الضوئية :
للحزم الضوئية أنواع ثلاثة وهي:الحزم المتباعدة : وتكون الحزم الضوئية متباعدة إذا تزايدت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(1)
الحزم المتقاربة : وتكون الحزم الضوئية تتقارب إذا تنقصت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(2)
الحزم المتوازية : تكون الحزم الضوئية متوازية إذا ثبتت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك بجهة الانتشار.(3)

ماذا عن الألوان ؟
إن الألوان تتشكل نتيجة تمازج ببين الموجات الصوتية أو بمعنى آخر ألوان الأضواء الأساسية والتي يتفرع منها باقي الألوان وللتوضيح تمعن في الشكل التالي.

تمازج الألوان في عمل التلفاز
الانعكاس
الانعكاس: و هو ارتداد الضوء نتيجة اصدامه بسطح عاكس.

الشكل (1) الشكل (2)

سنشرح آلية الانعكاس من الشكلين الآتيين :
أولا يجب أن تعلم أن الانعكاس لكي تتقنه يجب أن تتخيل الناظم و المحور على السطح العاكس بين الوارد و المنعكس
وفي الانعكاس تكون زاوية الورود (بين الناظم و الوارد ) تساوي تماما زاوية الانعكاس (بين الناظم و والشعاع المنعكس)انظر الشكل (2).
النقطة الثانية والأهم هي مبدأ رجوع الضوء:
يقول.لا تتوقف الطريق التي يسلكها الضوء بجهة انتشارها حبث يسلك شعاع ضوئي طريقاً ما ولإذا اسقطنا باتجاه معاكس سلك الطريق نفسه .
الناظم

س ء
ا

ملاحظة: إن من الطبيعي أنه لو أدرنا السطح العاكس بزاوية ما فإن الشعاع المنعكس تكون تساوي مثلي هذا الدوران.
الإثبات : -ملاحظة هامة جداً زاية الورود تساري زاوية الانعكاس لدا يمكن أن نقول ء = س الشكل( 3)-
س و سَ= 2(ء +يـه) (1)
ولكن س و سَ – س و ش = ش و سَ
نعوض (1)
2ء + 2يه – 2ء = هـ
ومنه هـ= 2يه
ش نَ ن س
يه
سَ هـ ء
يه
و
تطبيق :على الفقرة السابقة
تستخدم ظاهرة دوران شعاع منعكس بدوران المرآة في قياس الزوايا الصفيرة التي تُدَوِرُها بعض الأجهزة مثل المقياس الغلفاني ذو اإطار المتحرك حيث نضع مرآة صغيرة على إطار المقياس و على بعد ل منه نضع منبع مضيئ يرسل حزمة ضوئية متوازية ضيقة بحيث تسقط ناظمياً (بالمناسبة عند الانعكاس في حالة السقوط الناظمية ينطبق الشعاع الوارد على المرتدد)على المرآة بالزاوية نفسها وعند إمرار التيار في المقياس بزاوية (يه ) و بالتالي تدور المرآة بالزاوية نفسها و يدور الشعاع المنعكس عن المرآة بزاية (2يه) فتنتقل البقعة المضيئة من م إلى مَ مسافة س من الشكل نجد
ظل 2يه = س/ل (باعتباء 2يه صغيرة جداً فيكون 2يه بالراديان = ظل يه)
يه=س/2ل نقيس س واسطة مسطرة مدرجة ثم نقيس نحسب (يه)
كل 180ْ تقابل راديان
بشرط أن تكون الزاوية صغيرة جداً < 14ْ

الانكسار:
وهو التغير المفاجئ في منحى انتشار الضوء عند اجتيازه السطح الفاصل بين وسطين شفافين .
-والقاعدة الأساسية في الانكسار هي أن زاوية الانكساء أصغر من الورود إذا كان الانتشار من وسط أقل كسر إلر أكثر كسراً إي (ء>ر)وأما إذا كان الانتقال من وسط أكثر إلى أقل فإن زاوية الانكساء .

لماذا ينكسر الضوء ؟ إن سرعة انتشار الضوء تختلف من وسط إلى آخر وهذا التغير المفاجئ هو سبب انكسار الضوء.

