iMadrassa

ظواهر الإنتشار

I انتشار اضطراب(إشارة)
مقدمــة:

ان الامواج تتواجد معنا في كل مكان,  منها الطبيعي ومنها الاصطناعي حيث تستغل في عدة مجالات منها مجال الصناعة و الطب

مثال

الصاعقة تصدر  برق و رعد و هما  من طبيعتين مختلفتين ، يتولدان في نفس اللحظة و في نفس المكان .لكن  نرى البرق قبل سماع الرعد و هذا راجع أن سرعة الضوء أكبر من سرعة الصوت و إذا كانا وصولهما متقارب جدا فهذا يعني أن الصاعقة قريبة منا .نقول عن الظاهرة انتشار اضطراب ( موجة) 

1 الاضطراب العرضي

عند رمي حجر على الماء( ساكن) . ماذا نشاهد؟

الملاحظة

 

 اللحظة التي يلامس فيها الحجر الماء يضطرب السطح الحر له وتظهر عليه تجاعيد (تشوهات) دائرية الشكل متحركة، ولها المركز نفسه الذي هو نقطة ملامسة الحجر للماء

photo 1

استنتاج

 

الموجة هي ظاهرة  الانتشار  التدريجي  لاضطراب.   ( اضطراب ينتشر تدريجيا)

نحدث اضطرابا مفاجئا  في إحدى نهايتي

حبل مرن أو نابض بشكل عمودي عليه. ماذا نشاهد؟                                         

photo 2

لملاحظة

▪ يظهر تشوه ينتقل على طول الحبل            

▪ تنتقل نقاط الحبل عندما  يصل إليها الاضطراب  و بشكل عمودي على منحى الانتشار   

استنتاج

 تدعى ظاهرة الانتشار هذه بـــ:  الموجـــــة.                                                                                                                   

  و نقول أن هذا الاضطراب عرضي  .  

تـعــريـف

                                                                                                                                                                                                                              

        يكون الاضطراب عرضيا ، إذا كان انتقال نقاط الوسط بشكل عمودي على منحى الانتشار.

ينتشر هذا الاضطراب العرضي في الأوساط و على السطح الحر للسوائل

2 الاضطراب الطولي

نضغط مجموعة حلقات من نابض مرن ممتد ثم تركها فجأة لحالها . ماذا نشاهد؟

الملاحظة

 ينتقل التشوه وفق محور النابض إلى الحلقات المجاورة تدريجيا

استنتج

 حدث انتقال لاضطراب، ومنه   تشكل موجة.

 نقول عن هذا الاضطراب أنه طولي

photo 3

تـعــريـف

يكون الاضطراب طوليا، إذا كان انتقال نقاط الوسط بشكل موازي لمنحى الانتشار.

ينتشر  لهذا الاضطراب الطولي أن ينتشر أبضا في السوائل و في الغازات

photo 4

3 سرعة انتشار اضطراب

ماذا يمكن أن نقوله عن سرعة الاضطراب عندمـــا؟

  • نحدث  اضطراب عرضي في نابض طويل  مع تغيير شدة توتر النابض  
    • نلاحظ    تزداد السرعة كلما زادت شدة التوتر.
  • نحدث  اضطراب عرضي في نابض طويل  مع تغيير تغير شكل الاضطراب
    • السرعة تبقى ثابتة
  • نحدث اضطرابين متتاليين مختلفين .
    • نلاحظ السرعة تبقى ثابتة
  • نأخذ نابضين طويلين غير متماثلي المرونة ونربطهما طرفا لطرف ثم نضعهما  بشكل ممتد على  بلاط القاعة ، ومن أحد الطرفين، نحدث اضطراب عرضي( قارن بين سرعة انتشار الموجة في النابض الأول وسرعة انتشار الموجة في النابض الثاني)
    • نلاحظ  السرعة  تتغير عندما   ينتقل الاضطراب إلى النابض الثاني
النتيجة :

سرعة انتشار الاضطراب لا تتعلق  إلا بالخصائص الفيزيائية لوسط الانتشار

سرعة انتشار الصوت في بعض الأوساط :

 

   ان سرعة الانتشار تتعلق بالوسط و لهذا تتغير بتغيير الوسط                                       

photo 5

التأخر الزمني

 الاضطراب في   عند اللحظة   

هـــو نفسه   الذي كان موجودا سابقا  عند اللحظة 
 لكن بتغير زمني
 يمثل هذاى التغير   تـــــــأخــــر مرور الاضطراب 

photo 6

تعريف

 

تعرف  السرعة المتوسطة   للاضطراب المسافة المقطوعة 

 من طرف الاضطراب   خلال مدة الاضطراب
      و تعطى بالعلاقة

انتقال الطاقة

 ماذا يحدث لسطح الماء عند مرور موجة؟

تنجز تجربة الأمواج المتقدمة وذلك بالنقر في نقطة من السطح الحر(السائب) لماء في حوض.

