القائمة الرئيسية

الوحدة الأولى - الدرس 3: انتشار الضوء وانعكاسه وتداخله

حساب المقاومة المكافئة لمجموعات التوالي والتوازي، وتوزيع التيار والجهد الكهربي - شرح تفاعلي أكاديمي مدعوم بالمفردات الناطقة وبنك أسئلة تقييمي فوري.

28 مشاهدة آخر تحديث: 18 أكتوبر 2026
الوحدة الأولى - الدرس 3: انتشار الضوء وانعكاسه وتداخله
المحطة 1 من 5 فكّر واستعد: انطلاقة التعلم والأهداف
الفيزياء - الصف الثاني الثانوي الوحدة الأولى: الحركة والميكانيكا الموجية

الدرس الثالث: الطبيعة الموجية للضوء، انعكاسه، وتداخله وحيوده وتجربة الشق المزدوج لتوماس ينج

انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆

يُشكل الضوء إحدى أروع الظواهر الكهرومغناطيسية في الكون، حيث يسلك سلوكاً موجياً مستعرضاً فائق الدقة. يبدأ التحليل بقوانين انتشار الضوء في خطوط مستقيمة وقانوني الانعكاس اللذين يحكمان ارتداد الضوء عند سقوطه على الأسطح العاكسة. وتبرز الطبيعة الموجية الحقيقية بجلاء من خلال ظاهرتين جوهريتين: تداخل الضوء وحيوده. في تجربة الشق المزدوج التاريخية لتوماس ينج (Young’s Double-slit Experiment)، استطاع العالم إثبات تراكب موجات ضوئية متشاكهة صادرة من فتحتين ضيقتين لتكوين هدب مضيئة تنتج عن التداخل البناء وهدب مظلمة تنتج عن التداخل الهدام. ويُحسب البعد بين مركزي هدبتين متتاليتين من نفس النوع عبر القانون الدقيق (Δy = λ · R / d). وتتكامل هذه التجربة مع ظاهرة حيود الضوء وانحناء مساره عند مروره بفتحة دائرية ضيقة لينتج قرص أيري، مما يثبت تجريبياً الطبيعة الموجية للضوء.

المحطة 2 شرح الدرس والمفاهيم الأساسية

1. تجربة الشق المزدوج لتوماس ينج

استخدم ينج مصدراً ضوئياً أحادي اللون وحاجزاً به شقان متقاربان (S₁ و S₂) يعملان كمصدرين مترابطين (متشاكهين) لهما نفس التردد والسعة والطور:

Δy = (λ · R) / d
  • Δy: المسافة بين مركزي هدبتين متتاليتين من نفس النوع (مضيئتين أو مظلمتين).
  • λ: الطول الموجي للضوء المستخدم بالمتر.
  • R: المسافة بين حاجز الشق المزدوج وحائل استقبال الهدب.
  • d: المسافة الفاصلة بين مركزي الشقين المزدوجين.

2. شروط وفرق المسار في التداخل

نوع التداخلطبيعة الهدبةفرق المسار (Path Difference)
تداخل بناء هدبة مضيئة فرق المسار = m · λ حيث m = 0, 1, 2...
تداخل هدام هدبة مظلمة فرق المسار = (m + ½) · λ حيث m = 0, 1, 2...

الهدبة المركزية: تكون دائماً مضيئة لأن فرق المسار بين الموجتين عندها يساوي صفراً (m = 0).

3. حيود الضوء وقرص أيري (Airy's Disc)

مفهوم الحيود وشرط حدوثه

الحيود هو انحناء مسار الموجات الضوئية عند مرورها بفتحة ضيقة أو حافة حادة.
شرط وضوح الحيود: أن تكون أبعاد الفتحة أو العائق مقاربة جداً للطول الموجي للضوء المستخدم.

قرص أيري

هو بقعة دائرية مضيئة مركزية تتكون على حائل عند مرور الضوء عبر فتحة دائرية ضيقة، وتكون محاطة بحلقات مظلمة ومضيئة متحدة المركز تتبادل في الشدة.