وبالختام : بإذن الله هذا الجزء الأول لهذا البحث و الجزء الثاني سيختص بالعدسات بإذن الله ولن اختم هذا الجزء إلا كما يختتم كل مسلم حياته بأشهد أن لاإله إلا الله محمد رسول الله .
إذا أردة النسخة الثانية فعنواني البريدي هو -تم حذف االبريد بواسطة الادارة _برجاء الالتزام بقوانين المنتديات مع الشكر _الادارة –

و جزى الله من نشر هذا الجزء أو طوره خير الجزاء

و الحمد لله رب العالمين
سوريا –دمشق-مزة
‏06‏/07‏/1428
‏20‏/07‏/2007
لأي استفسار أو سؤال
ولمن يرغب بتوسيع البحث إرسال بريد إلكتروني على عنوني
أو لمن يبحث على شريك في أبحاث أخرى
-تم حذف االبريد بواسطة الادارة _برجاء الالتزام بقوانين المنتديات مع الشكر _الادارة –
المصدر http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?5111

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

كتلة ووزن الفوتون

لكي افهم معنى كتلة الفوتون لا بد انو أعود لبداية نشوء هذا “المفهوم”

أول من قدم مفهوم الفوتون كان العالم بلانك , كمحاولة لتفسير (الاشعاع الصادر عن الاجسام الساخنة) , كانت فكرته ان جزيئه مشحونة مهتزة تصدر إشعاعا فقط عندما تتغير سويتها الاهتزازية من سعة اهتزازية واحدة إلى سعة أخرى
كما في الشكل :

[IMG]تعليم_الجزائر[/IMG]

حيث الخط المنقط يمثل السوية الاهتزازية

والسهم يمثل انتقالات الجزيئة المشحونة .

وهذه الفكرة تخالف نظرية الموجة الكهرطيسية , التي تقول إن كل جزيئه مشحونة مهتزة تصدر موجة كهرطيسية مستمرة خلال كامل الزمن التي تهتز فيه . وجزم بلانك ابعد من ذلك على أن الجزيئة المشحونة . المهتزة لا تغير سعتها الاهتزازية تدريجيا من حالة بدئية ما مثل الحالة (أ) , إلى حالة نهائية مثل الحالة (ب),
لكنها بدلا من ذلك عليها أن تقفز أنيا من الحالة البدئية (أ) إلى الحالة النهائية (ب) , مثل هذه الانتقالات المباغتة تدعى بالقفزات الكمومية (quantum jumps) .
وجد بلانك أنه لكي تقود نظريته إلى تنبؤ صحيح لمنحنيات إشعاع الأجسام الساخنة , هناك حاجة لافتراض إضافي , هو أن طاقة الإشعاع الصادر خلال قفزة كمومية يكون متناسبا مع اهتزاز الجسيمة المشحونة . حتى يحصل على توفق مع التجربة , وجد بلانك أن ثابتة التناسب بين الطاقة(Ε) والتواتر(ν) تساوي (һ) ,
حيث (һ) : ثابتة بلانك , بكلام آخر تصبح علاقة بلانك رياضيا على النحو التالي :

ν . һ =Ε

أدرك اينشتاين الذي كان يهتم بمعادلة بلانك قبل الجميع , انه اذا كان الإشعاع يصدر فقط من خلال قفزات كمومية , لحظية , عندئذ يجب ان بصدر الإشعاع ذاته على شكل حزم بدلا من أن يصدر على شكل موجات مستمرة طويلة , هكذا تواد مفهوم الفوتون وفكرة بان الإشعاع الكهرطيسي للطاقة المشعة يتألف من جزيئات ضئيلة , أو بعبارة أخرى يتألف من الفوتونات .
توافقا مع النظرية الجديدة ليس الاشعاع الصادر موجة بل هو فوتون . اقرن اينشتاين لهذا الفوتون تواترا , هو تحديدا تواتر الاهتزازات التي تصدر الفوتونات . منسجمين مع علاقة بلانك السابقة يمكننا ان نكتب :

(تواتر الفوتون) × (ثابت بلانك) = طاقة الفوتون

” فجزيئة اهتزازية مشحونة تصدر إشعاعا كهرطيسيا . فقط عندما تقوم بقفزة كمومية من حالة اهتزازية الى حالة اهتزازية اخرى , هذه القفزة تحدث انيا و ويظهر الاشعاع الصادر كجزيئة ضئيلة او فوتون , وتكون طاقة هذا الفوتون متناسبة مع تواتره .

لا تشابه الفوتونات الجزيئات المألوفة , فشحنة مهتزة تخلق فوتونا في اللحظة التي تنجز فيها قفزة كمومية , ومن لحظة خلقها للفوتون يتحرك بسرعة تساوي سرعة الضوء .

