الضوء
الدرس الثاني
الضوء
أنظر وأتساءل
الشمس مصدر الضوء الرئيس على الأرض. الضوء ينتقل من الشمس إلى الأرض في خطوط مستقيمة. ما نوع المسار الذي يسلكه ضوء الشمس للوصول إلى الأرض؟
أستكشف
نشاط استقصائي
ما المسار الذي يسلكه الضوء عند انعكاسه؟
أكون فرضية
عندما تنتج أشعة الليزر إلى المرآة أرى الضوء الذي يسقط عليها ثم انعكاس منها في اتجاه معين.
ما العلاقة بين الزاوية التي يسقط فيها الضوء على المرآة والزاوية التي ينعكس منها؟ أكتب فرضيتي على النحو التالي:
"إذا زادت الزاوية التي يسقط فيها الضوء على المرآة فإن الزاوية التي ينعكس فيها الضوء سوف ............"
أختبر فرضيتي
الخطوات
- أضغط قلم رصاص في منتصف الصلصال اللاصق، وأضع المرآة في قاعدة لتكوين الشكل T "قائمًا"، وأضع المرآة على المنضدة في الصف في غرفة لها إضاءة خافتة. وأغطيها ببطاقات فهرسة على الجانبين.
- أضع مصباحًا في جانب T. ألاحظ موضع الضوء على المرآة، ثم أغير موضع المصباح حتى يأخذ عن طريقه مسارًا بعيدًا عن المصباح.
- أجرب. أضع أحد المصباح أمام المرآة، وأسجل مسار الضوء المنعكس من مصباح الشكل T. وأحرك المصباح في مسار الضوء المنعكس، بحيث أن كل مصباح يعيد من المرآة ويصل إلى الشكل T. أسجل مسار الضوء الذي يتكون. ثم أعيد الخطوة 1 مرة أخرى من زوايا أخرى.
أستخلص النتائج
- أقيس. أوجه المسطرة على المرآة في الشكل T، وأصنع خطًا مستقيمًا متعامدًا على المصباح. أقيس الزاوية التي يصنعها خط الضوء مع الخط المتعامد مع المرآة، وأقيس زاوية الشعاع المنعكس. كيف تختلف زاوية السقوط عن زاوية الانعكاس؟
- أحذر. أجرب الخطوة 3 عدة مرات، وألاحظ أنماط زاويتي السقوط والانعكاس.
- أفسر البيانات. أصنف الزوايا التي تظهر فيها خصائص الزوايا المنعكسة. أكتب إجابتي.
أستكشف أكثر
ماذا يحدث إذا تغير السطح العاكس؟ هل ينعكس الضوء بالطريقة نفسها من سطح أملس مقارنة بسطح خشن؟ أكون فرضية وأصمم تجربة لاختبارها.
أحتاج إلى
مصدر أو مصباح ضوء
مرآة مستوية
قطعة صلصال
بطاقات فهرسة
منقلة
مسطرة
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف ينتقل الضوء؟ وكيف يتأثر بالمواد التي تقابله؟
المفردات
الطيف الكهرومغناطيسي
الموجات الطولية
الفوتون
الشعاع الضوئي
الأجسام المعتمة
الأجسام الشفافة
الأجسام شبه الشفافة
الظل
انعكاس الضوء
انكسار الضوء
تحلل الضوء
المنشور
مهارة القراءة
مقارنة
ما الضوء؟
الضوء شكل من أشكال الطاقة تحس بالعين. للضوء مصادر متعددة، منها الشمس، والمصابيح الكهربائية، وغيرها. والضوء يسير في خطوط مستقيمة، وينتشر على شكل موجات لا تحتاج إلى الانتقال في وسط، كما في الموجات، وتسمى هذه الموجات الموجات الكهرومغناطيسية.
في الصورة يقطع ضوء الشمس مسافة تقدر بحوالي 150 مليون كم ليصل إلى الأرض، ومستغرقًا في ذلك حوالي 8 دقائق. والضوء عبارة عن موجات ضوئية كهرومغناطيسية، وهي تسير بخطوط مستقيمة. لذلك نرى الأشياء بوضوح عندما تكون بيننا وبينها مساحة مستقيمة.
عندما ينتقل الضوء في الفراغ بسرعة تقارب 300000 كم في الثانية تقريبًا، وهذا يمثل سرعة الضوء؛ وتسمى المسافة التي يقطعها الضوء في العام الواحد سنة ضوئية. ويعتقد بعض العلماء أنه لا يوجد شيء في الكون يسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء.
