علاقة التربيع العكسي وشدة الإضاءة - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: علاقة التربيع العكسي --- علاقة التربيع العكسي ماذا يحدث إذا أصبحت الكرة المحيطة بالمصباح الكهربائي أكبر؟ إذا كان نصف قطر الكرة 2.00m سيبقى التدفق الضوئي الكلي 1750lm في حين تصبح مساحة سطح الكرة 4π(2.00 m)² = 16.0πm² أي أكبر أربع مرات من مساحة سطح كرة نصف قطرها 1.00m. كما يتضح من الشكل 5-4، وتكون الاستضاءة داخل الكرة التي نصف قطرها 2.00m مساوية 1750lm / (16.0πm²) = 34.8lx، لذا يسقط 34.8lm على كل متر مربع.إن الاستضاءة على السطح الداخلي للكرة التي نصف قطرها 2.00m تساوي ربع الاستضاءة على السطح الداخلي لكرة نصف قطرها 1.00m، وبالطريقة نفسها تجد أن الاستضاءة على السطح الداخلي لكرة نصف قطرها 3.00m تساوي (1/3)²، أو 1/9، من الاستضاءة على السطح الداخلي لكرة نصف قطرها 1.00m. ويوضح الشكل 5-4 أن الاستضاءة الناتجة بفعل مصدر ضوء نقطي تتناسب طرديا مع r²/1، وتسمى علاقة التربيع العكسي؛ أي أنه عندما تنتشر أشعة الضوء من مصدر نقطي في خطوط مستقيمة وفي الاتجاهات جميعها فإن عدد أشعة الضوء المتاحة لإضاءة وحدة المساحة تتناقص مع زيادة مربع البعد عن مصدر الضوء النقطي.--- SECTION: شدة الإضاءة --- شدة الإضاءة تُحدّد بعض المصادر المضيئة بوحدة الشمعة cd، والشمعة ليست مقياسا للتدفق الضوئي؛ إنها هي مقياس لشدة الإضاءة. وشدة الإضاءة لمصدر ضوء نقطي تساوي التدفق الضوئي الذي يسقط على مساحة مقدارها 1m² من مساحة السطح الداخلي لكرة نصف قطرها 1m، ولذا فإن شدة الإضاءة تساوي التدفق الضوئي مقسوما على 4π ويرمز لها بالرمز I. والمصباح الكهربائي الذي تدفقه الضوئي يساوي 1750lm تكون شدة إضاءته مساوية للمقدار الآتي: 1750lm / 4π = 139cd.في الشكل 6-4، بعد المصباح الكهربائي عن الشاشة يساوي ضعف بعد الشمعة عنها. ولكي يولد المصباح الكهربائي على الجانب المقابل له من الشاشة الاستضاءة نفسها التي تولدها الشمعة على الجانب المقابل لها من الشاشة يجب أن يكون سطوع المصباح الكهربائي أكبر أربع مرات من سطوع الشمعة. لذا ينبغي أن تعادل شدة إضاءة المصباح الكهربائي أربعة أضعاف شدة إضاءة الشمعة.2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 5-4 تغيير الاستضاءة E الناتجة عن مصدر ضوء نقطي عكسيا مع مربع البعد عنه. Description: A conceptual diagram illustrating the inverse square law for light intensity. A central light source emits light outwards. Concentric spheres are shown at radii r=1m, r=2m, and r=3m. The illumination (E) is depicted as E1 at r=1m, decreasing to 1/4 E1 at r=2m, and 1/9 E1 at r=3m, visually demonstrating that light intensity is inversely proportional to the square of the distance from the source. Arrows indicate the direction of light propagation. Data: The diagram shows how the same amount of light spreads over increasingly larger areas as the distance from the source increases, leading to a decrease in illumination. The labels E1, 1/4 E1, and 1/9 E1 quantify this decrease at specific distances. Key Values: r=1m, r=2m, r=3m, E1, 1/4 E1, 1/9 E1 Context: This diagram visually explains the inverse square law, a fundamental principle in physics describing how the intensity of a physical quantity (like light, sound, or gravity) decreases proportionally to the square of the distance from the source. It is directly referenced in the accompanying text to explain the concept of illumination.**DIAGRAM**: الشكل 6-4 الاستضاءة متساوية على جانبي الشاشة، مع أن المصباح الكهربائي أكثر سطوعا من الشمعة. Description: A diagram comparing the illumination produced by a light bulb and a candle on a screen. A light bulb (مصباح كهربائي) is placed on the left, emitting light towards a screen (شاشة) in the middle. The distance from the light bulb to the screen is labeled '2d'. A candle (شمعة) is placed on the right, also emitting light towards the screen. The distance from the candle to the screen is labeled 'd'. The setup illustrates how different light sources can produce equal illumination on a surface if their distances are adjusted according to their relative brightness. Data: The diagram shows two light sources, a light bulb and a candle, positioned at different distances from a central screen. The light bulb is at a distance '2d', and the candle is at a distance 'd'. This spatial arrangement is used to demonstrate that a brighter source (light bulb) needs to be further away than a dimmer source (candle) to achieve the same illumination on the screen. Key Values: مصباح كهربائي, شاشة, شمعة, 2d, d Context: This diagram is used to explain the practical application of the inverse square law and the concept of luminous intensity. It demonstrates that a more powerful light source (like a light bulb) needs to be placed at a greater distance than a less powerful source (like a candle) to achieve the same level of illumination on a surface, highlighting the relationship between source intensity, distance, and perceived brightness.