أما بالنسبة (لكتلة الفوتون) , توافقا مع النظرية النسبية الخاصة . فان الكتلة العطالية لجسم اكبر بكثير من كتلته السكونية يتحرك بسرعة كبيرة , تتزايد دون حد مع اقتراب سرعة الجسم من سرعة الضوء . في حالة اي جسم له كتلة سكونية غير معدومة , ستصبح كتلته العطالية لا نهائية عندما يتحرك بسرعه الضوء . حتى نمنع هذه الكارثة .

يجب أن نفترض أن الكتلة السكونية للفوتون معدومة

.

ارجو ان اكون قد وفقت بالشرح

تحياتــــــــــــــــــــــــــــــ ـي

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

خواص للموجات الضوئية

قد يبدو أن السرعة 186 ألف ميل في الثانية سرعة تفوق الخيال، و لكن من الممكن وضعها في إحدى الصور المألوفة لدينا مثال ذلك أن الضوء يمكن أن يلف حول الكرة الأرضية لفة كاملة في حوالي 7/1 ثانية، كما يستغرق ضوء الشمس ثماني دقائق ليقطع مسافة الثلاثة و التسعين مليون ميل التي بين الأرض و الشمس، و على ذلك فإنك عندما ترى الشمس في الصباح فإنها تكون قد أشرقت فعلاً منذ ثماني دقائق، و بناء على ذلك لا يوجد على سطح الأرض من يمكنه رؤية شروق الشمس في نفس اللحظة التي تشرق فيها و حيث أن ضوء الشمس يستغرق ثماني دقائق في قطع المسافة بين الشمس و الأرض، فإننا نستطيع أن نقول إن الشمس على بعد ثماني دقائق ضوئية من الأرض، كما نقول إن ستانفورد تبعد أربعين دقيقة بالقطار عن مدينة نيويورك و يستعمل الفلكيون جداول زمنية على هذا النمط لتسجيل الأبعاد الشاسعة بين النجوم المختلفة و الأرض، إذ أن هذه الأبعاد عندما يعبر عنها بالأميال تكون كبيرة جداً بحيث يتعذر تسجيل أرقامها، فأقرب نجم لنا بعد الشمس مثلاً هو ألفا كنتورس و يبعد عنا حوالي أربع سنوات ضوئية و معنى هذا أنه يلزمنا أربع سنوات لنصل إليه لو كنا نسير بسرعة الضوء، و لما كانت السنة الضوئية تبلغ حوالي 6,000,000,000,000 ميل فإن ألفا كنتورس يكون على بعد 24,000,000,000,000 ميل، وهي حقاً مسافة شاسعة لجار، و باستعمال الأسلوب السابق نستطيع أن نقول إن ستانفورد على بعد 40 دقيقة حديدية من مدينة نيويورك عند بحث تجارب قياس سرعة الضوء لم نفرق بين سرعة الضوء في الفراغ الذي يكون الجزء الأكبر من الفضاء الخارجي و سرعته في المواد الأخرى كالهواء مثلاً و يبدو طبيعياً أن نفكر أن الضوء أسرع في الفراغ منه في الهواء حيث لا يعوق سيره أي عائق و هذا هو الواقع إلا أن الفرق ضئيل جداً بحيث يمكن من الناحية العملية اعتبار أن سرعة الضوء في الهواء مساوية لسرعته في الفراغ و ليس الأمر كذلك بالنسبة للمواد الأكبر كثافة كالماء مثلاً؛ إذ تبلغ سرعة الضوء فيه 4/3 سرعته في الفراغ أو الهواء كما تبلغ في الزجاج 3/2 سرعته في الفراغ لقد تكلمنا عن الموجات الضوئية، و لم نذكر شيئاً عن الموجات و الإشعاعات الأخرى كالموجات اللاسلكية و موجات الأشعة دون الحمراء إلخ و الحقيقة أن الموجات الضوئية، و الموجات اللاسلكية و موجات الأشعة فوق البنفسجية، و موجات الأشعة دون الحمراء إلخ هي جميعاً جزء من مجموعة عامة تسمى بالموجات الكهرومغناطيسية، و جميع أعضاء هذه المجموعة تنتقل بسرعة الضوء و سوف نعتبر هنا الموجات الضوئية بوجه خاص؛ إذ أنها هي الموجات الوحيدة التي يمكن رؤيتها

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

الكتلة المفقودة

الكتلة المفقودة

حين تنظر الى السماء فى ليلة صافية وتعد النجوم وتترصد الأجرام فانك فى الحقيقة قد لاترى شيئا يذكر .. فالعين البشرية لاترى سوى الأشياء المضيئة وبالتالي لا ترى سوى الاجرام المنيرة كالنجوم والشهب القريبة .. اما بقية الكون فأسود مظلم وخفي معتم لا نستطيع رؤيته ولم نكن نعلم بوجوده حتى فترة قريبة . ويقدر العلماء ان مايسمى (الكتلة المفقودة) تشكل 90% من مادة الكون التي لم يدركوا وجودها إلا مؤخرا من خلال ملاحظة تأثيراتها الجذبية على الاجرام القريبة .. ورغم الطبيعة الغامضة لهذه الكتلة إلا انه يعتقد ان قسما منها أجرام ميتة وسدم سوداء وتجمعات للطاقة غير منيرة أو مرئية ..

