madariss

الموقع التعليمي الأول بالمغرب

مادة الفيزياء و الكيمياء

الموجات الميكانيكية

بسم الله الرحمان الرحيم
            ملخص دروس الفيزياء للثانية باكالوريا مسلك الحياة والأرض و العلوم الزراعية
                             ذ.عبد الكريم سبيرو

الموجات

 الموجات الميكانيكية :

تعريف الموجة الميكانيكية :  هي ظاهرة انتشار تشويه في وسط مادي مرن دون انتقال المادة المكونة لوسط الانتشار.

...............................................................

...أنواع الموجات الميكانيكية :

                              ●  المستعرضة::  تكون الموجة الميكانيكية مستعرضة إذا كان اتجاه التشويه عموديا على اتجاه الانتشار.

                         ●  الطولية :  تكون الموجة الميكانيكية طولية إذا كان اتجاه التشويه على استقامة واحدة مع اتجاه الانتشار.

............................................................

...   سرعة انتشار الموجة :بصفة عامة سرعة انتشار الموجة تساوي خارج المسافة المقطوعة على المدة الزمنية المستغرقة لقطعها. ب:   (m/s)

. سرعة انتشار الموجة لانسبة لحبل متوتر  :                  T: توتر الحبل ب (N)    و :      كتلة الحبل لوحدة الطول ب: kg/m))

.........................................................

..مفهوم التأخر الزمني   :كل نقطة M من الحبل تكرر نفس حركة المنبع S  بتأخر زمني   )  Sهو المنبع الذي انطلقت منه الموجة عند اللحظة t=0.)

والعلاقة بين استطالة النقطة M واستطالة المنبع   S  هي كما  يلي:              

....................................................................

تعريف الموجة الميكانيكية المتوالية :  هي تتابع مستمر لا ينقطع لإشارات ميكانيكية ، ناتج عن اضطراب مصان ومستمر لمنبع الموجات.

...............................................................

:طول  الموجة  المتوالية :  هي المسافة التي تقطعها الموجة خلال مدة زمنية تساوي دور حركة المنبع  ويرمز إليها ب :  وتعطيها العلاقة التالية :

                                                                                   وحدتها المتر   (m)     السرعة vب (m/s)   والتردد  ب  ( Hz )

        ■ طول الموجة  تسمى كذلك ب:  الدورية المكانية    تساوي المسافة بين ذروتين متتاليتين.

        ■  الدور T :  أي :  الدورية الزمانية (تحدد من خلال  المنحنى الممثل لتغيرات الاستطالة بدلالة الزمن على شاشة راسم التذبذب)

 

..................................................................

   . أمثلة  :   الموجة  المتوالية على سطح الماء  :            في حوض للموجات باستعمال منبع مهتز أو صفيحة مهتزة نحصل على ما يلي :       

            

  ملحوظة :   -  بالعين المجردة لا يمكن تتبع حركة الموجة المتوالية

              - باستعمال الوماض :  عند ضبطه على تردد مساو لتردد حركة الموجة المتوالية نحصل على التوقف الظاهري .

                                        وعند ضبطه على تردد اكبر بقليل من تردد حركة الموجة المتوالية نحصل على حركة ظاهرية بطيئة في عكس منحى الحركة.

                                       وعند ضبطه على تردد اصغر بقليل من تردد حركة الموجة المتوالية نحصل على حركة ظاهرية بطيئة في نفس منحى الحركة.

الموجات الصوتية : هي موجات ميكانيكية طولية ناتجة عن انضغاط وتمدد مكونات وسط الانتشار.

الموجات فوق  الصوتية :  موجات صوتية ذات تردد عال  يتعذر سماعها وتتميز بكونها تنعكس عندما تصطدم بحائل .( فهي إذن موجات ميكانيكية طولية)

ملحوظة: الموجات الصوتية والموجات فوق الصوتية تنشر في الأوساط المادية ولا تنتشر في الفراغ .

....................................

       مفهوم التوافق والتعاكس في الطور :

 التوافق  في الطور :

التعاكس في الطور: 

.........................................

 قياس سرعة  انتشار موجة صوتية في الهواء  :

                           :تجربة الميكروفونين :

 نقوم بمعاينة الإشارتين الموافقتين للموجتين الصوتيتين الملتقطتين من طرف الميكروفونين M1 وM2  على شاشة راسم التذبذب :

في البداية عندما يكون الميكروفونان في نفس المسافة من مكبر الصوت تكون الإشارتان (أ) و(ب) على توافق في الطور .

بإبعاد الميكروفون M2  نلاحظ أن وسع الإشارة (ب) الموافقة له يتناقص  ويختل التوافق في الطور ، نستمر في إبعاده إلى أن نحصل على التوافق في الطور لأول مرة بالنسبة لمسافة dمعينة.

وبذلك   هذه المسافة   .  (  وعندما نحصل على التوافق في الطور للمرة الثانية فإن   وللمرة الثالثة : .....)

التجربة أعطت التوافق في الطور لأول مرة بالنسبة لمسافة    إذن   :

...............................................................

 

     ظاهرة الحيود:

ظاهرة الحيود هي ظاهرة تميز الموجات ونحصل عليها عندما تمر الموجة عبر فتحة ضيقة عرضها a أصغر أو مساو لطول الموجة  .

