إضاءة السطوح والعلاقات الرياضية - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

إضاءة السطوح Illumination of Surfacesكيف تتمكن من زيادة الاستضاءة على سطح مكتبك؟ يمكنك أن تستخدم مصباحًا كهربائيًا أكثر سطوعًا يؤدي إلى زيادة التدفق الضوئي، أو أن تحرك المصدر الضوئي إلى موقع أقرب لسطح مكتبك؛ أي أنك تقلل المسافة بين المصدر الضوئي والسطح الذي يضيئه. ولتبسيط المسألة يمكنك اعتبار المصدر الضوئي مصدرًا ضوئيًا نقطيًا، ولذا فإن كلا من الاستضاءة والمسافة سيتتبعان علاقة التربيع العكسي. ويمكنك أيضًا تبسيط المسألة أكثر إذا اعتبرت أن الضوء المنبعث من المصدر يسقط عموديًا على سطح المكتب. وبعد هذا التبسيط يمكنك التعبير عن الاستضاءة الناتجة عن مصدر ضوء نقطي بالمعادلة الآتية:--- SECTION: الاستضاءة بفعل مصدر نقطي --- الاستضاءة بفعل مصدر نقطيE = P / 4πr²إذا أضيء جسم بواسطة مصدر ضوئي نقطي فإن الاستضاءة على الجسم تساوي التدفق الضوئي للمصدر الضوئي مقسومًا على المساحة السطحية لكرة نصف قطرها يساوي بعد الجسم عن المصدر الضوئي.ينتشر التدفق الضوئي لمصدر الضوء بصورة كروية في الاتجاهات جميعها، لذا فإن جزءًا فقط من التدفق الضوئي يكون متاحًا لإضاءة سطح المكتب. ويكون استخدام هذه المعادلة صحيحًا، فقط إذا كان الضوء المنبعث من المصدر المضيء يسقط عموديًا على السطح الذي يضيئه. كما أن استخدام هذه المعادلة يكون صحيحًا فقط للمصادر المضيئة التي تكون صغيرة، أو بعيدة بصورة كافية حتى يمكن اعتبارها مصادر نقطية. لذا فإن المعادلة لا تعطي قيمًا دقيقة للاستضاءة الناتجة بفعل المصابيح الكهربائية الفلورسنتية الطويلة، أو المصابيح الكهربائية المتوهجة التي تكون قريبة من السطح الذي تضيئه.--- SECTION: تطبيق الفيزياء --- العقول المستنيرة عند اتخاذ القرارات في كيفية تحقيق الاستضاءة الصحيحة على سطوح مقاعد الطلاب، يتعين على المهندسين المعماريين أن يأخذوا بعين الاعتبار التدفق الضوئي للضوء، وبعد المصادر الضوئية عن سطوح المقاعد، كما تُعد كفاءة المصادر الضوئية عاملاً اقتصاديًا مهمًا.--- SECTION: الرياضيات في الفيزياء --- الرياضيات في الفيزياءالعلاقات الطردية والعكسية تخضع الاستضاءة المتولدة بواسطة مصدر ضوئي إلى علاقة طردية وعلاقة عكسية.--- VISUAL CONTEXT --- **TABLE**: العلاقات الطردية والعكسية Description: A comparative table illustrating direct and inverse relationships in Physics (specifically illumination) and general Mathematics. Table Structure: Headers: الفيزياء | الرياضيات Rows: Row 1: E = P / 4πr² | y = x / az² Row 2: إذا كانت r ثابتة فإن E تتناسب طرديًا مع P. | إذا كانت z ثابتة فإن y تتناسب طرديًا مع x. Row 3: • عندما تزداد P تزداد E. | • عندما تزداد x تزداد y. Row 4: • عندما تقل P تقل E. | • عندما تقل x تقل y. Row 5: إذا كانت P ثابتة فإن E تتناسب عكسيًا مع r². | إذا كانت x ثابتة فإن y تتناسب عكسيًا مع z². Row 6: • كلما ازدادت r² قلت E. | • كلما ازدادت z² قلت y. Row 7: • كلما قلت r² ازدادت E. | • كلما قلت z² ازدادت y. Data: The table compares how variables in the physics formula E = P / 4πr² (Illumination) relate to each other, and how variables in a general mathematical formula y = x / az² relate. It details direct proportionality (E with P, y with x) and inverse proportionality (E with r², y with z²), explaining the effect of increasing or decreasing one variable while others are held constant. Context: This table provides a side-by-side comparison of how direct and inverse proportionality principles apply to the physics of illumination (specifically the formula E = P / 4πr²) and a general mathematical expression (y = x / az²), explaining how changes in one variable affect another while others are held constant. It reinforces the understanding of these fundamental relationships in scientific contexts.