وأهم انجاز بهذا الخصوص حدث عام 1995 حين أعلن العلماء الأمريكان اكتشاف تجمعات غير مرئية تشكل 20% من كتلة الكون المفقودة . وقد أطلقوا على هذه المادة اسم “ماشو” (اختصارا للتعريف الانجليزي: أشكال هالية صغيرة) وقالوا إن حجمها يعادل كوكب المشتري وكثير منها لايتبع اى نجم . ومجرد الكشف عن كتل ماشو هذه اعطى درب التبانة (التى يقع كوكبنا فى طرفها) بعدا وضخامة اكبر . أما بالنسبة لعموم الكون فيعتبر هذا الاكتشاف أول تأكيد على وجود الكتلة المفقودة وأقوى دليل على أن الكون أضخم وأكثر امتلاء مما نتصور !!

.. وأنا شخصيا أرى أن هذا الإكتشاف كفيل وحده بإحباط علماء الفلك وهواة البحث عن مخلوقات أخرى غيرنا؛ فإثبات أن 90% من مادة الكون مجهولة وغير مرئية يعني أن بحث الفلكيين منذ آلاف السنين اقتصر على 10% فقط من مكونات الكون (ناهيك عن إدراكهم للنزر اليسير حتى من هذه الأخيرة) !!

وما دام الإحباط “حاصل حاصل” فاسمحوا لي أن أزيدكم من الشعر بيتا : فحتى الأجسام المضيئة في أطراف الكون يصعب علينا رؤيتها لبعد المسافة وسرعة الترحال !!

… فنحن نعرف أن هناك نجوما تبعد عنا ملايين السنين الضوئية (وبالتالي) مايزال ضوؤها مسافرا باتجاهنا ولم يصل لكوكبنا حتى اليوم .. بل يمكن القول إن هناك نجوما في أطراف الكون ( لن يصل إلينا ضوؤها أبدا ) عطفا على توسعه وتمدده بسرعة تسبق وصول الضوء إلينا من تلك المناطق ﴿وَالسَّمَاء بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ﴾!!

… أضف لكل هذا وها أنا أضيف لقصيدة الفلك بيتا جديدا انه حتى النجوم القريبة التى يصلنا ضوؤها ونراها بأعيننا قد لا تكون موجودة في مواقعها حاليا !!

.. فأقرب النجوم إلينا مثلا ‎(ويدعى قنطارس) يقع على بعد أربعة ملايين سنة ضوئية . وهذا يعنى انك حين تنظر إليه وتتأمله فأنت في الحقيقة لاتراه كما هو الآن بل كما كان عليه قبل أربعة ملايين عام (وبالتالي) قد يكون اندثر او انفجر أو مات إلا اننا لن نعلم بذلك إلا بعد انقضاء آخر أربعة ملايين عام من وقوع الحدث !!

… العجيب أكثر أن نتصور نجما مثل الدب القطبي ساعد البحارة طوال قرون على تحديد اتجاهاتهم في عرض البحر في حين انه قد يكون فعليا اختفى واندثر ولم يعد له وجود قبل فترة طويلة من خلق الأرض ذاتها !! فهد عامر الأحمدي ـ ص الرياض

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

حركة الموجة

الحركةالموجية
Wave motion
انواع الموجات

اذا اثرت قوة خارجية لحظية في جسم فان الجزيئات التي تقع تحت التأثير المباشر لقوة .تبدأ في التحرك حركة تذبذبية حول مراكز اتزانها .ثم تنتقل منها هذه الحركة الى ما يليها من الجزيئات و هكذا. و تتكون من الحركة المتتالية لهذه الجزيئات دفعة اضطراب (disturbance) تنتقل خلال الجسم. و يتخذ مثل هذا الاضطراب اشكالا متعددة داخل الجسم تبعا لطبيعة الجسم و تبعا لنوع و اتجاه القوى التي تحدث الاضطراب الذي يسمى عادة بالحركة الموجية. و اهم الموجات الحادثة نوعان .هما :-

