مسائل تدريبية وقوة التمييز للعدسات - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: مسائل تدريبية وقوة التمييز للعدسات

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: تمارين وأسئلة

الفصل: 16

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

تتضمن هذه الصفحة مسائل تدريبية حول حيود الضوء باستخدام محزوز الحيود، حيث تقدم خمس مسائل تطبيقية لحساب الطول الموجي والمسافات الفاصلة بين الأهداب وعدد الشقوق في المحزوز. كما تتضمن شرحاً لقوة التمييز للعدسات، حيث توضح كيف تعمل الفتحات الدائرية في العدسات على حيود الضوء وإنتاج حلقات مضيئة ومعتمة، مع تقديم معادلة رياضية لحساب انتشار الصورة بسبب الحيود. تشمل الأمثلة تطبيقات عملية مثل استخدام محزوز الحيود في تجارب الضوء وعلاقته بظواهر طبيعية مثل ألوان فراشة المورفو الزرقاء. توضح الصفحة أيضاً أهمية الحيود في تحديد دقة الأجهزة البصرية مثل المناظير الفلكية والمجاهر.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: مسائل تدريبية --- مسائل تدريبية--- SECTION: 15 --- يسقط ضوء أبيض من خلال محزوز على شاشة. صف النمط المتكون.--- SECTION: 16 --- يسقط ضوء أزرق طوله الموجي 434nm على محزوز حيود، فتكونت أهداب على شاشة على بعد 1.05m. إذا كانت الفراغات بين هذه الأهداب 0.55m، فما المسافة الفاصلة بين الشقوق في محزوز الحيود؟--- SECTION: 17 --- يضاء محزوز حيود تفصل بين شقوقه مسافة 8.60×10⁻⁷m بضوء بنفسجي طوله الموجي 421nm. فإذا كان البعد بين الشاشة والمحزوز 80.0cm، فما مقدار المسافات الفاصلة بين الأهداب في نمط الحيود؟--- SECTION: 18 --- يسقط ضوء أزرق على قرص DVD في المثال 3، فإذا كانت المسافات الفاصلة بين النقاط المتكونة على جدار يبعد 0.65m تساوي 58.0cm، فما مقدار الطول الموجي للضوء؟--- SECTION: 19 --- يمر ضوء طوله الموجي 632nm خلال محزوز حيود، ويتكون نمطاً على شاشة تبعد عن المحزوز مسافة 0.55m. فإذا كان الهدب المضيء الأول يبعد 5.6cm عن الهدب المركزي المضيء، فما عدد الشقوق لكل سنتيمتر في المحزوز؟يمكن رؤية نمط التداخل في الأغشية الرقيقة ضمن زاوية نظر صغيرة، عند النظر رأسياً من فوق الغشاء. وكذلك الحال بالنسبة لفراشة المورفو الزرقاء، ذات نمط التداخل المتلألئ، فلو لم تكن طبقة القشور الداخلية التي تشبه طبقة الزجاج موجودة لما حدث هذا التداخل، ولما بدت هذه الفراشة بهذا اللون؛ إذ تعمل طبقة القشور الداخلية عمل محزوز الحيود، وتسبب انتشار نمط تداخل الضوء الأزرق المتلألئ لينتج نمط حيود بزاوية نظر أوسع. ويعتقد العلماء أن ذلك يجعل فراشة المورفو أكثر وضوحاً لجذب شريك التزاوج.--- SECTION: قوة التمييز للعدسات --- قوة التمييز للعدسات Resolving Power of lensesتعمل العدسة المستديرة في المنظار الفلكي والمجهر - وحتى في عينك - عمل ثقب فتحة تسمح للضوء بالمرور من خلالها. وتسبب الفتحة حيود الضوء تماماً كما يفعل الشق الأحادي، وتنتج حلقات مضيئة ومعتمة متعاقبة بواسطتها، كما في الشكل 16-7. وتكون معادلة الفتحة المماثلة للشق المفرد، إلا أن للفتحة حافة دائرية بدلاً من حافتي الشق. لذا يُعوّض قطر الفتحة D بدلاً من عرض الشق W، بالإضافة إلى معامل هندسي إضافي مقداره 1.22 يتم إدخاله ضمن المعادلة لتصبح على الشكل الآتي: x = 1.22 λL/D. عندما يُرى الضوء المنبعث من نجم بعيد بواسطة فتحة المنظار الفلكي فإن الصورة تنتشر بسبب الحيود. وإذا كان هناك نجمان قريبان جداً أحدهما إلى الآخر فإن صورتيهما تتداخلان--- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 16-7 نمط الحيود لثقب دائري ينتج حلقات مضيئة ومعتمة متقافية. (التوضيح ليس بمقياس رسم). Description: A diagram illustrating the diffraction pattern produced by a circular aperture. A laser beam (depicted as red light) is shown originating from a source on the left, passing through a small circular opening (aperture) represented by a dark plate, and then projecting a diffraction pattern onto a screen on the right. The pattern on the screen consists of a central bright spot surrounded by concentric alternating bright and dark rings (Airy rings). The setup includes a laser source, an aperture, and a screen. The caption notes that the illustration is not to scale. Context: This figure visually demonstrates the phenomenon of diffraction through a circular aperture, which is discussed in the 'Resolving Power of Lenses' section. It shows how light spreads out after passing through a small opening, creating an interference pattern of bright and dark rings, which is crucial for understanding the limits of resolution in optical instruments.

