حل أسئلة التقويم للفصل الثالث ( الانكسار والعدسات )

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حل أسئلة التقويم للفصل الثالث ( الانكسار والعدسات )

نبدأ على بركة الله ...

30. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : مقلوبة ، مكبرة ، مصغرة ، وهمية .

الحل :

اتقان المفاهيم

31. قارن زاوية السقوط بزاوية الانكسار عندما ينتقل شعاع الضوء من الزجاج إلى الهواء بزاوية لا تساوي صفرا ؟

الحل :

تكون زاوية السقوط في الزجاج أقل من زاوية الانكسار في الهواء لأن معامل انكسار الهواء أقل .

32. على الرغم من أن الضوء القادم من الشمس ينكسر في أثناء مروره في الغلاف الجوي للأرض ، إلا أن الضوء لا يتحلل إلى طيفه فإلام يشير هذا بالنسبة لسرعات الألوان المختلفة للضوء المنتقلة في الهواء ؟

الحل :

ينتقل الضوء ذو الألوان المختلفة في الهواء بالسرعة نفسها .

33. فسر لماذا يبدو القمر أحمر اللون في أثناء الخسوف ؟

الحل :

تحجب الأرض أشعة الشمس عن القمر في أثناء خسوف القمر ، إلا أن الغلاف الجوي للأرض يسبب انكسار أشعة الشمس ويغير مسارها لتسقط في اتجاه القمر . ولأن الطول الموجي للضوء الأزرق يتشتت أكثر، فإن الضوء الأحمر يصل إلى القمر وينعكس عنه في اتجاه الأرض .

34. ما العامل الذي يحدد موقع البؤرة للعدسة ، غير تقوس سطح العدسة ؟

الحل :

يحدد أيضا معامل انكسار المادة التي صنعت منها العدسة موقع بؤرتها .

35. عند عرض صورة بواسطة آلة عرض الأفلام على شاشة فإن الفيلم يوضع بين F و 2 F لعدسة مجمعة . وينتج هذا الترتيب صورة مقلوبة ، فلماذا يظهر مشهد الفيلم معتدلا عندما يعرض الفيلم ؟

الحل :

يحتوي النظام البصري لآلة العرض على عدسة أخرى لقلب الصورة مجددا فتصبح الصورة معتدلة نتيجة ذلك مقارنة بالجسم الأصلي . أو توضع الشرائح بصورة مقلوبة بالنسبة لوضعها الأصلي .

36. وضح لماذا تستخدم الالات البصرية الدقيقة العدسات اللالونية ؟

الحل :

للعدسات جميعها زوغان لوني ، مما يعني انحراف أطوال موجية مختلف من الضوء بزوايا مختلفة قليلا عند أطرافها ، وتكون العدسة اللالونية مكونة من عدستين أو أكثر ولها معاملات انكسار بقيم مختلفة لتعمل على تقليل هذا الآثر .

37. ما الحالة التي يكون عندها البعد البؤري للعين قصيرا جدا بحيث لا يمكنه تجميع الضوء على الشبكية ؟

الحل :

قصر النظر .

38. ما طبيعة الصورة المتكونة بواسط العدسة الشيئية في المنظار الفلكي الكاسر ؟

الحل :

صورة حقيقية ، مقلوبة .

39. لماذا تعد زيادة المسافة بين العدستين الشيئيتين في المنظار أمرا نافعا ؟

الحل :

يعمل ذلك على تحسين المشاهدة الثلاثية الابعاد .

40. ما الغرض من المرآة العاكسة في آلة التصوير ؟

الحل :

تعمل المرآة العاكسة على انحراف الصورة في اتجاه المنشور بحيث يمكن مشاهدتها قبل التقاط الصورة الفوتوجرافية . عند الضغط على مفتاح نافذة آلة التصوير فإن المرآة العاكسة تبتعد لتركز العدسة الصورة على سطح الفيلم أو على كاشف تصويري آخر .

تطبيق المفاهيم

41. أي المادتين ، A ، أم B ، في الشكل التالي لها معامل انكسار أكبر ؟ وضح ذلك .

الحل :

الزاوية  في المادة A أقل ، لذا يكون معامل انكسارها أكبر .

42. كيف يتغير مقدار الزاوية الحرجة مع زيادة معامل الانكسار ؟

الحل :

كلما زاد معامل انكسار المادة قلت الزاوية الحرجة .

43. الزجاج الأمامي المتشقق إذا نظرت خلال زجاج سيارة متشقق فإنك ترى خطا فضيا على امتداد الشق ، حيث يكون الزجاج منفصلا عنده ، وهناك هواء في الشق . ويشير هذا الخط الفضي إلى أن الضوء ينعكس عن الشق . ارسم مخطط أشعة لتفسير سبب حدوث هذا . وما الظاهرة التي يمثلها ؟

الحل :

يبين هذا انكسار الضوء عند زاويا أكبر من الزاوية الحرجة ، أي حدوث انكسار كلي داخلي .

44. قوس المطر لماذا لا تستطيع رؤية قوس المطر في السماء جنوبا إذا كنت في منتصف الكرة الأرضية الشمالي ؟ وإذا كنت في نصف الكرة الأرضية الجنوبي فإلى أي اتجاه يجب أن تنظر لترى قوس المطر ؟

الحل :

تستطيع رؤية قوس المطر عندما تأتي أشعة الشمس من خلفك بزاوية لا تزيد على 42^o مع الأفقي فقط . وعندما تواجه الجنوب في نصف الكرة الشمالي فإن الشمس لا تكون خلفك مطلقا عند زاوية 42^o  أو أقل . ولن ترى مطلقا قوس المطر في السماء شمالا عند وجودك في النصف الجنوبي للكرة ، حيث يمكنك رؤية قوس المطر عندما تكون الشمس خلفك عند الزاوية 42^o .

45. يستخدم سباح عدسة مكبرة لمشاهدة جسم صغير في قاع بركة سباحة ، واكتشف أنها لا تكبر الجسم بشكل جيد ، فسر لماذا لا تعمل العدسة المكبرة في الماء كما كانت تعمل في الهواء .

الحل :

يكون التكبير في الماء أقل كثيرا من التكبير في الهواء . ويكون الاختلاف معاملي انكسار الماء والزجاج أقل كثيرا من الاختلاف بين معاملي انكسار الهواء والزجاج .

46. لماذا يكون هنالك زوغان لوني للضوء المار خلال عدسة ، في حين لا يكون للضوء الذي ينعكس عن مرآة زوغان لوني ؟

الحل :

يعزى الزوغان اللوني للعدسات إلى تشتت الضوء ( للاطوال الموجية المختلف للضوء سرعات مختلفة في العدسة ، وتنكسر بزوايا مختلفة بدرجات قليلة ) ، ولا يعتمد الانعكاس في المرايا على الطول الموجي .

47. يكون بؤبؤ العينين صغيرا عندما تتعرض لضوء الشمس الساطع مقارنة بالتعرض لضوء أخفت ، وضح لماذا تستطيع عيناك تجميع الضوء بشكل أفضل في الضوء الساطع ؟

الحل :

تعمل العيون على تجميع الضوء الساطع بشكل أفضل لأن الاشعة المنكسرة بزاويا أكبر تزال بواسطة القزحية . لذا تتجمع الأشعة عند مدى زوايا صغير ، ويكون الزوغان الكروي أقل .

إتقان حل المسائل

انكسار الضوء

48. ينتقل شعاع ضوء من الهواء إلى سائل ما ، كما في الشكل التالي ، حيث يسقط الشعاع على السائل بزاوية 30 ^o ، وينكسر بزاوية 22 ^o .

     a.   احسب معامل انكسار السائل باستخدام قانون سنل .

     b.  قارن معامل الانكسار الذي حسبته بالقيم الموجود في الجدول 3-1 ، وماذا يمكن أن يكون هذا السائل ؟

الحل :

     a.  
  

    b.   الماء

49. يسقط شعاع ضوئي على زجاج مسطح لأحد جوانب حوض سمك ، بزاوية مقدارها 40 ^o بالنسبة للعمود المقام . فإذا علمت أن معامل انكسار الزجاج n = 1.5 ، فاحسب مقدار :

a.   زاوية انكسار الضوء في الزجاج .

b.  زاوية انكسار الضوء في الماء .

الحل :

        a.      

  b. 

       

50. ارجع إلى الجدول 3-1 ، واستخدم معامل انكسار الألماس لحساب سرعة الضوء فيه .

الحل :

51.ارجع إلى الجدول 3-1 ، وأوجد الزاوية الحرجة للألماس في الهواء .

الحل :

52. حوض سمك استخدمت صفيحة سميكة من البلاستيك n=1.50 ، في صنع حوض سمك ، فإذا انعكس ضوء عن سمكة موجودة في الماء وسقط على صفيحة البلاستيك بزاوبة 35 ^o ، فما مقدار الزاوية التي سيخرج فيها الضوء إلى الهواء ؟

الحل :

53. وضع مصدر ضوء في قاع حوض سباحة على عمق 2.0 m من سطح الماء ويبعد عن طرف الحوض 1.5 m كما في الشكل التالي . وكان الحوض مملوءا بالماء إلى قمته .

       a.   ما مقدار الزاوية التي يصل فيها الضوء طرف المسبح خارجا من الماء ؟

       b.  هل تؤدي رؤية الضوء بهذه الزاوية إلى ظهوره بشكل أعمق أم أقل عمقا مما مما هو عليه في الواقع ؟

الحل :

     a.  

     b.     

54. إذا كانت سرعة الضوء في بلاستيك شفاف 1.90 x 10 ⁸ m/s . وسقط شعاع ضوء على البلاستيك بزاوية 22 ^o ، فما مقدار الزاوية التي ينكسر بها الشعاع ؟

الحل :

العدسات المحدبة والمقعرة

55. إذا وضع جسم على بعد 10 cm من عدسة مجمع بعدها البؤري 5.0 cm ، فعلى أي بعد من العدسة تتكون الصورة ؟

الحل :

56. إذا أردنا استخدام عدسة محدبة لتكون صورة حجمها يساوي 0.75 من حجم الجسم ، وأن تكون الصورة على بعد 24 cm من الجانب الآخر للعدسة ، فما البعد البؤري للعدسة الذي يحقق ذلك ؟

الحل :

57. وضع جسم طوله 3.0 cm على بعد 15 cm أمام عدسة مجمعة ، فتكونت له صورة حقيقية على بعد 10 cm من العدسة .

      a.   ما البعد البؤري للعدسة ؟

      b.  إذا استبدلت العدسة الأصلية ، ووضع مكانها عدسة أخرى لها ضعفا البعد البؤري ، فحدد موقع الصورة وطولها واتجاهها .

الحل :

      a.      

      b. 
  

60 cm =  di الجديدة  ،  hi = -12 cm الجديدة

مقلوبة

58. وضع جسم بالقرب من عدسة مفرقة بعدها البؤري 15 cm ، فتكونت له صورة طولها 2.0 cm  على بعد 5.0 cm من العدسة .

      a.   ما بعد الجسم عن العدسة ؟ وما طوله ؟

      b.  إذا استبدلت العدسة المفرقة ، ووضع مكانها عدسة مجمعة لها البعد البؤري نفسه فما موقع الصورة وطولها واتجاهها ؟ وهل هي وهمية أم حقيقية ؟

الحل :

a.      

بعد الجسم : 7.5 cm ، طول الجسم : 3.0 cm

b.     

              

موقع الصورة : 15 cm ، وطول الصورة : 6.0 cm ، وتكون الصورة معتدل مقارنة بالجسم وخيالية .

تطبيقات العدسات

59. النظارات يجب أن يكون الكتاب على بعد 25 cm من العين لقراءته بوضوح . فإذا كان هناك فتاة تعاني من طول النظر ، وتحتاج أن يكون الكتاب 45 cm من عينيها لقراءته بوضوح ، فما البعد البؤري اللازم لعدستي نظارتها ؟

الحل :

60. آلة نسخ البعد البؤري للعدسة المحدبة الخاصى بآلة نسخ يساوي 25.0 cm . فإذا وضعت رسالة على بعد 40.0 cm من العدسة لنسخها .

a.   فعلى أي بعد من العدسة يجب أن تكون ورقة النسخ ؟

b.  ما تكبير ورقة النسخ ؟

الحل :

   a.  