1- الموجات المستعرضة (transverse waves) :-

اذا كان اتجاه حركة جسيمات المادة الحاملة للموجة عموديا على اتجاه حركة الموجة نفسها فان الموجة تسمى موجة مستعرضة. مثال ذلك حبل مثبت من طرف واحد بينما يندفع طرفه الاخر الى اعلى ثم الى اسفل في حركة تذبذبية كما في شكل (1). في هذه الحالة ينتقل الاضطراب خلال الحبل بينما تتذبذب جسيمات الحبل في حركة توافقية بسيطة في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الاضطراب.
و من امثلة الموجات المستعرضة موجات الضوء و هي موجات كهرومغناطيسية فيها المجالين المغناطيسي و الكهربائي عموديان على اتجاه انتشار الموجة.

الموجات الطولية (longitudinal waves) :-
و فيها تتذبذب جسيمات المادة في اتجاه انتشار الموجة مثال ذلك تذبذب حلقات الحلزون في اتجاه حركة الموجة.

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

Reflection of Light 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

تعليم_الجزائر

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

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

معادلات حركة الموجة

معادلات حركة الموجة :-
اذا تحركت موجة في اي وسط فان جميع الجسيمات الحاملة للموجة تتذبذب بنفس الحركة التوافقية البسيطة و يكون لها نفس السعة السعة و نفس التردد و لكنها تختلف في الطور.
نفرض ان (Y) هي الازاحة لجسيم يقع عند نقطة الاصل
Y= A sin ωt
اما الازاحة لاي جسيم اخر على يمين او يسار الجسيم و يبعد عنه مسافة قدرها (x) .فهي :-
Y= A sin (ωt[+ or -]α)…….(1).
حيث (α) هي فرق الطور في ذبذبة الجسمين.
و لكن (α) تتناسب مع البعد (x).
Then :- α= kx……………(2).
حيث (k) مقدار ثابت.
اي جسيم يبعد عن نقطة الاصل بمسافة تساوي طول الموجة )( (λفأنه يتبع نفس ذبذبة الجسم الموجود عند نقطة الاصل و يختلف عنه في الطور بمقدار (α = 2 π).
و بالتعويض بذلك في المعادلة (46) :-
Then :- 2 π= kλ
Then :- k=2 π/λ
و بالتعويض في المعادلة (1) :-
Then :- Y= A sin (ωt[+ or -] 2 π x/ λ(
But :- ω= 2 π f = 2 π / T
حيث (f) هو التردد, (T) الزمن الدوري.

Then :- Y = A sin ([2 π t/ T ]{+ or -}[2 π x / λ])

= A sin 2 π([t / T]{+ or -}[x / λ])…………(3).
Then :- Y = A sin (2 π/λ) (vt[+ or -] x )……………..(4).
Because :- v = λ / T
حيث (v) هي سرعة انتشار الموجة.
فأذا كان اتجاه انتشار الموجة هو في الاتجاه الموجب من (x)
Then : – Y = A sin (2 π/λ) (vt-x)………….(5).
تعطي هذه المعادلة ازاحة جسيم عند اي زمن (t) حيث (x) هو بعد الجسيم عن نقطة الاصل .
بتفاضل المعادلة (5) بالنسبة الى (x)
Then :- (dy/dx)= – A (2 π/λ) cos (2 π/λ) (vt-x)………..(6).
و بتفاضل المعادلة (5) بالنسبة الى (t)
Then :- (dy/dt) = A (2 π v/ λ) cos (2 π/λ) (vt-x)………..(7).
و بمقارنة المعادلتين (6 , 7)
Then :- (dy/dt) = – v (dy/dx)………….(8).
و لكن (dy/dt) هي سرعة الجسيم الذي يبعد عن نقطة الاصل بمسافة (x) , (v) هي سرعة انتشار الموجة , (dy/dx) هوميل المماس للموجة على بعد (x) من نقطة الاصل.
اذن :-
سرعة جسيم يبعد عن نقطة الاصل بمسافة (x) يساوي حاصل ضرب سرعة انتشار الموجة في ميل مماس الموجة على بعد (x) من نقطة الاصل .
و بتفاضل المعادلة (6) مرة اخرى :-
({[d^2]y}/dx^2) = – A (4 [π^2] / λ^2) sin (2 π/λ) (vt-x)………..(9).
و بتفاضل المعادلة (7) مرة اخرى كذلك :-
({[d^2]y}/dt^2) = – A (4 [π^2] [v^2]/ λ^2) sin (2 π/λ) (vt-x)……….(10).
و بمقارنة المعادلتين (9 , 10)
Then :- ({[d^2]y}/dt^2) = (v^2) ({[d^2]y}/dx^2)……………(11).
و هذه هي المعادلة التفاضلية لحركة الموجة . و اي معادلة من هذا القبيل تمثل حركة موجة سرعتها هو جذر معامل ({[d^2]y}/dx^2).