المحطة 3 التطبيقات والأنشطة العملية
تمرين 1: حساب المسافة بين الهدب Δy

المسألة: في تجربة الشق المزدوج، استخدم ضوء أحادي اللون طوله الموجي 600 نانومتر، والمسافة بين الشقين 0.2 مم، وحائل الاستقبال على بعد 1 م. احسب Δy.

خطوات الحل:
• تحويل الوحدات: λ = 600 × 10⁻⁹ m ، d = 0.2 × 10⁻³ m ، R = 1 m.
• Δy = (λ × R) / d = (600 × 10⁻⁹ × 1) / (0.2 × 10⁻³) = 3 × 10⁻³ m = 3 mm.
تمرين 2: تعيين الطول الموجي لضوء مجهول

المسألة: إذا كانت المسافة بين الشقين 0.15 مم، والبعد إلى الحائل 1.2 م، وكانت المسافة بين الهدبة المركزية والمضيئة الثالثة 14.4 مم، احسب الطول الموجي.

خطوات الحل:
• المسافة بين المركزية والمضيئة الثالثة = 3 × Δy = 14.4 mm ⇐ Δy = 4.8 mm = 4.8 × 10⁻³ m.
• λ = (Δy × d) / R = (4.8 × 10⁻³ × 0.15 × 10⁻³) / 1.2 = 6 × 10⁻⁷ m = 600 nm.
تمرين 3: أثر تغيير لون الضوء على وضوح الهدب

المسألة: ماذا يحدث لوضوح هدب التداخل عند استبدال الضوء الأزرق بضوء أحمر؟ وضح السبب.

خطوات الحل:
• الطول الموجي للضوء الأحمر أكبر من الطول الموجي للضوء الأزرق (λ_red > λ_blue).
• بما أن Δy تتناسب طردياً مع λ.
• إذن تزداد المسافة بين الهدب Δy، مما يجعل هدب التداخل أكثر وضوحاً وتباعداً.
تمرين 4: فرق المسار عند هدبة معينة

المسألة: في تجربة ينج، احسب فرق المسار بين الموجتين المتداخلتين عند الهدبة المظلمة الثانية لضوء طوله 500 نانومتر.

خطوات الحل:
• الهدبة المظلمة الأولى: فرق المسار = ½ λ (عند m = 0).
• الهدبة المظلمة الثانية: فرق المسار = 1.5 λ = (3/2) λ (عند m = 1).
• فرق المسار = 1.5 × 500 nm = 750 nm = 7.5 × 10⁻⁷ m.
تمرين 5: أثر تقريب الحائل من الشق المزدوج

المسألة: إذا قلت المسافة R بين الشق المزدوج وحائل الاستقبال إلى النصف، فماذا يحدث للمسافة Δy بين الهدب؟

خطوات الحل:
• Δy تتناسب طردياً مع R عند ثبوت λ و d.
• بنقصان R إلى النصف، تقل المسافة Δy إلى النصف وتتقارب الهدب ويقل وضوحها.
تمرين 6: مقارنة تجربة ينج في الهواء وفي الماء

المسألة: غُمر جهاز ينج بالكامل في الماء، ماذا يحدث للمسافة الفاصلة بين الهدب Δy؟

خطوات الحل:
• سرعة الضوء في الماء أقل منها في الهواء، وبما أن التردد ثابت، فإن الطول الموجي يقل (λ_water < λ_air).
• بما أن Δy ∝ λ، إذن تقل المسافة بين الهدب Δy وتتقارب الهدب.
تمرين 7: طبيعة الهدبة المركزية

المسألة: علل: الهدبة المركزية في تجربة الشق المزدوج مضيئة دائماً.

خطوات الحل:
• لأن النقطة المركزية على الحائل تقع على مسافات متساوية تماماً من الشقين S₁ و S₂.
• فيكون فرق المسار بين الموجتين = صفر = 0 · λ، فتصل قمة مع قمة فيحدث تداخل بناء تام فتكون مضيئة.
تمرين 8: شرط تداخل الضوء الأبيض

المسألة: ماذا نلاحظ عند استخدام ضوء أبيض بدلاً من الضوء أحادي اللون في تجربة ينج؟

خطوات الحل:
• تظهر الهدبة المركزية بيضاء لأن فرق المسار عندها صفر لجميع الأطوال الموجية فتتجمع ألوان الطيف مجدداً.
• تظهر الهدب التالية على شكل أطياف ملونة لتباين الأطوال الموجية لألوان الطيف السبعة.
المحطة 4 قاموس المفردات والمصطلحات الناطق

اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:

تداخل الضوء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
ظاهرة تراكب موجات ضوئية متشاكهة صادرة من مصدرين مترابطين لتكوين هدب مضيئة ومظلمة
المصادر المتشاكهة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
المصادر الضوئية التي تصدر عنها موجات متساوية في التردد والسعة وثابتة في فرق الطور
تجربة توماس ينج
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
التجربة الرائدة التي أثبتت التداخل الموجي للضوء وقاست أطوال موجاته بدقة فائقة
هدب التداخل
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مناطق مضيئة تتبادل مع مناطق مظلمة تنتج عن التداخل البناء والهدام للموجات
الهدبة المركزية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الهدبة المضيئة الواقعة في منتصف نمط التداخل ويكون فرق المسار عندها مساوياً لصفر
التداخل البناء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تراكب قمة مع قمة أو قاع مع قاع بحيث يكون فرق المسار عدداً صحيحاً من الأطوال الموجية m λ
التداخل الهدام
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تراكب قمة موجة مع قاع موجة أخرى بحيث يكون فرق المسار عدداً فردياً من أنصاف الأطوال الموجية
المسافة بين الهدب (Δy)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
المسافة الفاصلة بين مركزي أي هدبتين متتاليتين من نفس النوع على حائل الاستقبال
حيود الضوء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
انحناء مسار الموجات الضوئية عند مرورها بالقرب من حافة حادة أو خلال فتحة دقيقة مقاربة لطولها الموجي
قرص أيري
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
بقعة دائرية مضيئة مركزية تتكون على حائل عند حيود الضوء من فتحة دائرية ضيقة
الضوء أحادي اللون
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
ضوء نقي ذو طول موجي وتردد وحيد محدد كضوء الليزر أو مصباح الصوديوم
فرق الطور
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الفرق الزاوي بين موجتين متداخلتين ويحدد ما إذا كان التراكب بناءً أم هداماً
فرق المسار
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الفرق الهندسي في المسافة التي قطعتها إحدى الموجتين مقارنة بالأخرى للوصول لنقطة التراكب
حائل الاستقبال
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
السطح الأبيض المستوي المعتم الذي تستقبل عليه وتفحص من خلاله هدب التداخل والحيود
المحطة 5 بنك الأسئلة والتقييم الذكي الفوري

اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:

1 في تجربة الشق المزدوج لتوماس ينج، تزداد المسافة بين هدب التداخل Δy عند:
2 فرق المسار عند الهدبة المضيئة الثانية في تجربة ينج يساوي:
3 الهدبة المركزية في تجربة الشق المزدوج تكون دائماً:
4 يظهر حيود الضوء بوضوح تام عندما تكون أبعاد الفتحة التي يمر خلالها الضوء:
5 في تجربة ينج، كانت المسافة بين الشقين 0.2 مم، و R = 1 م، و Δy = 3 مم، فإن الطول الموجي للضوء المستخدم هو:
6 عند استخدام ضوء أحمر طوله الموجي 700 نانومتر في تجربة ينج، ثم استبداله بضوء بنفسجي 400 نانومتر، فإن المسافة Δy:
7 البقعة الدائرية المضيئة المركزية المحاطة بحلقات مظلمة ومضيئة في ظاهرة الحيود تسمى:
8 شرط تداخل موجتين تداخلاً مستديماً وواضحاً هو أن يكون المصدران:
أحسنت يا بطل! اكتملت محطات الدرس بنجاح.

أكملت دراسة هذا الدرس؟

احفظ إنجازك الآن لإضافة 5 نقاط تميز إلى رصيدك وتسجيل الدرس في لوحة إحصائياتك!