نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل مقدمات الموجات لأربع موجات ضوئية متطابقة تتحرك في الماء، ثم تنتقل إلى أربع مواد أخرى. ما المادة الأعلى كثافة؟ ما المادة الأقرب كثافة إلى الماء؟ ما المادة الأقل كثافة من الماء؟
في هذا الشكل، نلاحظ أن مقدمات الموجات لهذه الموجات الضوئية ممثلة بمجموعة من المستقيمات المتوازية. تتحرك كل موجة من الموجات الضوئية الأربع في الماء، ثم تتداخل بعد ذلك مع إحدى المواد الأربع. يمكننا ملاحظة الطريقة التي تؤثر بها مادة معينة في هذه الموجة الضوئية من خلال ملاحظة المسافة بين مقدمات الموجات داخل هذه المادة. نلاحظ أن مقدمات الموجات أكثر انضغاطًا بالنسبة إلى بعض المواد، وأكثر تباعدًا بالنسبة إلى مواد أخرى.
في الجزء الأول من هذا السؤال، نريد تحديد أي من هذه المواد الأربع (أ)، أم (ب)، أم (ج)، أم (د) الأعلى كثافة. ولمساعدتنا في معرفة ذلك، دعونا نتذكر أنه مع تحرك الموجة إلى وسط أكثر كثافة، يقل طولها الموجي. في هذا الشكل، يظهر الطول الموجي المنخفض في صورة مقدمات موجات أكثر تقاربًا. ومن ثم، فإن المادة التي تكون فيها مقدمات الموجات أكثر تقاربًا هي المادة الأعلى كثافة. وبمقارنة المسافات بين مقدمات الموجات في الخيارات (أ) و(ب) و(ج) و(د)، نجد أن مقدمات الموجات المتتالية تفصل بينها أصغر مسافة في المادة (ب). إذن، المادة (ب) هي الأعلى كثافة.
لننتقل بعد ذلك إلى تحديد المادة الأقرب كثافة إلى الماء. من بين المواد الأربع، هذه المادة هي التي تكون فيها المسافة بين مقدمات الموجات أقرب إلى المسافة بين مقدمات الموجات في الماء. وبالرغم من أنه لا يبدو أن أيًّا من هذه المواد ذات مسافة بين مقدمات الموجات تتساوى تمامًا مع المسافة بين مقدمات الموجات في الماء، فإن المادة (ج) تبدو الأقرب. ولأن المسافة بين الأطوال الموجية المتتالية تتغير قليلًا أثناء انتقال الموجة من الماء إلى المادة (ج) دون جميع المواد، نعلم بذلك أن المادة (ج) هي المادة الأقرب كثافة إلى الماء.
وأخيرًا، لنفكر في تحديد المادة الأقل كثافة من الماء. إذا قل الطول الموجي لموجة أثناء تحركها في وسط أكثر كثافة، فبالمثل؛ سيزداد طولها الموجي أثناء تحركها في وسط أقل كثافة. هذه الزيادة في الطول الموجي تعني زيادة المسافات بين مقدمات الموجات المتتالية. والمادة الوحيدة التي نلاحظ فيها وجود مقدمات موجات متتالية تفصلها بوضوح مسافة أكبر من المسافة بين مقدمات الموجات في الماء هي المادة (د). هذه إذن هي إجابة الجزء الأخير من السؤال. ومن ثم، تكون المادة الأقل كثافة من الماء هي المادة (د).
