سرعة الموجات الضوئية وتأثير دوبلر - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سرعة الموجات الضوئية The Speed of Light Wavesتعلمت سابقًا أن الطول الموجي A هو دالة رياضية في سرعة الموجة v للمتوسط الذي تنتقل فيه، وفي ترددها الثابت f. ويمكن وصف الصوت والضوء بواسطة النماذج الرياضية نفسها التي تستخدم في وصف الموجات عمومًا؛ لأن الضوء له خصائص موجية. ويكون الطول الموجي للضوء ذي تردد معلوم ينتقل في الفراغ عبارة عن دالة رياضية في سرعة الضوء c، حيث يمكن كتابتها على النحو الآتي: c = Af. ولقد زودنا تطور الليزر في ستينيات القرن الماضي بطرائق جديدة لقياس سرعة الضوء. كما يمكن قياس تردد الضوء بدقة متناهية؛ وذلك باستخدام أجهزة الليزر والزمن المعياري الذي تزودنا به الساعات الذرية. في حين يتم قياس الأطوال الموجية للضوء بدقة أقل كثيرًا.--- SECTION: رموز الكتاب --- يرمز لكمية التردد Frequency في كتاب الكيمياء بالرمز v (نيو) وبالرمز f في كتاب الفيزياء؛ وكلاهما صحيحان ويعبران عن نفس الكمية.لألوان الضوء المختلفة ترددات وأطوال موجية مختلفة، ولكنها تنتقل جميعها في الفراغ بسرعة تساوي سرعة الضوء c. فإذا كان تردد موجة الضوء في الفراغ معروفًا أمكنك عندئذ حساب طولها الموجي، والعكس صحيح؛ وذلك لأن جميع الأطوال الموجية للضوء تنتقل في الفراغ بالسرعة نفسها. ويمكنك باستخدام القياسات الدقيقة لتردد الضوء وسرعته حساب قيمة دقيقة لطوله الموجي.--- SECTION: الحركة النسبية والضوء --- الحركة النسبية والضوءماذا يحدث إذا تحرك مصدر الضوء في اتجاهك أو تحركت أنت في اتجاه مصدر الضوء؟ تعلمت سابقًا أنه إذا كان مصدر الصوت أو المستمع متحركًا فسيتغير تردد الصوت الذي يسمعه المستمع، وهذا صحيح أيضًا بالنسبة للضوء. فإذا أخذت بعين الاعتبار السرعة المتجهة لكل من مصدر الصوت والمراقب فإنك بذلك تكون قد راعيت امتداد الموجة لكل منهما بالنسبة للوسط الذي ينتقل فيه الصوت.--- SECTION: الشكل 19-4 تختلف السرعة المتجهة للمراقب عن السرعة المتجهة لمصدر الضوء --- الشكل 19-4 تختلف السرعة المتجهة للمراقب عن السرعة المتجهة لمصدر الضوء (a). مقدار الطرح المتجهي لمركبتي السرعة المتجهة على امتداد المحور بين مصدر الضوء ومراقب الضوء يمثل السرعة النسبية على امتداد المحور بين المصدر والمراقب v (b).يتضمن تأثير دوبلر في الضوء السرعة المتجهة لكل من المصدر والمراقب إحداهما بالنسبة إلى الآخر فقط؛ وذلك لأن موجات الضوء ليست اهتزازات لجسيمات الوسط الميكانيكي، كما هو الحال في الموجات الصوتية. ويُسمى مقدار الفرق بين السرعتين المتجهتين لكل--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 19-4 تختلف السرعة المتجهة للمراقب عن السرعة المتجهة لمصدر الضوء Description: A diagram composed of two sub-diagrams, (a) and (b), illustrating the Doppler effect for light. Both show a 'مصدر الضوء' (light source) and a 'مراقب' (observer) with an 'المحور' (axis) connecting them. Diagram (a) shows the light source moving with velocity 'vₛ' and the observer with velocity 'v₀'. The light waves are depicted as compressed in the direction of motion, indicating a change in wavelength/frequency. Vector arrows 'v₀' and 'vₛ' are shown relative to the axis. Diagram (b) shows the light source and observer with a relative velocity 'v'. The equation 'v = |المحور, vₛ - المحور, v₀|' is displayed below the diagram, representing the magnitude of the relative velocity along the axis. The light waves are shown with a modified wavelength due to this relative motion. Data: Illustrates the concept of relative velocity between a light source and an observer, leading to the Doppler effect in light. The compression/stretching of waves is implied by the visual representation of the light waves. Key Values: مصدر الضوء, مراقب, ضوء, v₀, vₛ, المحور, v₀, المحور, vₛ, v = |المحور, vₛ - المحور, v₀| Context: This diagram visually supports the explanation of the Doppler effect for light, showing how the relative motion between a light source and an observer affects the perceived wavelength and frequency of light. It highlights the vector nature of velocities involved.