 نلاحظ الشكل الدائري للتجاعيد ذات أنصاف أقطار متزايدة ولها المركزنفسه هو نقطة النقرعند عودة السطح الحر للماء إلى وضع السكون ، نضع بحذر شديد عدة قطع خفيفة من الفلين (أو البوليسترين) في نقاط مختلفة من سطح الماء.

" برأيكم ماذا يحدث لقطع الفلين لو أحدثنا أمواجا على سطح الماء؟ "

photo 7

الملاحظة

انتقال قطع الفلين  ليس أفقيا أفقيا بواسطة قمم الأمواج ، لكن الحركة عمودية عند مرور الموجة

استخلص

الموجة الميكانيكية هي ظاهرة الانتشار التدريجي لتشوه(اضطراب) محلي في وسط مادي دون انتقال للمادة (دقائق الوسط). بينما يرافق انتشار الاضطراب في وسط مادي انتقال للطاقة.

 

 ماذا يحدث عند تلاقي موجتين؟

- تنجز تجربة الأمواج المتقدمة وذلك بالنقر في نقطتين مختلفتين من

 السطح الحر(السائب) لماء الحوض ، ماذا تلاحظ ؟

 

 

الملاحظة

 تنتقل الموجتان ثم كل موجة تحافظ على خصائصها بعد التلاقي 

photo 8

الخلاصة:

عند تلاقي موجتين فإن كل منهما تحتفظ بخصائصها بعد التلاقي( السرعة، الشكل، التواتر...).

4 ظاهرة نقل الامواج
نشاط –

  عند مرور اضطراب من وسط إلى آخر

نصل نهاية حبل مرن خفيف  بنهاية حبل آخر ثقيل ( الكتلة الخطية 

مختلفة  ( العطالة)  )

نرسل اضطراب من وسط إلى وسط  أكثر عطالة

      ينتج عن الموجة الواردة عند النقطة الحدية  :

   -  موجة منعكسة مقلوبة لها نفس سرعة الموجة الواردة و سعة أقل.

   - موجة منتقلة ( نافذة )  لها سرعة اقل و سعة اقل.

photo 9

نرسل اضطراب من وسط إلى وسط  أقل عطالة                                   

      ينتج عن الموجة الواردة عند النقطة الحدية

  • موجة منعكسة غيرمقلوبة لها نفس سرعة الموجة الواردة و سعة اقل
  • موجة منتقلة لها سرعة اكبر وسعة اقل .

photo 10

ملاحظة:

 بما أن سعة الموجة المنعكسة عند حدوث ظاهرة النقل اقل من سعة الموجة الواردة نقول أن الانعكاس جزئي والانتقال جزئي

5 ما الفرق بين انتشار موجة وحركة جسم صلب؟

انتشار موجة  لا يخضع للقوانين نفسها التي تحدد حركة جسم صلب ،إليك بالجدول التالي:

photo 11

II ظواهر التداخل والانعكاس والانعراج في الأمواج
1 مفهوم الموجات المتقدمة الدورية:
الموجات المتقدمة:

-  عند انتشار اضطراب على سطح سائل حر  أو على طول حبل أو نابض ماذا تشاهد؟

الملاحظة : كل نقاط  وسط الانتشار تكرر نفس حركة المنبع   لكن في أزمنة متأخرة

  - يأخذ السطح الحر للسائل  على طول مقطع عرضي لنصف القطر شكل منحنى جيبي يتقدم ابتداء من المنبع

  إلى النهاية الأخرى ، وهذا ناتج عن اضطرابات متتالية  و تسمى قطار الأمواج.

-  نفس المشاهدة على طول ( نابض ) حبل طويل

 

تعريف

 نسمي موجة متقدمة انتشار حركة اهتزازية مغذاة  في وسط مرن متجانس نعتبره غير متناهي .

أ انتشار موجة ميكانيكية دورية
a الدورية الزمنية والمكانية

نقول عن موجة ميكانيكية متقدمة أنها دورية إذا كان المنبع الذي يصدرها يحدث اضطرابا دوريا .


 

الدورية الزمنية
photo 13

الدورية المكانية:

الدور المكاني

لموجة متقدمة هو اصغر مسافة بين نقطتين من الوسط المادي المهتز متوافقتين في الحركة  ( الطور ) ،ويقاس بالمتر 
.

