أنشطة الدرس الثاني: الطبيعة الموجية للضوء

ضع قرص مدمج (CD) على سطح منضدة كما بالشكل بحيث يواجه سطحه اللامع مصدرًا للضوء الأبيض كأشعة الشمس. ماذا تلاحظ...؟

- أشاهد 7 ألوان على وجه القرص اللامع.

لاحظ ألوان الطيف الموضحة بشكل (2) بالكتاب المدرس ص44، ثم أجب:

• ما أقل ألوان الطيف انحرافًا (أقربها إلى رأس المنشور)؟

- أقل ألوان الطيف انحرافًا وأقربها إلى رأس المنشور هو اللون الأحمر (أكبرها طول موجي وأقلها ترددًا وانحرافًا).

• ما أكبر ألوان الطيف انحرافًا (أقربها إلى قاعدة المنشور)؟

- أكبر ألوان الطيف انحرافًا وأقربها إلى قاعدة المنشور هو الضوء البنفسجي (أصغرها طول موجي وأكبرها ترددًا وانحرافًا).

ماذا تستنتج...؟

- يتكون الضوء الأبيض من خليط من سبعة ألوان تعرف بألوان الطيف وهي: (الأحمر، البرتقالي، الأصفر، الأخضر، الأزرق، النيلي، النبفسجي).

أيهما أكبر طاقة... فوتون الضوء الأحمر أم فوتون الضوء البنفسجي؟، علمًا بأن تردد فوتون الضوء الأحمر أقل من تردد فوتون الضوء البنفسجي.

- فوتون الضوء البنفسجي أكبر من طاقة فوتون الضوء الأحمر لأن تردد فوتون الضوء البنفسجي أكبر من تردد فوتون الضوء الأحمر.

اشترك مع زملائك في إجراء هذا النشاط، على أن يقوم أحدكم بتسجيل الملاحظات حول مدى وضوح الرؤية أو عدمها في الحالات الآتية، بوضع علامة (✔) في الخانة المناسبة بالجدول الموضح بالصفحة التالية:

ماذا تستنتج...؟

- أن الأوساط الشفافة تسمح بنفاذ الضوء خلالها ونرى الأجسام خلفها بوضوح.

- أن الأوساط الشبه شفافة تسمح بنفاذ جزء من الضوء ويمتص الجزء الآخر ونرى الأجسام خلفها غير واضحة.

- أن الأوساط المعتمة لا تسمح بنفاذ الضوء خلالها ولا نرى الأجسام خلفها بوضوح.

ما تفسيرك لعدم رؤية الأسماك الموجودة بالقرب من قاع نهر النيل، بالرغم من أن الماء وسط شفاف؟

- لأن زيادة سمك الوسط الشفاف (الماء) تقلل من نفاذية الضوء خلاله.

تعاون مع زملائك في إجراء النشاط التالي:

• 4 كروت من الورق المقوى.

• قطع صلصال.

• لوح من الورق الأبيض.

• قلم ضوئي.

(1) اصنع ثقبًا جانبيًا في ثلاثة كروت بنفس الكيفية.

(2) ثبّت الكروت الأربعة بالصلصال على لوح الورق الأبيض، على أن تكون الثقوب على استقامة واحدة كما بالشكل.

(3) وجّه ضوء القلم الضوئي إلى ثقب الكارت (أ). ماذا تلاحظ...؟

- تتكون بقعة ضوئية على الكارت (د)

(1) ما الذي تراه على الكارت (د)؟

- بقعة ضوئية.

(2) ماذا تتوقع أن يحدث لمساحة البقعة الضوئية المتكونة، إذا زادت مساحة ثقب الكروت؟

- تزداد مساحة البقعة الضوئية على الكارت (د).

(3) هل تتكون بقعة ضوئية على الكارت (ج)، عند تحريك الكارت (ب) إلى اليسار قليلاً؟

- لا تتكون بقعة ضوئية على الكارت (د) بينما تكونت على الكارت (ب).

ماذا تستنتج...؟

- ينتقل الضوء في الوسط المادي الشفاف على هيئة خطوط مستقيمة يمكن التحكم في سمكها.

تعاون مع زملائك بالمجموعة في إجراء النشاط التالي ثم سجل ملاحظاتك وتفسيرك لهذه الملاحظات واستنتاجك:

(1) قف على بعد 1 متر من سطح حائط في غرفة مظلمة، ووجّه ضوء مصباح الجيب نحوه. كما بالشكل المقابل.

(2) كرّر الخطوة السابقة عدة مرات مع زيادة المسافة بمقدار 1 متر في كل محاولة، ماذا تلاحظ...؟

بالنسبة لشدة استضاءة البقعة الضوئية المتكونة على الحائط مع زيادة المسافة بينك وبين الحائط؟

- تزداد مساحة البقعة الضوئية المتكونة على الحائط بزيادة بعد مصدر الضوء عنه بالرغم من عدم تغير قوة إضاءة المصباح.

بماذا تفسر ذلك...؟

- عند زيادة المسافة بين مصدر الضوء والحائط تقل كمية الضوء الساقطة على وحدة المساحات من السطح.

ماذا تستنتج...؟

- تقل شدة استضاءة السطح بزيادة المسافة بينه وبين مصدر الضوء والعكس صحيح.

1. تخير الإجابة الصحيحة مما بين الأقواس:

(1) موجات الضوء.... (ميكانيكية مستعرضة/ كهرومغناطيسية طولية/ كهرومغناطيسية مستعرضة)

(2) جلد الإنسان من الأوساط المادية.... (الشفافة/ المعتمة/ شبه الشفافة)

(3) طاقة الفوتون = مقدار ثابت × .... (الطول الموجي/ سعة الموجة/ التردد)

2. اختر الكلمة (العبارة) غير المناسبة، ثم اربط بين باقي الكلمات (العبارات) بما يناسبها:

(1) أصفر / أزرق / أبيض / بنفسجي / أحمر,

- باقي الألوان ألوان الطيف.

(2) الضوء يسير في خطوط مستقيمة / تختلف سرعة الضوء في الأوساط المادية المختلفة / يتكون الضوء الأبيض من سبع ألوان بسيطة / ينتقل الضوء في الأوساط المادية فقط / يمكن التحكم في سمك الحزمة الضوئية.

- الباقي الطبيعة الموجية للضوء.

3. علل لما يأتي:

(1) طاقة فوتون الضوء الأحمر أقل من طاقة فوتون الضوء البرتقالي.

- لأن تردد فوتون الضوء الأحمر أقل من تردد فوتون الضوء البرتقالي.

(2) عدم رؤية الشوائب التي قد توجد في العسل الأسود.

- لأن العسل الأسود وسط معتم لا يسمح بنفاذ الضوء من خلاله.

4. ما المقصود بكل من....؟

(1) الضوء المرئي: هي موجات كهرومغناطيسية تتراوح أطوالها الموجية ما بين 380 إلى 700 نانومتر.

(2) شدة الاستضاءة: هي كمية الضوء الساقطة عموديًا على وحدة المساحات من السطح في الثانية الواحدة.

5. اشرح نشاطًا يوضح أن الضوء يسير في خطوط مستقيمة في الوسط الشفاف.

• أربع كروت من الورق المقوى.

• قطعة من الصلصال.

• قلم ضوئي.

• لوح ورقي أبيض.

(1) عمل ثقب جانبي في الكروت الثلاثة.

(2) تثبيتها بالصلصال على اللوح الأبيض. يجب أن تكون الثقوب على استقامة واحدة ويكون الكارت الغير مثقوب في المؤخرة.

(3) توجيه القلم الضوئي إلى ثقب الكارت الأول ونسجل الملاحظات.

- نلاحظ أن البقعة الضوئية تمر عبر الكروت الثلاثة وتزداد مساحة البقعة الضوئية المتكونة على الكارت الأخير، ولو حركت الكارت (ج) قليلًا سوف نجد أن الضوء لا يكون البقعة على الكارت (أ).

6. في الشكل المقابل:

إذا كانت شدة استضاءة السطح عند النقطة (A) تساوي الوحدة، اختر من القيم التالية: ($\frac{1}{2} / \frac{1}{3} / \frac{1}{4} / \frac{1}{6} / \frac{1}{9} / \frac{1}{12} / \frac{1}{16}$)

ما يناسب شدة استضاءة السطح عند النقاط (D)، (C)، (B):

- النقطة (B) يناسبها: $\frac{1}{4}$

- النقطة (C) يناسبها: $\frac{1}{9}$

- النقطة (D) يناسبها: $\frac{1}{16}$

7. سؤال إبداعي:

تنتج مصانع الزجاج في مصر أنواعًا مختلفة من الزجاج، منها الزجاج الشفاف والزجاج المصنفر والزجاج العاكس. اذكر عدة استخدامات لكل نوع مع ذكر السبب.

- الزجاج الشفاف: يستخدم في صناعة المصابيح الزجاجية وأنابيب الاختبار والعدسات والكؤوس. لأن الضوء ينفذ من خلاله.

- الزجاج المصنفر: يستخدم في صناعة الأكواب وبعض المصابيح.

- الزجاج العاكس: يستخدم في صناعة المرايا، وفي واجهات الأفران، وفي التصوير السينمائي.