✓ درس 5.1 · كتاب الوزارة
إشعاع الجسم الأسود والانبعاث الحراري والكهروضوئي
الصف الثالث الثانوي
المدة 45 د
محتوى كامل
Black body, Planck, Wien, photoelectric, تجربة νc.
اضغط أي أداة — لتوليد اختبارات وفلاش كارد وملخصات وتجارب من الدرس تفاعلياً
Black body, Planck, Wien, photoelectric, تجربة νc.
✨ فيزياء · الفصل · ازدواجية الموجة والجسيم
إشعاع الجسم الأسود والانبعاث الحراري والكهروضوئي
Planck · Wien · Photon · Photoelectric ·
📖 الدرس
⏱ ~٤٥$ د
🔬 12 رسمًا
🧪 كهروضوئي
🎯
سوف تتعلم
- ✓يفسر إشعاع الجسم الأسود وقانوني Planck و Wien
- ✓يميز الفوتون والتكمية
- ✓يشرح التأثير الكهروضوئي ومعادلة أينشتEin
🌈
إشعاع الجسم الأسود — الطيف والمنحنى
استقر فهمنا حتى الآن عن الضوء على أنه موجات. الضوء المرئي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي — c = 3×10⁸ m/s.
الأجسام الساخنة تشع ضوءاً وحرارة: الشمس، الفحم، المصباح. شدة الإشعاع تختلف مع λ → منحنى Planck.
λ<sub>m</sub> يتناسب عكسياً مع T — قانون Wien. T<sub>☉</sub>=6000K → λ<sub>m</sub>≈0.5μm مرئي · ~40% مرئي.
مصباح 3000K → λ<sub>m</sub>≈1μm · ~20% مرئي · الباقي IR.
الفيزياء الكلاسيكية: I↑ مع f — لماذا I↓ عند f عالية؟ Planck 1900: تكمية.
⚛️
الجسم الأسود والفوتون — Planck
الجسم الأسود: ممتص وم emit م ideal · تجويف Cavity → إشعاع black body.
الإشعاع = quanta (photons) · E=nhν · h=6.625×10⁻³⁴ J·s.
ذرة تنتقل مستوى عال→منخفض → فوتون E=hν. فيض فوتونات = خواص موجية كلاسيكية.
🎮
استكشف — قانون Wien
🔬
تجربة الدرس — التأثير الكهروضوئي (CRT/خلية)
سطح معدني (كاثود) + مصدر ضوء بـ f متغير. قِس تيار كهروضوئي. تحقق: لا I تحت νc مهما زادت الشدة · فوق νc: I∝شدة · KE∝f وليس شدة · انطلاق لحظي.
1ضوء أحمر (ν<νc) — I=0
2ضوء أزرق/UV (ν>νc) — I>0
3↑شدة — ↑I (ν ثابت)
4↑f — ↑KE الإلكترونات
💡
التأثير الكهروضوئي — أينشتEin
CRT: تسخين → e⁻ · أو ضوء على كاثود → تيار (photoelectric).
كلاسيكياً: I∝شدة · KE∝شدة · انتظار زمن — كلها مخالفة للتجربة!
فعلياً: I=0 إذا ν<ν<sub>c</sub> · I∝شدة إذا ν>ν<sub>c</sub> · KE∝ν · لحظي.
أينشتEin 1921: فوتون hν يحرر e⁻ إذا hν>E<sub>w</sub> (دالة الشغل).
🛰️
تطبيقات — IR · Remote Sensing · Night Vision
الأرض T منخفض → λ<sub>m</sub>≈10μm IR · أقمار لاندسات · رؤية ليلية · تصوير حراري طبي.
Remote Sensing — مصر رائدة · ازدواجية موجة-جسيم.
🔬
الرسوم — 12 شكلًا
🔬تعريف: الجسم الأسود
- انظر عنصر التسخين الكهربي الموضح أدناه.
🔬تعريف: الجسم الأسود
- مع الوضع في اعتبارنا أن العديد من الأطوال الموجية للضوء غير مرئية لأعيننا، انظر إلى التمثيل البياني الذي يوضح كيف ينبعث الضوء من الأجسام السوداء عند درجات حرارة مختلفة.
🔬تعريف: الجسم الأسود
- وكما يوضح التمثيل البياني، فإن الطريقة التي يشع بها الجسم الأسود الطاقة تعتمد على درجة حرارته. يمكننا أن نفهم بشكل أفضل سبب اتِّخاذ منحنيات الإشعاع هذه الأشكال المحددة من خلال التف
🔬تعريف: الجسم الأسود
- على وجه التحديد، الأطوال الموجية التي يمكن تكوُّنها في التجويف هي الموجات التي إزاحتها تساوي صفرًا عند جدران التجويف.
🔬تعريف: الجسم الأسود
- على سبيل المثال، لاحظ طاقة جسم موضوع على سلم.
🔬تعريف: الجسم الأسود
- درس عالم فيزياء يُدعى ماكس بلانك أنظمة الجسم الأسود. وقارن بين كيفية إشعاع الأجسام السوداء إذا كانت طاقاتها غير مُكمَّمة، وكيفية إشعاعها إذا كانت مُكمَّمة. وفيما يلي تمثيل بياني له
🔬مثال ١: تحديد الأنماط الرنينية المسموح بها في تجويف
- أي من الموجات الكهرومغناطيسية الموضحة في الشكل لتجويفٍ تناظر نمطًا رنينيًّا ممكنًا للتجويف؟
🔬الحل
- لكي نكمل الفراغ في هذه الجملة بشكل صحيح، سيكون من المفيد أن نتذكر أن النمط الرنيني في تجويف يستوفي الشروط الحدية التي تستوفيها موجة موقوفة على حبل مثبت من الطرفين.
🔬مثال ٣: تحديد كيف يؤثر الطول الموجي على عدد أنماط التجويف
- توضح الأشكال (أ) و(ب) و(ج) أنماط الرنين في تجويف للموجات الكهرومغناطيسية التي تنبعث من نقطة في تجويف. بالنظر إلى الطول الموجي لموجة يمكنها أن تكون نمطًا رنينيًّا في تجويف وعدد الأن
🔬مثال ٤: تحديد المنحنى المناظر لمستويات طاقة الجسم الأسود مُكَمَّمة
- يوضح الشكل منحنيين، كل منهما يمثل طيف انبعاث الأشعة الكهرومغناطيسية المتوقع من جسم أسود حسب نموذج مختلف لإشعاع الجسم الأسود.
🔬worksheet_fig1_178156579690
- توضِّح الأشكال (أ)، (ب)، (ج) أنماط الرنين في تجويف للموجات الكهرومغناطيسية التي تنبعث من نقطة في تجويف. بالنظر إلى الطول الموجي لموجة يمكنها أن تُكَوِّن نمطًا رنينيًّا في تجويف وعد
🔬worksheet_fig1_292109519170
- يوضِّح التمثيل البياني منحنى يمثِّل طيف انبعاث الإشعاع الكهرومغناطيسي لجسم أسود قيمة طول موجة القمة له تساوي 𝜆.
🃏
المراجعة — بطاقات تذكّر (12)
اقلب البطاقة ثلاثية الأبعاد — وجه السؤال ثم الإجابة:
🏅
قائمة الإنجازات
📝
اختبر نفسك — ٦ أسئلة
أسئلة الفهم
٠ / ٦٠١
Wien: ↑T → λm
٠٢
PE: I=0 when:
٠٣
E photon =
٠٤
KE e⁻ ∝
٠٥
h =
٠٦
Ew = h?
➡️
الدرس القادم
💥
التالي: كومتون · λ=h/p · دي برولي