 

 

     

photo 14

2 ظاهرة الإنعكاس
أ الانعكاس على نهاية مقيدة:

عند انتشار اضطراب على طول حبل نهايته مقيدة نشاهد أن الاضطراب عند النهاية ينعكس حيث 

الاضطراب   الوارد  والاضطراب  المنعكس  لهما نفس الشكل

ينتشران في اتجاهين متعاكسين  و من جهتين مختلفتين ( فوق – تحت ) و بنفس السرعة.

photo 15

ب الانعكاس على نهاية حرة:

نشاهد أن الاضطرابان  الوارد  و المنعكس 

- لهما نفس الشكل

- ينتشران في اتجاهين متعاكسين  و في نفس الجهة  و بنفس السرعة   

 

photo 16

3 ظاهرة التراكب ( التداخل )
أ تركيب اضطرابين على طول نابض طويل:
  •  نحدث في نفس اللحظة اضطرابين في نهايتي  نابض من نفس الجهة  
    • عندما تلتقي موجتان أو أكثر في منطقة معينة يقال عنها أنها متراكبة وتعطى دالة الموجة المحصلة بواسطة مبدأ التراكب الخطي الذي ينص على أن الموجة الكلية هي المجموع  الخطي للموجتين المنفردتين.

  • نحدث في نفس اللحظة اضطرابين في نهايتي  نابض من جهتين متعاكستين  
    • تراكب موجتين عند تقاطعهما يؤدي إلى ظاهرة التداخل.
    • إذا كانت دوال الأمواج لها نفس الإشارة  (نفس الطور أو الصفحة) يكون التداخل بناء( تضاف إحداهما إلى الأخرى) .
    • إذا كانت دوال الأمواج متعاكسة في الإشارة ( متعاكسة في الطور) يكون التداخل هداما ( تضعف أحداهما الأخرى ).
photo 18

ب التداخل الميكانيكي على طول نابض مرن( الأمواج المستقرة)
نشاط –
  • انجاز تجربة تشكل المغازل بواسطة نابض طويل
  • يمكن انجاز تجربة ميلد

تعبر عن موجتين عرضيتين تنتشران في جهتين متعاكستين على طول حبل مشدود.

نتيجة:

 هناك نقاط على الحبل ساكنة دائما تدعى العقد ( حدث فيها تداخل هدام ).

وهناك نقاط على الحبل سعة حركتها أعظمية تدعى البطون ( حدث فيها تداخل بناء ).

photo 19

4 ظاهرة انعراج الأمواج:
أ انعراج الأمواج الميكانيكية على السطح الحر لسائل :

الانعراج هي ظاهرة تميّز الأمواج  و تحدث عندما تلاقي موجة فتحة  أو حاجز أبعادها من نفس رتبة طول  الموجة حيث يسلك كل منهما سلوك منبع ثانوي يؤدي إلى الانتشار في كل الاتجاهات وبنفس تواتر وسرعة المنبع  الأصلي وكلما كانت أبعاد الفتحة أو الحاجز صغيرة  كلما كان الانعراج حادا وملحوظا.

نشاط

الوضعية 

- نضع حاجزا به ثقبا صغيرا أمام تقدم أمواج كما في الشكلين

أ  ،
ب.

حسب رايك ما ذا يمكن ملاحظته على الجانب الأخر للحوض؟ مثله برسم تخطيطي

photo 20

الوضعية 

 نغير أبعاد الثقب كما في الشكل

  حسب رايك ما ذا يمكن ملاحظته على الجانب الأخر للحوض؟ مثله برسم تخطيطي.

photo 21

الوضعية 

- نضع أمام تقدم  الأمواج حاجزا مستقيما كما في الشكل

ما ذا يمكن ملاحظته على الجانب الأخر للحوض؟ مثله برسم تخطيطي.

photo 22

الوضعية 

نضع حاجزا صغيرا أما تقدم الأمواج كما في الشكل

ارسم ما يمكن ملاحظته بعد الحاجز.

photo 23

التحقيق التجريبي

عند التحقق بالتجربة نتحصل على الرسومات التالية .

photo 24

photo 25

photo 26

ب انعراج الضوء
photo 27

نشاط 2

- انعراج الضوء وحيد اللون:

  • منبع ضوئي  وحيد اللون. فتحة أو شقا ضيقا على حاجز أبعادهما من رتبة طول موجة الضوء
  • المشاهدة  على شاشة: يخرج الضوء مغيرا  منحاه. فنقول أن الضوء قد انعرج. 
الانعراج

هو تغيير لمنحى انتشار الموجة الضوئية عندما تلاقي  فتحة او حاجزا .