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

عرض باوربوينت عن "الألياف الضوئية"

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

إخواني زوار وأعضاء ومشرفي المنتدى الكرام

تحية طيبة إليكم

تعليم_الجزائر

هذا عرض باوربوينت عن:

Optical Fibers

Structures, Waveguiding & Fabrication

تعليم_الجزائر

التحميل من

“هنـــــا”

—– —– —–

لا تنسونا من صالح الدعاء

تعليم_الجزائر


المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=19756

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

المستشعرات الفائقه الحساسيه

السلام عليكم

منذ نشأة الاستطلاع الجوي والجيوش تحاول الاختفاء عن الرصد الجوي سواء أكان ذلك عن طريق طائرات الاستطلاع التي يقودها الطيارون أو طائرات المراقبة غيرالمأهولة وكانت محاولات التخفي أمرا ميسورا إلى حد بعيد أما بعد التطورات التكنولوجية الرهيبة التي شهدها القرن العشرين في أواخره وشملت أساليب وعناصرالاستطلاع واستخدام المستشعرات الفائقة الحساسية التي تحملها الأقمار الصناعية بات من الصعب إخفاء أي تحرك أو نشاط عسكري. إلا أن جهود العلماء في تطوير تقنيات الاختفاء عن الرصد الفضائي تمكنت بعد جهد شاق أن تحول المستحيل إلى الممكن لكن قبل الحديث عن أحدث الأساليب التي يمكن بها مواجهة الاستطلاع الفضائي بل وخداعه ما هي أنواع الأقمار الفضائية التي تجوب الفضاء الخارجي؟
تتنوع أغراض وأنواع الأقمار الصناعية العسكرية التي تحيط بنا فهناك الأقمارالمخصصة لتوجيه الطائرات والسفن وتقديم المساعدات الملاحية لها بجانب توجيه الصواريخ الجوالة التي تستخدم أنظمة تحديد المواقع General positioning systems . وهناك أيضا أقمار الاتصالات والتي تساعد في إتمام الاتصالات بين مختلف القواعد المنتشرة حول العالم والقطع البحرية مثل الغواصات والحاملات وبين قياداتها، أما أقمار الاستطلاع الفضائية فهي ذات أغراض متعددة فمنها ما هو محدود بقطاع ضيق للمراقبة وهي الأقمار التكتيكية ومنها ما هو واسع النطاق للاستخدامات الاستراتيجية ومع ذلك تكون قادرة على توضيح تفاصيل الأهداف بدقة بالغة وهناك الأقمار الخاصة بمراقبة التفجيرات النووية واكتشاف أي تجارب غير موافق عليها ومتابعة التجارب المصدق عليها وكثيرا ما تطلق بعض الأقمار لأغراض محدودة ومؤقتة تخرج من نطاق الخدمة فور الانتهاء من مهامها.
ومن الأقمار ما هو ثابت المدار والارتفاع ومنها ما هو متزامن مع دوران الأرض فيبقى ثابتا فوق المواقع المطلوب استطلاع نشاطها.
وتجهز الأقمار بالمعدات المناسبة طبقا لمهامها والتي تشمل الكاميرات العالية الحساسية والدقة والمستشعرات ذات الحساسية الفائقة لاكتشاف المصادر التي تصدر حرارة أو تحدث تغييراً في المجال المغناطيسي وبجانب ذلك فهناك معدات الرصد الإلكتروني لمحطات الرادار والاتصالات والتصنت عليها ثم أخيرا معدات الإعاقة والتداخل لإبطال مفعول أجهزة الاتصالات والرادار وإعاقة تشغيلها.
وللدلالة على اتساع وتنوع استخدامات الأقمار العسكرية وكثرة أساليبها وأنواع استطلاعها نذكر أن الفضاء الكويتي كان مغطى أثناء حرب الخليج الثانية بـ25 قمراً لكل منها هدف وغاية مختلفة أو للتأكيد على صحة المعلومات التي يتم استخلاصها من بعضها أو من المصادر الأخرى.
خداع مستشعرات التصوير الفضائية
مع أن معدات التصوير الحراري والليزري وحتى العادي أصبحت مفرطة الحساسية إلا أنه بالمقابل أمكن بالتقنيات الحديثة لشباك التمويه التي تمتص الموجات الحرارية ولا تسرب سوى 10% من الطاقة الحرارية الناتجة من تشغيل المحركات جعل الصورة الحرارية التي تحصل عليها الأقمار صورة مشوهة لا تعبر عن حقيقة النشاط الدائر تحت شباك التمويه تلك.
وأمكن أيضا باستخدام أحدث تقنيات بناء المواقع الهيكلية تضليل المستشعرات الفضائية التي ترصدها ومن ورائها فريق ضخم من محللي البيانات الذين يدرسون هذه الصور وقد بلغت هذه المواقع الهيكلية حدا كبيرا من الاتقان فهي تبنى بحجم حقيقي أو بأجزاء غير صالحة فنيا من المعدات الحقيقية ويجرى إصدار موجات حرارية منها لإظهار بعض مظاهر تشغيلها للخداع بوجود حياة بهذه المواقع وكثيرا ما يضاف بعض النشاط البشري المحدود ليكون الخداع كاملا وقد يضاف أيضا بعض معدات لإطلاق بعض الإشارات والموجات اللاسلكية.
ويمكن أيضا خداع المستشعرات الفضائية بحالة مهبط للطائرات بعد إصلاحه من التدمير نتيجة للقصف الجوى وذلك بوضع بقع ملونة حتى يظل محللو الصور الجوية مصدقين لتعطله ومع أنه من الممكن تواجد بعض معدات التصوير التي تمكنها تقنياتها من اختراق الدشم الخرسانية السميكة للمعدات ولكن شركات المخابئ تعلن كل يوم عن تقنيات حديثة تظهر لمواجهة هذه الكاميرات وكثير من هذه التقنيات يتناول إضافة خلطات لمواد البناء تمنع هذا الاختراق وتعطي نفس الانطباع للأرض المحيطة بها وتمتص أي نشاط أو انبعاث حراري وتخفضه إلى درجة كبيرة. ويستخدم الجيش الألماني قذائف دخانية من إنتاج شركة (Buck) قادرة خلال 30ثانية على تغطية مساحات تبدأ من مترين وحتى مائتين متر وتستمر لمدة 15 دقيقة والمحاولات مستمرة لرفعها إلى ساعات أطول وهذه السحابة قادرة على إخفاء أكبر قدر ممكن من الآثار الحرارية والبصرية والرادارية لتشغيل المعدات تحتها.
خداع مستشعرات البث الإلكتروني
يمكن خداع مستشعرات استشعار البث الإلكتروني وتضليل حواسبها التى تحاول تحليل النبضات المستطلعة لتتوصل إلى تردداتها ومصادرها وتتصنت عليها ثم تبث على نفس موجاتها ما يسبب إعاقتها ويتم كل ذلك بإعداد مصادر تقوم ببث الموجات الإلكترونية والليزرية الزائفة مع تغيير تردداتها وقدرتها وسعتها طبقا لمواصفات المصادر الحقيقية المطلوب خداع المستشعرات بتواجدها وقد يكون هذا المصدر الزائف جزءاً من الموقع الهيكلي لمحطة رادار أو اتصالات أو مركز قيادة وفي نفس الوقت يكون الموقع الحقيقي صامتا ومخفيا جيدا لحين بدء العمليات الفعلية. كما أن انتشار المواقع الزائفة وسط المواقع الحقيقية حتى و لو كانت الحقيقية تعمل بصورة طبيعية يجعل جهود العدو مشتتة وموزعة بينهما. ويستغرق المحللون وقتا ثمينا لمحاولة التفرقة بينهما في حين يكون قد تم لتعطيلهم وإفساد مهمتهم.
وهناك تقنيات أخرى ومع أنها ليست حديثة إلا أنها مازالت فعالة مثل استخدام العواكس الركنية المتطورة والشبكات المموهة التي تقلل انعكاس الأشعة الرادارية وتمتص جزءاً كبيراً منها فلا تكتشفها المستشعرات الرادارية الفضائية وتعتمد هذه الشباك على تشتيت الأشعة الرادارية المنعكسة فلا يرتد منها للمستشعرات إلا ما يكون صورة مشوهة بالإضافة إلى ظهور اتجاه عام لجعل المعدات خفية واختيار زوايا تصميم هياكلها لتشتت الموجات الرادارية (Scattering) أو امتصاصها وهناك أيضا الدهانات الواقية والألواح العازلة التي تستخدمها المعدات. ولخداع المستشعرات الصوتية أمكن إعداد مصادر صوتية زائفة تصدر نفس الترددات والطاقات التي تصدرها محركات القطع