الإبراز التجريبي لظاهرة الحيود :

نحدث موجة مستقيمية في حوض للموجات باستعمال صفيحة مهتزة ونضع أمام الصفيحة حاجزا توجد به فتحة عرضها a. 

الموجات المحيدة        الموجات الواردة

                                                                                     نحصل على ظاهرة الحيود

                                                                                   لا نحصل على ظاهرة الحيود  

   - طول الموجة الواردة يساوي طول الموجة المحيدة  ( ولهما نفس سرعة الانتشار ).

     ظاهرة التبدد:

يكون وسط الانتشار مبددا للموجات إذا كانت سرعة انتشارها في هذا الوسط تتعلق بتردد حركة المنبع.

  أمثلة توضيحية:

   مثال-1 : تبين التجربة أن سرعة انتشار الموجة المنتشرة على سطح الماء  تتغير بتغير ترددها إذن الماء وسط مبدد .

  مثال --2:  الحبل ليس بوسط مبدد للموجات لأنه من خلال تعبير سرعة انتشار موجة طول حبل  مع :   ، يتضح أن سرعة الانتشار في هذه الحالة تتعلق بتوتر الحبل وكتلته  وطوله ولا تتعلق بتردد حركة المنبع   .

مثال -3: تبين التجربة  أن الهواء ليس بوسط مبدد  للموجات الصوتية  لأن سرعة انتشار الصوت في الهواء 340m/s لا تتعلق بتردد الموجة الصوتية المنبعثة من مكبر الصوت المرتبط بمولد GBF

  عند تغيير تردده.

الموجات الضوئية :

        :حيود الموجات الضوئية :

بواسطة منبع ضوئي لأشعة اللازر نبعث حزمة ضوئية  رقيقة طول موجتها. على شاشة .

نضع بين الشاشة ومنبع اللازر صفيحة يوجد بها شق عرضه a .

نشاهد على الشاشة الموضوعة في المسافة  Dمن الشق بقعا مضيئة تتوسطهابقع مظلمة في اتجاه متعامد مع اتجاه الشق، بحيث يتصرف الشق كمنبع ضوئي وهمي. هذه الظاهرة تسمى بظاهرة الحيود.  

ملحوظة :   باستعمال سلك رفيع قطره  d نحصل على نفس النتائج السابقة  بحيث الخيط يلعب دور الشق.

وعند استعمال حاجز به فتحة دائرية:   نحصل على بقعة دائرية قطرها أكبر من قطر الفتحة، وتحيط بها على التوالي حلقات مظلمة وأخرى مضيئة.

             في الحالتين     - عرض البقعة المركزية يزداد كلما صغر عرض الشق.

                          - ويزداد عرضها كلما ازداد طول موجة الضوء المستعمل أو كلما ازدادت المسافة D.         

         استنتاج : 

تبين ظاهرة الحيود أن الضوء له طبيعة موجية .

                  الفرق الزاوي     :

الفرق الزاوي  هي الزاوية التي نشاهد من خلالها نصف البقعة المركزية انطلاقا من الشق.

( أي الزاوية التي يكونها الشعاع المار من مركز البقعة المركزية والشعاع المار من طرفها انطلاقا من الشق)

تبين الدراسة التجريبية أن الفرق الزاوي  يتناسب مع:         بحيث :        

                                                                            ولدينا                     إذن :                     ومنه: 

 

            الضوء موجة كهرمغناطيسية :

الضوء موجة كهرمغنطيسية مستعرضة ينتشر في الأوساط المادية الشفافة وفي الفراغ.      (    طول الموجة الضوئية في الفراغ :       )

2) الضوء الأحادي اللون و الضوء الأبيض :             

                               *الضوء الأحادي اللون :

  .

                               *الضوء الأبيض:أو الضوء المرئي :

         الضوء الأبيض(:أو الضوء المرئي  ): ضوء متعدد الألوان أي  مزيج من إشعاعات أحادية اللون ( مثل ضوء الشمس أو ضوء المصباح أو ضوء الشمعة ...)،ومجال الضوء المرئي :

                                 

   معامل الإنكسار لوسط شفاف:      

تبدد الضوء بواسط موشور:

                                  ■ تجربة :                                     

نرسل حزمة من الضوء الأبيض على وجه موشور فنحصل على طيف الضوء الأبيض المتكون من الألوان التالية :الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ن النيلي والبنفسجي.

يتبدد الضوء بعد اجتيازه للموشور فنحصل على طيف الضوء الأبيض .

تبدد الضوء الأبيض بواسطة موشور

                              ■ تعليل :                                     

   ●سبب تحلل الضوء الأبيض إلى ألوانه المختلفة أثناء مروره داخل الموشورهو اختلاف سرعة الضوء في مادة الموشور (الزجاج) عن سرعته في الهواء   

  الشيء الذي يؤدي إلى انكسار أشعة  الضوء الأبيض عند دخولها للموشور بزوايا انكسار مختلفة فتفصل عن بعضها البعض بعد اجتيازها له.

    ● يعزى تبدد الضوء الأبيض إلى كون معامل انكسار الموشور يتعلق بتردد الموجة الضوئية التي تجتازه فهو دالة تناقصية لطول الموجة كما

 

                            ■استنتاج:                                     

الموشور وسط مبدد للموجات الضوئية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------------------------------------

pr.SBIRO Abdelkrim