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 5 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي معادلة الحيود للفتحة الدائرية (مثل العدسة) وكيف تختلف عن معادلة الشق الأحادي؟

الإجابة: معادلة الحيود للفتحة الدائرية هي: x = 1.22 λL/D، حيث D هو قطر الفتحة. تختلف عن معادلة الشق الأحادي بإضافة معامل هندسي إضافي مقداره 1.22 واستبدال عرض الشق W بقطر الفتحة D.

الشرح: الفتحة الدائرية في العدسات تسبب حيوداً مشابهاً للشق الأحادي ولكن بمعامل هندسي إضافي (1.22) بسبب شكلها الدائري، ويتم استخدام قطر الفتحة بدلاً من عرض الشق.

تلميح: تذكر أن الفتحة لها شكل هندسي مختلف عن الشق، مما يتطلب معاملاً إضافياً في المعادلة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما هو تأثير الحيود على الصورة المتكونة بواسطة فتحة المنظار الفلكي عند رصد نجمين قريبين جداً من بعضهما؟

الإجابة: ينتشر الضوء المنبعث من النجم بسبب الحيود، وإذا كان هناك نجمان قريبان جداً أحدهما إلى الآخر فإن صورتيهما تتداخلان، مما يحد من قدرة المنظار على تمييزهما كصورتين منفصلتين.

الشرح: الحيود يوسع الصورة الناتجة عن كل مصدر ضوئي (نجم). عندما تكون الصور المتوسعة متقاربة جداً، تتداخل مع بعضها، مما يقلل من قوة التمييز (القدرة على رؤية الجسمين منفصلين).

تلميح: فكر في كيفية تأثير انتشار الضوء الناتج عن الحيود على وضوح الصور المتقاربة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هو الشكل العام لنمط الحيود الناتج عن فتحة دائرية (مثل عدسة)؟

الإجابة: ينتج عن الفتحة الدائرية نمط حيود يتكون من بقعة مركزية مضيئة (بقعة إيري) محاطة بحلقات مضيئة ومعتمة متعاقبة ومتجانسة المركز.

الشرح: بسبب التناظر الدائري للفتحة، يكون نمط الحيود متماثلاً كروياً، مما ينتج حلقات دائرية متحدة المركز بدلاً من الأهداب المستقيمة الناتجة عن شق طويل.

تلميح: تذكر أن الشكل الهندسي للفتحة (دائري) ينتج نمطاً متماثلاً حول المركز.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما العامل الهندسي الإضافي الموجود في معادلة حيود الفتحة الدائرية ولماذا أُضيف؟

الإجابة: العامل الهندسي الإضافي هو 1.22. أُضيف بسبب الشكل الدائري لحافة الفتحة، والذي يختلف عن الحافتين المستقيمتين للشق الأحادي.

الشرح: ينشأ المعامل 1.22 من الحل الرياضي لمعادلات الحيود للفتحة الدائرية، وهو مرتبط بالصفر الأول لدالة بيسل من النوع الأول، وهو ما يميز الأنماط الدائرية المتناظرة.

تلميح: ركز على الاختلاف في الشكل الهندسي بين الفتحة الدائرية والشق المستقيم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب

كيف تعمل طبقة القشور الداخلية في فراشة المورفو الزرقاء على إنتاج لونها المتلألئ؟

الإجابة: تعمل طبقة القشور الداخلية عمل محزوز الحيود، وتسبب انتشار نمط تداخل الضوء الأزرق المتلألئ لينتج نمط حيود بزاوية نظر أوسع.

الشرح: البنية الدقيقة للقشور تشكل شبكة حيود طبيعية. عندما يسقط الضوء عليها، يحدث حيود و تداخل انتقائي للطول الموجي الأزرق، مما ينتج لوناً ساطعاً ومتغيراً مع زاوية النظر.

تلميح: فكر في التشابه بين بنية الفراشة وبين إحدى أدوات الحيود التي تدرسها.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط