اسئلة الفصل السادس

س 1: اختر العبارة الصحيحة لكل مما يأتي:

1. أي من العبارات الآتية تعبر عن أحد قانوني الانعكاس:

• زاوية السقوط تساوي ضعف زاوية الانعكاس.
• زاوية السقوط تساوي نصف زاوية الانعكاس.
• زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.
• زاوية السقوط تساوي الجذر التربيعي لزاوية الانعكاس.

2. سرعة الضوء في الزجاج هي:

• أقل من سرعة الضوء في الفراغ.
• أكبر من سرعة الضوء في الفراغ.
• تساوي سرعة الضوء في الفراغ.
• جميع الاحتمالات السابقة.

3. النسبة بين جيب زاوية السقوط للشعاع الساقط في الوسط الشفاف الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الشفاف الثاني هي نسبة ثابتة لهذين الوسطين تسمى:

• طاقة الإشعاع الضوئي.
• زخم الإشعاع الضوئي.
• معامل الانكسار النسبي بين الوسطين الشفافين.
• تردد الإشعاع الضوئي.

4. وحدة معامل الانكسار المطلق لمادة شفافة هي:

• m
• m²
• 1/m
• ليس له وحدات.

س 2. أجب عن الأسئلة التالية:

1. ما سبب تألق الماس؟

وذلك بسبب زاويته الحرجة حيث حوالي 24.4 وإن معامل انكساره كبير 2.42، فالضوء الساقط والنافذ إلى داخله يعاني عدة انعكاسات كلية ثم يخرج فيكسب ذلك البريق واللمعان.

2. أيهما أكثر جودة في عكس الضوء، الموشور العاكس أم المرآة المستوية ولماذا؟

الموشور أكثر عكساً للضوء لأن الضوء في الموشور العاكس ينعكس انعكاساً كلياً داخلياً بنسبة 100 %، أما في المرآة فيحصل امتصاص للضوء الساقط عليها فهي تعكس نسبة حوالي 90 %.

3. ما قانونا الانعكاس؟ وما قانونا الانكسار؟

الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد.

زاوية السقوط = زاوية الانعكاس.

قانونا الانكسار: الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل نقع جميعها في مستوي واحد عمودي على السطح الفاصل بين وسطين شفافين.

النسبة بين جيب زاوية السقوط وجيب زاوية الانكسار يساوي مقدار ثابت.

4. اذكر الصيغة الرياضية لقانون سنيل موضحاً المعنى الفيزيائي لكل رمز؟

قانون سنیل ${\mathrm{m}}_1\sin {\theta }_1={\mathrm{m}}_2\mathrm{sim}{\theta }_2$

• n₁: معامل الانكسار المطلق للوسط الشفاف.
• $\sin {\theta }_1$: جيب زاوية السقوط فيه.
• n₂: معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني.
• $\sin {\theta }_2$: جيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني.

5. ماذا نقصد بالزاوية الحرجة؟ وما علاقتها بمعامل الانكسار المطلق لمادة شفافة؟

الزاوية الحرجة هي زاوية السقوط في الوسط الأكثف ضوئياً والتي زاوية انكسارها قائمة 90 في الوسط الآخر الأقل نسبة كثافة ضوئية والزاوية الحرجة لها علاقة بمعامل الانكسار المطلق لمادة شفافة هي: $n=\frac{1}{\sin {\theta }_C}$

${\mathit{\theta }}_C$: الزاوية الحرجة.

6. ما المقصود بالقول أن معامل الانكسار المطلق للماء هو (1.33)؟

معامل الانكسار المطلق لمادة ما هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ وسرعة الضوء في الوسط الشفاف والذي هو الهواء أو الماء، فيكون معامل الانكسار المطلق للماء =$\frac{\mathrm{سرعة}\mathrm{الضوء}\mathrm{في}\mathrm{الفراغ}}{\mathrm{سرعة}\mathrm{الضوء}\mathrm{في}\mathrm{الوسط}}$

$n=\frac{c}{v}$

7. في حالة أن يكون الشعاع (1) هو الشعاع الساقط في الشكل المجاور فما هي الأشعة المنعكسة والأشعة المنكسرة من الأشعة الحمراء الأربعة الأخرى؟

• الشعاعان 4،2 منعكسان.
• الشعاعان 3،5 منكسران.

1. إذا علمت أن معامل الانكسار المطلق للماس يساوي (2.42) وسرعة الضوء في الفراغ تساوي (3x10⁸m/s)، جد سرعة الضوء في الماس؟

$2.42=\frac{3\times {10}^8}{V}\leftarrow n=\frac{c}{V}$

$V=\frac{3\times {10}^8}{2.42}=1.24\times {10}^8\mathrm{m}/\mathrm{s}$

2. إذا علمت أن سرعة الضوء في أحد المواد الشفافة تساوي (C/1.52)، حيث (c) هي سرعة الضوء في الفراغ، فما هو معامل انكساره المطلق؟

سرعة الضوء في المادة الشفافة.

$V=\frac{c}{1.52}\to V=\frac{3\times {10}^8}{1.52}=1.97\times {10}^8\mathrm{m}/\sec$

معامل الانكسار المطلق للمادة الشفافة: $n=\frac{c}{v}\to n=\frac{3\times {10}^6}{1.97\times {10}^8}=1.52$

3. إذا كان معامل الانكسار المطلق للماء يساوي (4/3) ومعامل الانكسار المطلق لأحد انواع الزجاج يساوي (3/2)، جد مقدار الزاوية الحرجة بين هذين الوسطين؟

$\sin {\theta }_c=\frac{4/3}{3/2}=\frac{4}{3}\times \frac{2}{3}=\frac{8}{9}\leftarrow \sin {\theta }_c=\frac{n_2}{n_1}$

• حيث n₁ معامل الانكسار للوسط الشفاف الأكثف ضوئياً ويساوي $\sin {\theta }_c=0.899\frac{3}{2}$
• n₂ معامل الانكسار للوسط الشفاف الأقل كثافة (ماء) ضوئياً ويساوي 4/3
• (الزاوية الحرجة) ${\theta }_c={62.75}^{\circ }$
• الضوء انتقل من الزجاج إلى الماء.

4. سقط ضوء من الهواء على سطح الماء بزاوية سقوط قياسها (° 30) فانعكس جزء منه وأنكسر جزء آخر، فإذا علمت أن معامل الانكسار المطلق للماء يساوي (4/3)، جد:

a. زاوية الانعكاس؟

b. زاوية الانكسار؟

مع العلم بأن 0.375 =° sin30°= 0.5, sin22.02

a.

زاوية الانعكاس= 30

b.

$$\begin{gathered} 1\times \sin 30=(4/3)\sin {\theta }_2\leftarrow m_1\sin {\theta }_1={\mathbb{n}}_2\sin {\theta }_2 \\ \frac{1}{2}=\frac{4}{3}\sin {\theta }_2\Rightarrow \sin {\theta }_2=\frac{\frac{1}{2}}{\frac{4}{3}}=\frac{1\times 3}{2\times 4}=\frac{3}{8} \end{gathered}$$

5. إذا كانت سرعة الضوء في الجليد تساوي (c/1.31)، حيث (c) هي سرعة الضوء في الفراغ، جد الزاوية الحرجة للضوء المنتقل من الجليد إلى الهواء؟

مع العلم بأن 0.763 =° sin49.73

$n_1=\frac{c}{v}=\frac{c}{\frac{c}{1.31}}=\frac{c}{1}\times \frac{1.31}{c}=1.31$

$\begin{array}{r}\sin {\theta }_c=\frac{n_2}{n_1}\to n_2=1\to \sin {\theta }_c=\frac{1}{n_1}\\ \sin {\theta }_c=\frac{1}{1.3}=0.76\to {\theta }_C=49.73\end{array}$

6 - يسقط ضوء من الهواء على مادة شفافة معامل انكسارها المطلق يساوي (1.5) وبزاوية سقوط قياسها (°30)، جد:

a. زاوية الانكسار؟

b. طول موجة الضوء في المادة الشفافة إذا كانت طول موجته في الهواء تساوي (600nm).

مع العلم بأن 0.333 =°sin30°= 0.5 sin19.45

a.

$\begin{array}{r}1\times \sin 30=1.5\times \sin {\theta }_2\Leftarrow {\mathrm{m}}_1\sin {\theta }_1={\mathrm{m}}_2\sin {\theta }_2\\ \\ 1\times 0.5=1.5\times \sin {\theta }_2\end{array}$

$\sin {\theta }_2=\frac{0.5}{15}=0.333$

زاوية الانكسار:

${\theta }_2={19.45}^{\circ }$

b.

$\frac{\sin 30}{\sin 19.45}=\frac{600\times {10}^{-9}}{{\lambda }_2}\Leftarrow \frac{\sin {\theta }_1}{\sin {\theta }_2}=\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}\frac{n_2}{n_1}=\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}$

$\frac{0.5}{0.333}=\frac{600\times {10}^{-9}}{{\lambda }_2}\Leftarrow 1\times {10}^{-9}$

$\begin{array}{c}{\lambda }_2=\frac{0.33\times 600\times {10}^{-9}}{0.5}=4.00\times {10}^{-9}\mathrm{m}\\ {\lambda }_2=400\times {10}^{-9}\times {10}^{+9}\mathrm{nm}\end{array}$

طول موجة الضوء في المادة الشفافة:

${\lambda }_2=400\mathrm{nm}$