سلام به همه ی کنکوریای عزیز 🖐🖐
امروز در این مطلب قصد داریم مبحث شکست امواج از فصل چهارم فیزیک دوازدهم رو بررسی کنیم.
برای مشاهده مطلب بازتاب امواج روی مطلب کلیک کنید.
رتبه 408 منطقه کنکور 1400
دانشجوی رشته مهندسی مکانیک انشگاه تهران
ویژگی مطلب
درسنامه + 5 تست شناسنامه دار
پاسخ تشریحی تست ها در فایل ضمیمه
شکست موج در طناب
وقتی موج به مرز جدایی دو محیط می رسد، بخشی از آن بازتابیده می شود و بخشی دیگر عبور می کند. مثلا عبور یک تپ در طول طنابی را در نظر بگیرید که از دو بخش، یکی نازک و دیگری ضخیم تشکیل شده است. وقتی این تپ از سمت بخش نازک به مرز دو بخش می رسد، بخشی از این تپ باز تاب می شود و بخشی دیگر عبور می کند.
نکته: تندی انتشار به محیط وابسته است.
نکته: بسامد به چشمه وابسته است و با تغییر محیط تغییر نمی کند.
بنابراین وقتی موج از یک طناب وارد طناب دیگر می شود بدون آنکه بسامد تغییر کند تندی و طول موج آن به یک نسبت تغییر می کند.
هرچه ضخامت طناب بیشتر باشد تندی انتشار موج و در نتیجه طول موج در آن کم تر است.
شکست موج های سطح آب
میدانیم تندی امواج روی سطح آب به عمق آن بستگی دارد. با تغییر دادن عمق آب در بخشی از تشت می توان تندی موج سطحی در آن بخش را تغییر داد. این کار باعث تغییر جهت انتشار موج در آن بخش و به عبارتی شکست موج در آن بخش می شود. مشاهدات نشان می دهد که با ورود موج به بخش کم عمق، سرعت موج سطحی کم می شود.بنابر این، آن بخش از موج که زودتر وارد بخش کم عمق شد، از بخش های دیگر که هنوز وارد نشده اند، عقب می افتد و بنابر این فاصله بین جبهه های موج کم می شود یعنی طول موج کاهش می یابد و مانند شکل زیر، جبهه های موج در مرز دو ناحیه تغییر جهت می دهند.
قانون عمومی شکست
فرض کنید جبهه موج تختی به طور مایل به مرز دو محیط می رسند و سپس شکست پیدا می کنند. از آنجا که جبهه موج در مرز جدایی دو محیط می شکند، پرتوهای موج که همواره عمود بر جبهه موج هستند، در عبور از این مرز تغییر جهت می دهند. زاویه پرتو فرودی با خط عمود بر مرز را زاویه تابش می نامند و آنرا با θi نشان می دهند. زاویه پرتو شکسته با خط عمود بر مرز را زاویه شکست می نامند و با θr نشان می دهند.
وقتی موج از محیطی با تندی بیشتر به محیطی با تندی کمتر برود پرتو شکست نسبت به پرتو تابش به خط عمود نزدیک تر می شود. ولی اگر موج از محیطی با تندی کمتر به محیطی با تندی بیشتر برود زاویه شکست بزرگتر از زاویه تابش می شود. یعنی پرتو شکست از خط عمود دورتر می شود.
اگر تندی انتشارموج فرودی را با v1 و تندی انتشار موج شکست یافته را v2 بنامیم، بین تندی های v1 و v2 و زاویه های تابش و شکست رابطه ی زیر برقرار است که همان قانون عمومی شکست است.
شکست موج الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی از جمله نور مرئی نیز مانند سایر امواج، با گذر از یک محیط به محیطی دیگر که در آن تندی حرکتشان متفاوت است، شکست پیدا می کنند. وقتی یک پرتو نور از محیطی شفاف وارد محیط شفاف دیگری شود، بخشی از نور باز می تابد و بخشی دیگر وارد محیط دوم می شود. بخشی که وارد محیط دوم می شود، چون تندی نور در محیط دوم تغییر می کند، شکسته می شود. به همین دلیل، برای هر محیط ضریب شکست تعریف می کنند که برابر با نسبت تندی نور در خلا به تندی نور در آن محیط است:
سراب
در روزهای گرم ممکن است بر روی سطح زمین در دوردست برکه آبی را ببینیم که وقتی به آن نزدیک می شویم می بینیم که آنجا خشک بوده است. به این پدیده سراب می گویند. نه تنها می توان سراب را دید بلکه می توان از آن عکس هم گرفت. در روزهای گرم هوای سطح زمین نسبتا داغ است. از طرفی، چگالی هوا با افزایش دما کاهش می یابد که این سبب کاهش ضریب شکست نیز می شود. بنابر این لایه های هوا که در مجاورت زمین قرار دارند، ضریب شکست کمتری نسبت به لایه های بالاتر دارند. بنابر این قسمت های پایین جبهه موج، سریع تر از قسمت های بالایی حرکت می کنند بنابر این پرتو انحنا پیدا می کند و به نظر می رسد که منشاء این پرتوها سطح زمین است. مانند شکل زیر:
پاشندگی نور
وقتی باریکه نور سفید خورشید به وجهی از یک منشور می تابد، در عبور از منشور به رنگ های مختلفی تجزیه می شود. دلیل این پدیده این است که ضریب شکست هر محیطی به جز خلأ، به طول موج نور بستگی دارد. یعنی وقتی باریکه نوری که شامل پرتوهایی با طول موج های مختلف است، وارد محیطی شود، این پرتوها هنگام عبور از مرز دو محیط در زاویه های مختلفی شکسته می شوند. به این پخش شدگی نور، پاشندگی نور می گویند.
بهترین راه تسلط بر مفاهیم فیزیک حل تست است پس در ادامه به حل 5 تست از تست های آزمون های کانون می پردازیم.
سوال 1
آزمون کانون 8 اسفند
آسان
سوال 2
آزمون کانون 8 اسفند
متوسط
سوال 3
آزمون کانون 8 اسفند
متوسط
سوال 4
آزمون کانون 8 اسفند
سخت
سوال 5
آزمون کانون 8 اسفند
سخت
پاسخ تشریحی در فایل ضمیمه موجود می باشد.
