باختصار
- أقسام كامبريدج
- 0625 الموضوعات 3.1 إلى 3.4
- قسم إدكسل
- 4PH1 البنود 3.1 إلى 3.29P
- معادلة الموجة
- v = f × λ، f = 1 / T
- الانكسار
- n = sin i / sin r، sin c = 1 / n
- سرعة الضوء في الفراغ
- ٣٫٠ × ١٠^٨ م/ث (موسع كامبريدج)
- مدى السمع
- نحو ٢٠ إلى ٢٠٠٠٠ هرتز
الأفكار الأساسية في كل منهج
الخصائص العامة للموجات مشتركة: مقدمة الموجة والطول الموجي والتردد والسعة والسرعة، والموجات المستعرضة والطولية، والانعكاس والانكسار. ويضيف المستوى الأساسي في كامبريدج الحيود عبر فتحة وعند حافة في حوض الموجات، ويشرح المستوى الموسع أثر الطول الموجي وعرض الفتحة. ويضيف إدكسل تأثير دوبلر: اقتراب المصدر يرفع التردد المرصود ويقصر الطول الموجي، وابتعاده يخفض التردد.
الضوء: يطلب المنهجان قانون الانعكاس ورسوم الأشعة وتجارب الانكسار في متوازي المستطيلات الزجاجي والزاوية الحرجة والانعكاس الكلي الداخلي. معادلتا معامل الانكسار والألياف البصرية من المستوى الموسع في كامبريدج، بينما يطلبهما إدكسل من الجميع مع تجربة قياس معامل انكسار الزجاج. العدسات الرقيقة وتحليل الضوء بالمنشور من محتوى كامبريدج، ولا يتضمن إدكسل العدسات.
الطيف الكهرومغناطيسي بترتيب تناقص الطول الموجي وتزايد التردد: الراديو، والميكروويف، والأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، وأشعة جاما، وكلها بالسرعة نفسها في الفراغ. والصوت في كامبريدج الأساسي يشمل مدى السمع وسرعة الصوت في الهواء (نحو ٣٣٠ إلى ٣٥٠ م/ث) والصدى والموجات فوق الصوتية، ويضيف الموسع التضاغطات والتخلخلات وحسابات السونار. وفي إدكسل معظم الصوت في البنود 3.24P إلى 3.29P للورقة الثانية فقط.
الطيف الكهرومغناطيسي: الاستخدامات والمخاطر
| المنطقة | استخدامات نموذجية | ضرر التعرض المفرط |
|---|---|---|
| موجات الراديو | البث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات والبلوتوث (كامبريدج) | غير مذكور |
| الميكروويف | الاتصالات بالأقمار الصناعية والهواتف المحمولة وأفران الميكروويف | تسخين أنسجة الجسم الداخلية |
| تحت الحمراء | المدافئ والشوايات وأجهزة التحكم والتصوير الحراري والرؤية الليلية | حروق الجلد |
| الضوء المرئي | الرؤية والتصوير والألياف البصرية | غير مذكور |
| فوق البنفسجية | العلامات الأمنية والمصابيح الفلورية وتعقيم الماء | تلف خلايا السطح والعينين وسرطان الجلد |
| الأشعة السينية | التصوير الطبي والأمني | طفرات أو تلف الخلايا (كامبريدج) |
| أشعة جاما | تعقيم الطعام والأدوات الطبية وعلاج السرطان | السرطان والطفرات |
تختلف الأمثلة قليلًا بين المنهجين، فاحفظ الأمثلة المكتوبة في منهجك.
أمثلة محلولة
١. معادلة الموجة: محطة إذاعية ترددها ١٠٠ ميجاهرتز وسرعة الموجات ٣٫٠ × ١٠^٨ م/ث. الطول الموجي = ٣٫٠ × ١٠^٨ ÷ ١٫٠ × ١٠^٨ = ٣٫٠ م.
٢. الزمن الدوري: موجة زمنها الدوري ٠٫٠٢٠ ثانية، فترددها = ١ ÷ ٠٫٠٢٠ = ٥٠ هرتز.
٣. معامل الانكسار: زاوية السقوط ٤٠ درجة وزاوية الانكسار ٢٥ درجة. n = sin 40 / sin 25 = ٠٫٦٤٣ ÷ ٠٫٤٢٣ = ١٫٥٢. الزوايا تقاس من العمود المقام لا من السطح.
٤. الزاوية الحرجة: لزجاج معامل انكساره ١٫٥، sin c = ١ ÷ ١٫٥ = ٠٫٦٦٧، فتكون c نحو ٤٢ درجة.
٥. السونار (موسع كامبريدج): تعود نبضة فوق صوتية بعد ٠٫٤٠ ثانية وسرعة الصوت في ماء البحر ١٥٠٠ م/ث. العمق = (١٥٠٠ × ٠٫٤٠) ÷ ٢ = ٣٠٠ م، لأن النبضة تذهب وتعود.
