ملف تدريبي: تأثير دوبلر النسبي

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب التغيُّر في التردُّد والطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي نتيجةً للحركة النسبية للمصدر والراصد.

س١:

تُرسِل سفينة فضاء تتحرَّك من الأرض إلى ألفا سنتوري إشارةً عبر جهاز إرسال واستقبال إلى الأرض كل ساعة. تتحرَّك سفينة الفضاء بسرعة 0.6𝑐 بالنسبة إلى الأرض، وتردُّد الموجات هو 10 MHz في الإطار الساكن لسفينة الفضاء. ما تردُّد الموجات في الإطار الساكن للأرض؟

س٢:

يبلغ تردُّد خط انبعاث في طيف الضوء الصادر عن أحد النجوم 2.00×10 Hz في الإطار الساكن لمعمل على الأرض. يتحرَّك النجم مبتعدًا عن كوكب الأرض بسرعة 0.02𝑐. كم كان تردُّد خط الانبعاث في الإطار الساكن للنجم؟ تجاهَلْ تأثير الانزياح الكوني نحو الأحمر. قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 1 . 9 2 × 1 0 Hz
  • ب 2 . 0 0 × 1 0 Hz
  • ج 2 . 0 4 × 1 0 Hz
  • د 1 . 9 6 × 1 0 Hz
  • ه 2 . 0 8 × 1 0 Hz

س٣:

جسمٌ ينبعث منه ضوء له طول موجي معين، يتحرَّك باتجاه راصد بسرعة 0.95𝑐. يرى الراصد ضوءًا طوله الموجي 200 nm صادرًا من الجسم. ما الطول الموجي للضوء المنبعث من الجسم؟ أوجد الإجابة لأقرب 3 أرقام معنوية.

س٤:

في طيف الضوء الصادر من نجم، وُجد أن خط الانبعاث Hα يزاح باتجاه النهاية الحمراء للطيف. في الإطار الساكن‎ للجسم الذي ينتج الضوء، تردُّد الخط 𝛼H يساوي 4.57×10 Hz. في الإطار الساكن للأرض، يظهر خط الانبعاث 𝛼H بتردُّد 4.35×10 Hz. إذا كان هذا الانزياح نحو الأحمر يرجع بالكامل إلى الحركة النسبية للنجم بالنسبة إلى الأرض، فما السرعة التي يبتعد بها النجم عن الأرض؟ قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية على صورة مضاعف لسرعة الضوء.

  • أ 0 . 0 2 4 7 𝑐
  • ب 0 . 1 5 7 𝑐
  • ج 0 . 0 3 7 0 𝑐
  • د 0 . 2 2 2 𝑐
  • ه 0 . 0 4 9 3 𝑐

س٥:

عند قيادة السيارة بسرعة كافية باتجاه ضوء أحمر، وبسبب تأثير دوبلر النسبي، سيبدو باللون الأخضر. عند قيادة السيارة على طريق بسرعة كافية باتجاه إشارة مرور، حينئذٍ وبدلًا من رؤية الضوء الأحمر، سيراه قائد السيارة ضوءًا أخضر. ما السرعة التي ينبغي لقائد السيارة القيادة بها لكي يَظهر الضوء الأحمر الذي طوله الموجي 650 nm باللون الأخضر الذي طوله الموجي 520 nm؟ أوجد الإجابة، بوحدة kilometres per hour، لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 5 . 0 6 × 1 0 km/h
  • ب 3 . 6 0 × 1 0 km/h
  • ج 1 . 2 0 × 1 0 km/h
  • د 1 . 4 1 × 1 0 km/h
  • ه 2 . 3 7 × 1 0 km/h

س٦:

سفينة فضاء تسافر من الأرض إلى نجم إيبسيلون إيريداني. كل ساعة، ترسل سفينة الفضاء إشارة جهاز إرسال واستقبال إلى الأرض. ما السرعة التي يجب أن تتحرك بها سفينة الفضاء بالنسبة إلى الأرض حتى يساوي تردد الإشارة في الإطار الساكن للأرض 13 من تردد الإشارة في الإطار الساكن لسفينة الفضاء؟

  • أ 0 . 8 𝑐
  • ب 0 . 7 𝑐
  • ج 0 . 6 𝑐
  • د 0 . 5 𝑐
  • ه 0 . 9 𝑐

س٧:

الطول الموجي لخط الانبعاث 𝛽-H يساوي 486 nm، في الإطار الساكن للجسم الذي يُنتِج هذا الخط. في طيف الضوء القادم من أحد النجوم، وُجِدَ الخط 𝛽-H عند الطول الموجي 489 nm.

هل النجم يتحرَّك في اتجاه الأرض أم مُبتعِدًا عنها؟

  • أفي اتجاه الأرض
  • بمُبتعِدًا عن الأرض

ما السرعة التي يتحرَّك بها النجم بالنسبة إلى الأرض؟ اكتب إجابتك في صورة مضاعف لسرعة الضوء لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 0 . 0 0 5 4 6 𝑐
  • ب 0 . 0 0 6 1 5 𝑐
  • ج 0 . 0 5 5 5 𝑐
  • د 0 . 0 0 3 0 8 𝑐
  • ه 0 . 0 0 7 8 4 𝑐

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