يمكن التعرف على موجات الضوء الشمسي من خلال الطول الموجي لها؛ حيث إن ضوء الشمس الذي نراه يسمى الضوء المرئي، وطول موجاته محدد، وأعيننا حساسة للضوء المرئي، ويمكن تسجيل صورة للضوء بطريقه اليزر في رؤيتها.
الشكل
موجة ضوئية
مصدر ضوئي
جسيم منتقل للضوء
الضوء جسيمات
مع أن الضوء موجات من الطاقة إلا أنه أيضًا جسيمات أحيانًا. تتكون كل جسيم من الضوء من كمّ صغير من الطاقة تسمى فوتونات. في الوقت نفسه يُحير العلماء في هذا السؤال سنوات طويلة، واستطاعوا التوصل إلى أن الضوء يسير في صورة الموجات، وبعض خصائص الموجات، وبعض خصائص الجسيمات.
الفوتونات - وجسيمات الضوء - تسلك كما تسلك الأجسام، ويبدو الضوء مثل سلوك الجسيمات بطرائق متعددة؛ فهو في سطح ما يمكن أن يتشتت أو ينعكس، وموجاته المرتدة عندما يسقط على جسم وينعكس منه، فهو يسلك سلوك الجسيمات.
أشعة الضوء والجسيمات هي مجموعة من الصفات التي تبدو ذات أجزاء لأن الضوء يؤثر بطريقة الجسيمات الضوئية عند الاصطدام بها، كالنباتات وغيرها.
وعندما تستعمل شمعة، تتصدر الفوتونات الضوء وينتشر الضوء بسبب ذلك، ويظهر في ضوء الشمس عندما يسقط على جسم، فيشكل هذه الصورة المأخوذة بصورة الفيلم.
أختبر نفسي
ألخص. ما خصائص الضوء الجسيمية؟
التفكير الناقد. كيف يمكن حساب الطول الموجي للضوء بما يعطي سرعة وتردده؟
حقيقة
الطاقة تسير عبر الضوء في حزم من الضوء تسمى الفوتونات.
كيف يتكون الظل؟
لا نستطيع رؤية الأجسام خلف الباب المغلق، وكذلك خلف الجدران؛ لأنها لا تسمح للرؤية. كيف يكون ذلك؟ لأن ذلك الضوء ضروري للرؤية؛ حتى نرى الأجسام، فعندما ينعكس الضوء عنها إلى أعيننا. تنقسم الأجسام من حيث مرور الضوء خلالها إلى ثلاثة أنواع: الأجسام المعتمة، والأجسام الشفافة، والأجسام شبه الشفافة.
أجسام معتمة: هي الأجسام التي لا ينفذ الضوء من خلالها، ولا تسمح بمرور الضوء عبرها. ومن هذه الأجسام العديد من المواد، ومنها الخشب والكتاب.
أجسام شفافة: هي الأجسام التي تسمح بنفاذ الضوء خلالها، ومن أمثلتها الزجاج.
أجسام شبه شفافة: هي الأجسام التي تسمح بنفاذ جزء من الضوء وتشّتت جزءًا آخر منه، ومنها البلاستيك الشفاف أو شبه شفاف.
الأجسام المعتمة والشفافة
الجسم شبه الشفاف يسمح بمرور جزء من الضوء.
الجسم الشفاف يسمح بمرور معظم الضوء.
عندما يسقط الضوء على جسم معتم أو شبه شفاف فإن هذا الجسم يحجب بعض الضوء أو جزءًا منه؛ فتتكون منطقة لا يصل إليها الضوء تسمى الظل. والظل هو منطقة مظلمة تتكون عندما يحجب جسم ما الضوء.
ويتأثر حجم وشكل الظل الناتج عن جسم بمصدر الضوء وموقعه، وحجم الجسم، وبعد الجسم عن مصدر الضوء. وكلما كان الجسم أقرب إلى مصدر الضوء كان الظل أكبر، ويعتمد أيضًا على المسافة بين الجسم والسطح الذي يتكون عليه الظل.
يمكنني تحديد حجم وشكل ظل الجسم عن طريق تتبع مسار الأشعة الضوئية الساقطة عليه.
يتغير طول ظلي في أوقات مختلفة من النهار تبعًا لاختلاف موضع الشمس في السماء.
صور
ويمكنني تحديد حجم وشكل ظل الجسم عن طريق تتبع مسار الأشعة الضوئية الساقطة عليه.
الجسم المعتم لا يمرر الضوء.
أختبر نفسي
ألخص. ما الطرق التي يتفاعل بها الضوء مع المادة؟
التفكير الناقد. كيف يمكنني تقليل الوقت منذ منتصف النهار أن أرى ظلي باستخدام الرسم؟
كيف ينعكس الضوء؟ وكيف ينكسر؟
عندما أنظر إلى المرآة المستوية أرى أساسًا صورتي. تتكون الصورة في المرآة نتيجة انعكاس الضوء عن سطوحها المصقول من موجات الضوء الساقطة عن السطح؛ كما تنعكس الأشعة الساقطة عن سطح الماء. ويسمى سقوط الضوء من سطح ما وارتداده عن السطح انعكاس الضوء.
هو ارتداد عن السطح. والضوء الذي يصل إلى أعيننا يمر عن جسم شيء ويُتشتت، أو ينعكس الضوء عنه، فتبصر أجسامنا. لذلك عندما ينعكس الضوء نسبة إلى أعيننا، فإن الإنسان يرى الأشياء لامعة أو يمكن للضوء لا ينعكس أو ينفذ.
وليس من الضروري أن يكون السطح صقيلًا. فحين ينعكس الضوء من السطوح المستوية أو الناعمة ينعكس الضوء بانتظام.
تعطينا الصورة في المرآة المستوية خصائص؛ لأن معظم موجات الضوء تنعكس من سطحها المصقول.
وعندما يسقط الضوء على مرآة أو سطح مصقول فإن زاوية السقوط تساوي زاوية انعكاسه عنه. وهذا يسمى قانون الانعكاس. وصورة الجسم في المرآة المستوية تظهر كما هي مقلوبة، ولكن في المرآة تظهر معكوسة بسبب انعكاس الضوء.
وقد تكون المرايا جزءًا من سطح كروي، وعندما تكون سطحها مستويًا تكون المرآة مستوية. ولكن إذا كان سطحها الخارجي سطحًا منحنيًا فإنها تسمى مرآة محدبة. وتعطي المرآة المحدبة صورة على مدى واسع. وهناك مرايا مقعرة وتكون الأشياء كبيرة أو صغيرة أو معتدلة أو مقلوبة.
صور
مرآة مستوية
مرآة مقعرة
مرآة محدبة
قد تستخدم الصورة لتحديد الصورة الناتجة في المرآة أو أوصافها.
تظهر الأشياء في المرآة الجانبية للسيارة مصغرة، لكنها تظهر أكبر من بعدها في الحقيقة.
انكسار الضوء
هل قلم الرصاص في الكأس مكسور فعليًا؟ إنه كذلك يبدو كذلك نتيجة ظاهرة انكسار الضوء. انكسار الضوء هو انحراف الضوء عن مساره، وهو يمر عبر وسطين شفافين مختلفين؛ فالشعاع ينتقل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة مثل الهواء والماء والزجاج، وعندما ينتقل الضوء من الهواء إلى الماء إلى الزجاج، فإنه يتغير اتجاهه.
العدسات
العدسة أداة شفافة تكسر الأشعة الضوئية. والعدسات نوعان: عدسة مقعرة و عدسة محدبة.
تعمل العدسة المحدبة "التي تكون أسمك في الوسط منها عند الحواف" على تجميع الأشعة الضوئية المنكسرة في نقطة واحدة تسمى البؤرة. وهذا ما يجعل العدسة المحدبة مهمة في تكبير الأجسام القريبة منها عند رؤيتها. وتسمى عدسة مكبرة أو عدسة لامة.
أما العدسة المقعرة "أسمك عند الحواف منها عند الوسط" فتعمل على تفريق الأشعة المنكسرة، لذلك تستعمل في كاميرات التصوير، والتلسكوبات، والمناظير، والنظارات على الرؤية الأجسام.
أنواع العدسات
عدسة مقعرة
عدسة محدبة
أختبر نفسي
ألخص. ما خصائص الضوء للأجسام التي نراها في المرآة؟
التفكير الناقد. كيف تكون العدسة المكبرة القلم من النحاس وخشب؟ من أي جسم؟
لماذا نرى الألوان؟
يظهر قوس المطر في السماء عندما تسقط الأشعة الضوئية على قطرات المطر. ويحدث أن ضوء الشمس الأبيض هو في الواقع أن ضوء الشمس المرئي يتكون من نسبة ألوان، هي: الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي. وهذه الألوان تسمى الطيف المرئي.
الأجسام الشفافة مثل الزجاج تشبه في أنها تسمح بمعظمها، وأحيانًا تسمح بعضها بالمرور من خلالها.
فعندما يمر الضوء الأبيض من خلال جسم شفاف ملون فإنه يمتص بعض الألوان، ويمرر اللون نفسه. فالزجاج الأحمر مثلًا يسمح بمرور اللون الأحمر، ويمتص باقي الألوان. الألوان الأخرى لا تصل إلى العين.