البحرية أو المطارات مثلا أثناء تسخين محركات الطائرات بدشمها للإيهام بتواجد أنشطة غير حقيقية بينما يتم خفض ضجيج المحركات الأصلية سواء عن طريق تصاميمها الأصلية أو بوسائل كتم الصوت وخفضه أثناء التشغيل أما المستشعرات التي تكتشف الأهداف عن طريق التأثيرات المغناطيسية فإن كثيرا من المعدات البحرية على وجه الخصوص لاستخدامها هذه التقنيات بوسائل كشفها يتم تصنيعها من مواد غير مغناطيسية مما يخفض اضطرابات خطوط القوى والمجالات المغناطيسية وهذه الاتجاهات هي اتجاهات تصميم وتطوير عامة تعمل على خفض الوزن والتكاليف وتقليل فرص الكشف بالمستشعرات المغناطيسية.
تقييم استخدام تقنيات الإخفاء
نظرا لاهتمام مراكز البحث بتقييم نجاح وسائل خداع المستشعرات الفضائية التي ترصد الأنشطة العسكرية نشرت وزارة الدفاع الأمريكية في يونيو 2022 مجموعة من الدراسات التي أجريت في هذا المضمار واشتركت فيها محطات فضائية ومراكز تحليل ووحدات بحرية وبرية وأسراب من طائرات الاستطلاع قامت بـ 2000 طلعة جوية وأخذ في الاعتبار جوانب متعددة منها توقيت الاستطلاع الفضائي ومدته والظروف الجوية والبيئية الموجودة فيها المعدات وأثبتت هذه الدراسات أن تقنيات الإخفاء الحديثة سببت تراجع اكتشاف الأهداف من 80% إلى 40% وهوجمت أهداف زائفة بنسبة 27% وارتفعت فرص نجاة الأهداف الحقيقية من 11% إلى 36% وقد أيدت الاستخبارات الأمريكية هذه النتائج وأظهرت دراساتها هي الأخرى أن استخدام تقنيات الإخفاء الحديثة أدت إلى تحليل خاطئ في 30% من الصور الاستطلاعية الملتقطة بالأقمار الصناعية. والحقيقية إن تحليل الكم الهائل الملتقط بواسطة مستشعرات الأقمار الفضائية يستغرق وقتا ليس بالقليل بالرغم من توافر الحاسبات الفائقة السرعة والمتسعة الذاكرة التي تقوم بهذه التحليلات ولولا التركيز على أنشطة معينة وقطاعات محدودة لفترات قصيرة لما أمكن لمراكز التحليل الفضائية الاستفادة الواقعية من البيانات المستطلعة وقد أثبتت هذه الحقيقة أيضا الدراسات التي تلت حرب الخليج الأخيرة حيث أظهرت أن الاستفادة العملية لمعرفة تحركات بعض الوحدات وتغيير تمركزها لم تكن مفيدة حيث ان هذه البيانات وصلت للوحدات المواجهة لها بعد فوات الأوان وما لم يتم تحديد أولويات خاصة لسرعة تمرير معلومات معينة لن يمكن عمليا الاستفادة من تلك المعلومات في ظل ما تسببه تقنيات الإخفاء الحديثة من إرباك وتطويل لفترات التحليل في محاولة فصل الزائف واكتشاف الحقيقي.

التصنيفات
الفيزياء الموجية والضوء

العلاقة بين انطلاق الموجات المستعرضة وانطلاق الموجات الطولية

بسم الله الرحمن الرحيم

الأمواج العرضية : يكون فيها منحى الانتشار عموديا على منحى الازاحة , كمثال عليها انتشار الامواج على طول حبل مشدود جيدا من طرفيه,

ويلاحظ ان الاشارة العرضية لا تنتشر الا في الاوساط التي تتوافر فيها قوى تماسك كافية بين ذراتها و لتتمكن الذرة المظطربة او مجموعة الذرات من تحريك جاراتها بصورة عمودية على منحى الانتشار .كالاوساط (الصلبة والسائلة )

تعليم_الجزائر

الأمواج الطولية : يكون فيها منحى الانتشار موازيا لمنحى الازاحد , كمثال عليها انتشار الامواج الصوتية في الهواء

والامواج الطولية تنتشر في جميع الاوساط ( الصلبة والسائلة والغازية ) , اي لا تحتاج الى وجود قوى تماسك بين ذرات الوسط التي تنتشر فيه .

تعليم_الجزائر

تحياتي
__________________

المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb