فيديو السؤال: تحديد أي العبارات تعرف بشكل صحيح الضوء المترابط الفيزياء

أي من العبارات الآتية تعرف بشكل صحيح المقصود بمصطلح «الضوء المترابط»؟ [A] تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد. [B] تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها فرق طور ثابت. [C] تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد والسعة. [D] تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس السعة وفرق طور ثابت. [E] تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد وفرق طور ثابت.

٠٥:٥٢

‏نسخة الفيديو النصية

أي من العبارات الآتية تعرف بشكل صحيح المقصود بمصطلح «الضوء المترابط»؟ (أ) تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد. (ب) تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها فرق طور ثابت. (ج) تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد والسعة. (د) تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس السعة وفرق طور ثابت. (هـ) تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد وفرق طور ثابت.

من بين كل هذه الإجابات، يبدو أن لدينا ثلاث خواص مختلفة علينا أن نحدد من خلالها إذا ما كانت موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة، وهذه الخواص هي أن يكون للموجات نفس التردد، أو فرق طور ثابت، أو نفس السعة. دعونا نلق نظرة على كل من هذه الخواص، وسنبدأ بآخرها وهي السعة. السعة هي ارتفاع الموجة، وتقاس باستخدام أعلى نقطة أو أقل نقطة في الموجة؛ أي القمة أو القاع. لا تؤثر السعة في ترابط الموجات، حتى إن كان الفرق في السعة بين الموجات كبيرًا جدًّا.

نظرًا لأن الإجابتين (ج) و(د) قد ذكرتا أن للموجات نفس السعة، فإننا نعرف أنه لا يمكن أن تكونا صحيحتين. لذلك، دعونا نحذفهما تمامًا كي نفرغ مساحة تمكننا من النظر إلى التردد. تردد الموجة هو عدد مرات اهتزازها أثناء انتقالها إلى الأمام. والموجة التي لها عدد أكبر من الاهتزازات خلال نفس الفترة الزمنية يكون ترددها أكبر من الموجة التي لها عدد أقل من الاهتزازات. لكي تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة، فمن الضروري أن يكون لها نفس التردد. إذن، هاتان الموجتان الضوئيتان مثلًا غير مترابطتين. لكن هاتين الموجتين مترابطتان؛ لأن لهما نفس التردد، وهما بالفعل نفس الموجة. وبما أن الإجابة (ب) لا تذكر التردد مطلقًا، فهي غير صحيحة ويمكننا حذفها.

نعلم الآن أن الموجات لا بد أن يكون لها نفس التردد. لكن ماذا إذا كان لها طور مختلف، مثل هذا؟ حسنًا، نعلم أن هاتين الموجتين يظل لهما نفس التردد لأنه على امتداد نفس الطول، تغطي كلتاهما دورة موجية كاملة. لكن عند تحديد الترابط، ما يهم ليس الطور، بل فرق الطور، وتحديدًا فرق الطور الثابت. لمناقشة تعريف فرق الطور الثابت، دعونا نتذكر الطور بالدرجات لنقاط على موجة جيبية.

تكون بداية الموجة عند صفر درجة، والقمة عند 90 درجة، ونقطة منتصف الموجة في منتصف الاتجاه لأسفل عند 180 درجة، والقاع عند 270، ونهاية الموجة عند 360 درجة، أو صفر درجة لأن نهاية الموجة هي بداية موجة أخرى جديدة. باستخدام قياسات الطور هذه، نلاحظ أن الموجة الضوئية العلوية تبدأ عند 90 درجة، والموجة الضوئية السفلية تبدأ عند صفر درجة. إذا نظرنا الآن إلى كل النقاط الأخرى على هاتين الموجتين، فسنلاحظ أن فرق الطور بين أي نقطتين تحدثان في نفس الوقت يساوي 90 درجة. لاحظ أنه عند استخدام قيمة الطور التي يمكن أن تساوي إما 360 درجة وإما صفر درجة، نستخدم القيمة التي تضمن الحصول على إجابة موجبة.

في حالة هاتين الموجتين، نلاحظ أن هناك فرق طور بينهما، وهو ثابت عند جميع النقاط. وفرق الطور الثابت، الذي يساوي 90 درجة بين هاتين الموجتين اللتين لهما نفس التردد، يعني أنهما مترابطتان. لكن إذا أضفنا موجة ثالثة لها نفس طور هذه الموجة هنا، فلن يمكننا القول إن كل هذه الموجات الضوئية الثلاث مترابطة لأنه على الرغم من أن الموجات الثلاث كلها تشترك في نفس التردد، فإنها لا تشترك في فرق طور ثابت.

لقد رأينا بالفعل أن لهاتين الموجتين فرق طور ثابتًا يساوي 90 درجة. لكن بما أن لهاتين الموجتين هنا نفس الطور، فإن فرق الطور لهما يساوي صفر درجة، ما يعني أن فرق الطور يتغير حسب أي موجتين نقيسهما؛ الأمر الذي يعني بدوره أن هذه الموجات الثلاث ليس لها فرق طور ثابت. إذا نظرنا إلى موجتين فقط وكان لهما نفس التردد، فهذا عادة يعني أن لهما فرق طور ثابتًا أيضًا. ومن ثم، قد لا يبدو فرق الطور الثابت ضروريًّا للغاية، لكن عند النظر إلى ثلاث موجات أو أكثر، فإنه يصبح ضروريًّا. وبذلك، فإن النظر إلى التردد فقط، كما تشير الإجابة (أ)، أمر غير صحيح.

إذن فالعبارة التي تعرف بشكل صحيح المقصود بمصطلح «الضوء المترابط» هي الخيار (هـ): تكون موجتان أو أكثر من الموجات الضوئية مترابطة إذا كان لها نفس التردد وفرق طور ثابت.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.