ولكن كيف ترى الأجسام بالألوان؟ عندما ترى الجسم المعتم باللون الأحمر، فذلك يعني أنه يمتص جميع ألوان الضوء الأبيض الذي يسقط عليه ما عدا الضوء الأحمر الذي ينعكس منه. وتسمى هذه الألوان ألوان الطيف المرئي.
شكل
لون الجسم المعتم يكون لون الضوء الذي ينعكس عنه.
لون الجسم الشفاف هو لون الضوء الذي ينفذ منه.
تحلل الضوء بالمنشور
أقرأ الصورة
أي ألوان الطيف المرئي أكثر انكسارًا في المنشور؟
إرشاد: أنظر إلى الشعاع الذي ينحرف بزاوية أكبر عند الخروج.
ترى عيوننا موجات الضوء بأطوال موجية مختلفة. وكل لون من ألوان الطيف المرئي له طول موجي وتردد خاص به. حيث تسمى موجات الضوء المرئي باللون الأزرق ذات الطول الموجي الأقصر من الطول الموجي للون الأحمر. أما الضوء البنفسجي فهو ذو أقصر طول موجي وأكثر طاقة، والطيف المرئي جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي. فهناك إشعاعات مختلفة، منها: أمواج الراديو، والميكروويف، والأشعة تحت الحمراء والضوء الأبيض والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما. تختلف هذه الموجات في أطوالها الموجية وتردداتها وطاقتها.
نشاط
مزج الألوان
- استخدم قلم رصاص لأدور قرصًا من ألوان الطيف في وسط الممحاة، وثبت كلًا بالأحمر والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي باللون نفسه.
- أحرّك القرص على قلم رصاص باستخدام ممحاة.
- ألاحظ. أدير القرص بسرعة وألاحظ الألوان التي أراها عندها.
أختبر نفسي
ألخص. ما الضوء الذي يظهر عند مزج لونين ضوئيين أحمر وأخضر وأزرق؟
التفكير الناقد. ماذا يحدث عندما يختلط ضوء أخضر مع جسم معتم أسود يعكس الضوء؟
الطيف الكهرومغناطيسي
طيف الراديو
أمواج الرادار
الأشعة تحت الحمراء
الأشعة المرئية
الأشعة فوق البنفسجية
الأشعة السينية
أشعة جاما
مراجعة الدرس
ملخص مصور
ينتقل الضوء في خطوط مستقيمة. ويمكن للأجسام أن تمتص الضوء أو تعكسه أو تكسره.
الانكسار هو انحراف الضوء عن مساره عندما ينتقل الضوء من وسط شفاف إلى وسط شفاف آخر.
تحتوي أشعة الضوء الأبيض على ألوان الطيف المرئي، وتتحلل إلى ألوان مختلفة عند مرورها في المنشور.
أفكر، وأتحدث، وأكتب
- المفردات. الضوء الذي ينتشر حول موجات الضوء خلافًا يسمى ....................
- ألخص. كيف يمكن تصنيف الأجسام بحسب نفاذ الضوء؟
جدول:
أجسام | خصائصها
- التفكير الناقد. كيف ينعكس الضوء عندما ينتقل من وسط إلى آخر؟
- أختار الإجابة الصحيحة. أي خصائص الضوء تبين الشكل المجاور؟
أ. الانعكاس
ب. انكسار الضوء
ج. التداخل
د. اختلفت الزاوية حسب نوع الجسم.
- أختار الإجابة الصحيحة. أي الألوان التالية في الضوء له طول موجي أكبر؟
أ. الأحمر
ب. البنفسجي
ج. الأصفر
د. الأزرق
- السؤال الأساسي. كيف ينتقل الضوء؟ وكيف يتأثر بالمواد التي تقابله؟
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية، ألخص فيها ما تعلمته عن الضوء.
مقارنة بين الطاقة الضوئية والصوتية
كيف تسلك أشعة الضوء
انعكاس الضوء
انكسار الضوء
تحلل الضوء
العلوم والرياضيات
أرسم طبقًا شفافًا
أرسم مخططًا لطبق زجاجي شفاف. أستخدم الضوء، وأرسم الأشعة، مبينًا انعكاس وانكسار الضوء.
العلوم والفن
ريش الطيور
تعكس الريشات بعض الطيور الضوء لتظهر مختلفة الألوان. أبحث، وأتعرف كيف يحدث ذلك؟ وأكتب تقريرًا عن مكتشفاتي.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.