عندما نغير شكل الفتحة :

  • نشاهد على الشاشة مناطق مظلمة ومناطق مضيئة بالتناوب والمنطقة المركزية تكون مضيئة.
  • شكل الانعراج يعتمد على شكل الفتحة أو الشق 
    • الشق الخطي يعطي انعراجا خطيا
    • الثقب الدائري يعطي انعراجا دائريا.
photo 28

III أهمية الأمواج في حياتنا اليومية

للأمواج أهمية كبيرة في حياتنا حيث أنها تستخدم في :

  • الطب والعلاج لتشخيص الأمراض.
  • الاتصالات الأرضية والفضائية
  • يمكن توظيف ظواهر الانعكاس للكشف  عن الثروات الطبيعية (المعدنية في باطن الأرض و الثروات السمكية...)  
  • الاستشعار بالزلازل عن طريق موجات الزلازل.
  • الار سال والاستقبال للاشارات (الهاتف، الراديو، التلفزة...)
  • معرفة تركيب النجوم والمجرات والكواكب  من خلال التحليل الطيفي للامواج الصادرة منها
  • قياس الابعاد الصغيرة ( المسا فات)
  • الردار المستعل في الطرقات لمراقبة سرعة السيارات
  • الصناعات العسكرية ( تفجير الالغام عن بعد، توجيه الصواريخ بانواعها، الطائرات د ون طيار.....)
اتعمق و استزيد

تطبيق:   باستعمال ضوء وحيد اللون(احمر مثلا)

اذا كان عرض الشق هو

وبعده عن الشاشة هو
 والزاوية بين مركز البقعة و اول انطفاء هي
فان ازاحة  الحزمة الضوئية  
تقاس
بالراديان

   علما ان البعد بين مركز البقعة ومنتصف اول انطفاء هو اذن 

photo 29

photo 30

 انعراج ناتج عن شق بسيط

 اذا كان عرض الشق هو   

وبعده عن الشاشة هو
 والزاوية بين مركز البقعة واول انطفاء هي
فان ازاحة    

  الحزمة الضوئية 

  تقاس
بالراديان

photo 31

علما ان البعد بين مركز البقعة ومنتصف اول انطفاء هو 

  اذن  

photo 32

 البعد بين منتصفي انطفائين(هدبين مظلمين) هى  

ت - انعراج الضوء الابيض

عند مرور الضوء الأبيض بفتحة  او بشق فانه ينعرج، البقعة المركزية بيضاء اللون محاطة بحمرة

 والبقع الاخرى متقزحة وتتفاوت الالوان  القزحية حسب انعراجها

ملاحظة: يؤخذ التقريب التالي في حساب الازاحة    

- الضوء وحيد اللون والضوء الابيض

▪ كل  ضوء وحيد اللون  ..........طول موجة محدد

▪ يتشكل ضوء متعدد الالوان من اشعاعات وحيدة اللون 

▪ الضوء الابيض يتشكل من عدد لا نهائي من الاشعاعات وحيدة اللون

▪ سرعة الضوء في الفراغ

تواتر الاشعاع         

  اما في الاوساط الشفافة (هواء، زجاج، ماء، ماس) فان سرعة انتشاره تتعلق بوسط الانتشار ( بقرينة انكسارالوسط...)

 قرينة انكسار 

الضوء في الوسط الشفاف   
  حيث     
سرعة انتشار ،
سرعة انتشار الضوء في الفراغ  

قياس سرعة الضوء

تجربة البير ماكسويل   : تم توجيه ضوء منبع على احد سطوح مراة ذات ثمانية سطوح لها حركة دورانية ، ينتشر الضوء المنعكس نحو مراة ثابتة موضوعة على مسافة بعيدة

  وينعكس ثانية ليعود ، باخذ سرعة دوران ملائمة للمرات ينعكس  الشعاع الضوئى الذىيمكن  رؤيته من طرف مشاهد بواسطة تيليسكوب ، حيث اذا تم تغيير سرعة الدوران فان الضوء المنعكس لاتتم مشاهدته، بمعرفة سرعة دوران المراة والمسافة بين المحطتين تم حساب سرعة الضوء، السرعة المقبولة حاليا هي  

 تقريبها مرة اخرى الى  

    وهي سرعة حدية لايمكن لاي جسم ان يتجاوزها

- الضوء المرئى والضوء الغير مرئي

الطيف المرئي للضوء الابيض الذي تحس به اعيننا تتراوح ا طوا ل موجاته ما بين     

  نا نومتر و
  نانو متر اى   بين تواترالضوء الاحمر والبنفسجي     

احمر و    
بنفسجي

  • إختبارات
  • 20
  • الأجوبة الصحيحة
  • False
  • الأجوبة الخاطئة
  • False
  • مجموع النقاط
  • False

المراتب الخمس الأولى في Quiz

  • abd el ghaffour rekkab
  • 85 نقطة
  • Lla Doudou
  • 28 نقطة
  • yousra boudjemaa
  • 15 نقطة
  • Mimou Mima
  • 0 نقطة
  • mohamed hamza
  • 0 نقطة
  • Annàné Fàrés
  • 0 نقطة
  • Nabil Zouzou
  • 0 نقطة

قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.



قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.