أخطاء شائعة
- قياس زاويتي السقوط والانكسار من السطح بدل العمود المقام.
- نسيان قسمة المسافة على اثنين في أسئلة الصدى والسونار.
- القول إن الضوء ينحرف "نحو السطح" عند دخوله وسطًا أكثف، والصحيح أنه ينحرف نحو العمود المقام.
- القول إن الصوت ينتقل في الفراغ.
- الخلط في ترتيب الطيف، أو القول إن الموجات الأعلى ترددًا أسرع في الفراغ.
- الخلط بين السعة (شدة الصوت) والتردد (درجة الصوت).
- القول إن الانعكاس الكلي يحدث عند انتقال الضوء من الهواء إلى الزجاج.
أسلوب الإجابة ولغة سلم التصحيح
تُصحح رسوم الأشعة على الدقة: استخدم المسطرة وقلمًا حادًا، وارسم العمود المقام خطًا متقطعًا، وضع أسهمًا على الأشعة، وقس الزوايا بالمنقلة. وفي الانعكاس الكلي يبحث المصحح عن شرطين: انتقال الضوء من وسط أكثف إلى أقل كثافة، وزاوية سقوط أكبر من الزاوية الحرجة.
في أسئلة وصف التجارب سمِّ الأدوات واذكر ما تقيسه وعدد القيم وطريقة معالجة النتائج، مثل رسم sin i مقابل sin r حيث الميل هو n. ولقياس سرعة الصوت صف شخصين على مسافة مقيسة لا تقل عن ١٠٠ م يقيسان الفرق بين رؤية التصفيق وسماعه، مع التكرار وأخذ المتوسط.
كيف تساعد الدروس الفردية في هذا الموضوع
يجمع موضوع الموجات بين الحساب والرسم والحفظ، وكثيرًا ما يهمل الطالب واحدًا منها. يستخدم المدرس السبورة المشتركة لرسوم الأشعة التي يرسمها الطالب مباشرة، ويراجع حسابات الجيب في معامل الانكسار حيث يخطئ كثيرون في وضع الآلة الحاسبة، ويجري جولات استرجاع سريعة للطيف الكهرومغناطيسي. ولطلاب المستوى الموسع في كامبريدج يشرح رسوم العدسات أيضًا.
قائمة التحقق الذاتي
- أعرّف الطول الموجي والتردد والسعة ومقدمة الموجة.
- أذكر مثالين لكل من الموجات المستعرضة والطولية.
- أستخدم v = fλ وf = 1/T مع البادئات مثل كيلو وميجا.
- أرسم أشعة الانعكاس والانكسار مع العمود المقام الصحيح.
- أحسب معامل الانكسار والزاوية الحرجة.
- أشرح كيف تستخدم الألياف البصرية الانعكاس الكلي الداخلي.
- أرتب الطيف الكهرومغناطيسي مع استخدام وخطر لكل منطقة.
- أصف طريقة قياس سرعة الصوت في الهواء.
أسئلة شائعة
هل العدسات في منهج إدكسل الدولي؟
لا، فالعدسات الرقيقة ورسومها من محتوى كامبريدج 0625 (3.2.3)، ويغطي إدكسل الانعكاس والانكسار والانعكاس الكلي دون العدسات.
هل يحتاج طلاب المستوى الأساسي في كامبريدج معادلة n = sin i / sin r؟
لا، يصفون الانكسار ويذكرون معنى الزاوية الحرجة، والمعادلتان من المستوى الموسع.
هل تأثير دوبلر في منهج كامبريدج؟
لا يذكره قسم الموجات في كامبريدج 0625، مع أن فيزياء الفضاء في كامبريدج (6.2) تتناول الانزياح نحو الأحمر لضوء المجرات البعيدة. ويتضمنه إدكسل في البند 3.8 ويستخدمه مجددًا في الفيزياء الفلكية.
كم تكلفة دروس الفيزياء في LiveTutor؟
١٥ $ للدرس لكل المواد، ضمن خطة أسبوعية من درس إلى خمسة دروس تُدفع شهريًا. الدرس ٦٠ دقيقة فردي عبر الإنترنت، والأول تجريبي مجاني.
لماذا يختلف الصوت عن الضوء في الفراغ؟
الصوت موجة ميكانيكية طولية تحتاج جسيمات تنقل الاهتزاز، فلا تعبر الفراغ. أما الضوء فموجة كهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ بسرعة ٣٫٠ × ١٠^٨ م/ث.
المصادر
التواريخ والأرقام في هذه الصفحة مأخوذة من هذه المصادر الرسمية والمنشورة. تأكد دائماً من المواعيد النهائية في الصفحة الرسمية قبل الاعتماد عليها.