الفيزياء — الضوء: انتشار الضوء وانعكاسه — الأولى ثانوي (شعب علمية) — المنهاج الجزائري

الضوء: انتشار الضوء وانعكاسه

في هذا الدرس نتعرف على انتشار الضوء وانعكاسه في مادة العلوم الفيزيائية لتلاميذ الأولى ثانوي (شعب علمية). يعتبر الضوء شكل من أشكال الطاقة الكهرومغناطيسية التي تمكننا من رؤية الأشياء من حوله، وله خصائص فيزيائية هامة مثل الانتشار المستقيم والانعكاس والانكسار والتشتت.

طبيعة الضوء وانتشاره

• طبيعة الضوء: الضوء هو إشعاع كهرومغناطيسي، له طبيعة مزدوجة: موجة (تذبذب) وجسيم (فوتونات). سرعته في الفراغ 3×10^8 m/s.
• الانتشار المستقيم للضوء: في وسط شفاف ومتجانس، ينتشر الضوء في خطوط مستقيمة. هذا يفسر تكوين الظلال والظاهرة المعروفة بثقب الإبرة.
• الوسط الشفاف: يسمح بنفاذ الضوء من خلاله (الزجاج، الماء، الهواء). الوسط المعتم لا يسمح بنفاذ الضوء (الخشب، الحديد). الوسط الشفاف نصف شفاف (الزجاج المصنفر).
• سرعة الضوء: في الفراغ c = 299,792,458 m/s ≈ 3×10^8 m/s. في الماء: c/1.33، في الزجاج: c/1.5.

انعكاس الضوء

• قانون الانعكاس الأول: زاوية السقوط = زاوية الانعكاس (θi = θr). تقاس الزوايا بالنسبة لـ العمود المقام على السطح العاكس.
• قانون الانعكاس الثاني: الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح العاكس تقع جميعها في نفس المستوى.
• الانعكاس المنتظم: على سطح أملس مصقول (المرآة)، تنعكس الأشعة المتوازية بشكل متوازٍ، فنحصل على صورة واضحة.
• الانعكاس غير المنتظم (الانتشار): على سطح خشن، تنعكس الأشعة في جميع الاتجاهات، وهذا ما يمكننا من رؤية الأجسام غير المضيئة.

أمثلة تطبيقية

مثال 1: ظاهرة كسوف الشمس: يحدث عندما يقع القمر بين الشمس والأرض، فيمنع أشعة الشمس من الوصول إلى الأرض لأن الضوء ينتشر في خطوط مستقيمة.✓

مثال 2: المرايا المستوية: عندما تقف أمام مرآة مستوية، ترى صورتك خلف المرآة بنفس المسافة التي تفصلك عنها. الصورة معتدلة (مقلوبة يميناً يساراً)، وخيالية (لا يمكن استقبالها على حائل).✓

مثال 3: إذا سقط شعاع ضوئي على مرآة مستوية بزاوية 30° مع العمود، فإن زاوية الانعكاس = 30°. الزاوية بين الشعاع الساقط والشعاع المنعكس = 60°.✓

تمارين وحلول

تمرين 1: سقط شعاع ضوئي على مرآة مستوية بزاوية 40° مع سطح المرآة. احسب زاوية السقوط وزاوية الانعكاس. الحل: زاوية السقوط تقاس من العمود: 90° – 40° = 50°. زاوية الانعكاس = زاوية السقوط = 50°.✓

تمرين 2: كم من الوقت يحتاج الضوء لقطع المسافة بين الشمس والأرض (150 مليون km)؟ الحل: t = d/v = 1.5×10^11 / 3×10^8 = 500 ثانية ≈ 8.3 دقيقة.✓

تمرين 3 (للمتفوقين): غطس سباح في الماء ونظر إلى سطح الماء بزاوية 30° مع العمود. إذا كانت سرعة الضوء في الماء = 2.25×10^8 m/s، احسب زاوية انكسار الضوء عند خروجه من الماء إلى الهواء. الحل: معامل انكسار الماء n = c/v = 3/2.25 = 4/3. n1 sinθ1 = n2 sinθ2 → (4/3)×sin30° = 1×sinθ2 → sinθ2 = 2/3 → θ2 = 41.8°.✓

نصائح للمراجعة

• الضوء يسير في خط مستقيم في وسط متجانس (مبدأ فيرما)
• زاوية السقوط تقاس بين الشعاع الساقط والعمود، وليس السطح
• في المرايا المستوية، الصورة خيالية ومعتدلة (غير مقلوبة) ومتماثلة مع الجسم
• المرايا المقعرة تجمع الأشعة والمرايا المحدبة تفرقها
• الضوء الأبيض يتكون من 7 ألوان (قوس قزح): أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، نيلي، بنفسجي
• للضوء طبيعة مزدوجة: موجة (تفسر التداخل والحيود) وجسيم (تفسر الظاهرة الكهروضوئية)

دروس مشابهة

• الطاقة: مصادر الطاقة وتحولاتها
• الكهرباء: قانون أوم والمقاومة الكهربائية