    

        b. 
  

تكون الورقة المنسوخة مكبرة ومقلوبة .

61. الميكروسكوب ( المجهر ) وضعت شريحة من خلايا البصل على بعد 12 mm من عدسة المجهر الشيئية ، فإذا كان البعد البؤري لهذه العدسة 10 mm :   

      a.   فما بعد الصورة المتكونة عن العدسة ؟

     b.  ما تكبير هذه الصورة ؟

     c.   تتكون الصورة الحقيقية على بعد 10 mm تحت العدسة العينية .فإذا كان بعدها البؤري 20.0 mm فما موقع الصورة النهائية ؟

     d.  ما التكبير النهائي لهذا النظام المركب ؟

الحل :

     a.      

     b.     

     c.      

  d. 

   

مراجعة عامة

62. العمق الظاهري بنعكس ضوء الشمس من قاع حوض سمك وينتشر في جميع الاتجاهات . ويوضح الشكل التالي شعاعين من هذه الاشعة المنعكسة من نقطة في قاع الحوض ينتقلان إلى السطح ، فتنكسر الأشعة في الهواء كما هو مبين . إن امتداد الخط الأحمر المتقطع إلى الخلف . من شعاع الضوء المنكسر هو خط النظر الذي يتقاطع مع الشعاع الراسي عند الموقع الذي سيرى فيه المشاهد صورة قاع الحوض .

     a.   أوجد زاوية انكسار الشعاع في الهواء .

    b. على أي عمق سيبدو قاع الحوض عندما تنظر إلى الماء ؟ اقسم العمق الظاهري على العمق الحقيقي و قارن هذه النسبة بمعامل الانكسار .
                                   
الحل :

     a.  

 

    b.     

تتلاقى الأشعة المنكسرة على عمق 8.9 cm أسفل سطح الماء ، وهذا هو العمل الظاهري . وبقسمة العمق الظاهري على العمق الحقيقي نحصل على :

وبقسمة معاملي انكسار الوسطين نحصل على :

أي أن :

63. إذا كانت الزاوية الحرجة لقالب زجاجي 45 ^o فما معامل انكساره ؟

الحل :

64. أوجد سرعة الضوء في حجر ثالث أوكسيد الأنتيموني ( antimony trioxide ) ، إذا كان معامل انكساره 2.35 .

الحل :

65. وضع جسم طوله 3 cm على بعد 20 cm أمام عدسة مجمعة . فتكونت له صورة حقيقية على بعد 10 cm من العدسة . ما البعد البؤري للعدسة ؟

الحل :

66. اشتق العلاقة n=sin θ1/sin θ2 من الصيغة العامة لقانون سنل في الانكسار n1 sin θ1 = n2 sin θ2   . واذكر الافتراضات والمحددات .

الحل :

يجب أن تكون زاوية السقوط في الهواء ، فإذا اعتبرنا أن المادة الأولى هي الهواء 

فعندما تكون n1 = 1.0 ، دع n2 = n ، لذا فإن :

67. الفلك كم دقيقة إضافية يستغرق وصول الضوء من الشمس إلى الأرض إذا امتلأ الفضاء بينهما بالماء بدلا من الفراغ ؟ علما بأن بعد الشمس عن الأرض 1.5 x 10 ⁸ km .

الحل :

68.  من غير الممكن الرؤية من خلال الجوانب المتجاورة لقوالب مربعة الشكل من زجاج معامل انكساره 1.5 . حيث يؤثر الجانب المجاور للجانب الذي ينظر من خلاله مراقب كأنه مرآة . ويمثل الشكل التالي الحالة المحددة لجانب مجاور لا يؤثر كانه مرآة . استخدم معلوماتك في الهندسة ، والزوايا الحرجة ، لتثبت أن هيئة هذا الشعاع لا يمكن تحقيقها عندما تكون  n = 1.5 الزجاج  .

الحل :

يدخل شعاع الضوء الزجاج بزاوية θ1 وينكسر بالزاوية θ2

لذا فإن θ'1= 48^o ، ولكن الزاوية الحرجة للزجاج هي :

و حيث أن θ'1 > θc ، فإن الضوء ينعكس داخل الزجاج ، ولا يمكن للمرء رؤية الخارج من الجانب المجاور .

التفكير الناقد

69. إدراك العلاقة المكانية ينتقل ضوء أبيض في هواء معامل انكساره 1.0003 ، ويدخل شريح زجاجية بزاوية سقوط 45^o . فإذا كان معامل انكسار الزجاج الصواني الكثيف يساوي 1.7708 للضوء الأزرق ، ويساوي 1.7273 للضوء الأحمر ، فما مقدار زاوية الانكسار ( التشتت ) التي ينحصر فيها الطيف المرئي ؟ علما بأن الطول الموجي للضوء الأزرق 435.8 nm ، والطول الموجي للضوء الأحمر 643.8 nm .

الحل :

للضوء الأحمر :

للضوء الأزرق :

الفرق :

70. قارن أوجد الزاوية الحرجة للجليد الذي معامل انكساره 1.31 . في المناطق الباردة جدا ، هل تكون أسلاك الألياف الضوئية المصنوعة من الجليد أفضل من تلك المصنوعة من الزجاج لحفظ الضوء داخل السلك ؟ وضح ذلك .

الحل :

الزاوية الحرجة 49.8^o وعند المقارنة فإن الزاوية الحرجة للزجاج الذي معامل انكساره 1.54 ، تساوي 40.5 ^o والزاوية الحرجة الكبيرة تعني أنه سيحدث انعكاس كلي داخلي لكمية أقل من الأشعة في قلب الجليد مقارنة بتلك التي سيحدث انعكاس كلي داخلي في قلب الزجاج ، لذا فإنها لن تكون قادرة على نقل كمية ضوء أكبر . ومن ثم فإن الألياف البصرية المصنوعة من الزجاج ستعمل بشكل أفضل .

71. التفكير الناقد تستخدم عدسة لعرض صورة جسم على شاشة . افترض أنك غطيت النصف الأيمن من العدسة فما الذي يحدث للصورة ؟

الحل :

ستصبح خافتة لأن عددا أقل من الأشعة سيتجمع ، ولكن سترى صورة كاملة .

الكتابة في الفيزياء

72. إن عملية تكيف العين – وهي عملية انقباض العضلات المحيطة بعدس العين أو انبساطها لرؤية الأجسام القريبة أو البعيدة – تختلف من كائن لآخر . ابحث هذه الظاهرة في حيوانات مختلفة ، واعد تقريرا للصف تبين من خلاله كيفية التكيف في عيونها لرؤية الأشياء .

الحل :

متروك للطالب .

73. ابحث في نظام العدسات المستخدم في الآلات البصرية ، ومنها جهاز عرض الشفافيات أو آلات التصوير الخاصة أو التلسكوب ، وحضر عرضا تصويريا للصف تبين من خلاله كيف تكون هذه الآلات الصور .

الحل :

متروك للطالب .

  

مراجعة تراكمية

74. تطلق سيارة صوت منبهها عندما تقترب من شخص يمشي على ممر المشاة . ما الذي يسمعه الشخص عند توقف السيارة لتسمح للشخص بعبور الشارع ؟

الحل :

إن حدة صوت منبه السيارة الذي يسمعه الشخص سيقل عندما تقل سرعة السيارة .

75. مرآة التجميل وضعت شمعة طولها 3.0 cm على بعد 6.0 cm أمام مرآة مقعرة بعدها البؤري 14.0 cm ، أوجد موقع صورة الشمعة وطولها بواسط ما يلي :

     a.   رسم مخطط الأشعة بمقياس رسم .

     b.  معادلتي المرايا والتكبير .

الحل :

     a.  

  

     b.      

موقع الصوة : -10.5 cm ، طول الصورة : 5.25 cm

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^