الفيزياء

1. 1.

   لموجة منتقلة تردد 250 Hz وطول موجي 1.20 m. أوجد سرعتها وزمنها الدوري إلى 3 أرقام معنوية.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. التردد عدد الدورات في الثانية والطول الموجي مسافة كل دورة؛ حاصل ضربهما مسافة في الثانية.
   2. يعطي مقلوب التردد زمن الدورة دون استخدام الطول الموجي.

   نقاط التصحيح

   • v = f lambda.
   • v = 300 m s^-1 (3 أرقام معنوية).
   • T = 1/f = 0.00400 s.

   ملاحظة الفاحص: يُقاس الزمن الدوري بالثواني لا بالهرتز.

2. 2.

   تفصل بين نقطتين على موجة منتقلة مسافة 0.150 m في اتجاه الانتشار والطول الموجي 0.600 m. أوجد فرق الطور بالراديان واشرح هل هما متعاكستا الطور.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. الفصل ربع طول موجي فيوافق ربع دورة طور كاملة.
   2. يتطلب تعاكس الطور نصف طول موجي أو مضاعفاً فردياً له.

   نقاط التصحيح

   • فرق الطور = 2pi delta x/lambda.
   • الفرق pi/2 rad.
   • ليستا متعاكستي الطور؛ يتطلب تعاكس الطور pi rad بترديد 2pi.

   ملاحظة الفاحص: يعطي ربع الطول الموجي pi/2 لا pi.

3. 3.

   خيط مثبت الطرفين طوله 0.800 m وشده 64.0 N وكتلته لكل وحدة طول 0.0100 kg m^-1. أوجد تردد التوافق الثالث وعدد البطون وافترض شداً منتظماً.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. تتلاءم ثلاثة أنصاف أطوال موجية مع الخيط لذا lambda3 = 2L/3.
   2. استخدم الكثافة الخطية لا كتلة الخيط الكلية في معادلة السرعة.

   نقاط التصحيح

   • سرعة الموجة sqrt(T/mu) = 80.0 m s^-1.
   • f3 = 3v/(2L) = 150 Hz (3 أرقام معنوية).
   • توجد 3 بطون وعقدتان عند الطرفين.

   ملاحظة الفاحص: التوافق الثالث ليس النغمة الفوقية الثالثة.

4. 4.

   يمر ضوء مترابط بطول موجي 600 nm عبر شقين بينهما 0.300 mm إلى شاشة تبعد 2.00 m. أوجد تباعد الأهداب واذكر التقريب وشرط الترابط المستخدمين.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يختلف فرق المسار بين هدبين مضيئين متجاورين بطول موجي واحد.
   2. عند الزوايا الصغيرة يقارب sin theta وtan theta النسبة y/D مما يعطي صيغة التباعد الخطية.

   نقاط التصحيح

   • استخدم w = lambda D/d مع lambda = 6.00e-7 m وd = 3.00e-4 m.
   • التباعد 0.00400 m = 4.00 mm (3 أرقام معنوية).
   • استخدم زوايا صغيرة وفرق طور ثابتاً بين مصدرين متساويي التردد.

   ملاحظة الفاحص: حوّل النانومتر والمليمتر كليهما إلى المتر قبل التعويض.

5. 5.

   لمحزوز 500 خط لكل mm ويسقط عليه عمودياً ضوء أحادي اللون بطول موجي 650 nm. أوجد زاوية الحيود من الرتبة الثانية وأكبر رتبة ممكنة إلى 3 أرقام معنوية حيث يلزم.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يجب قلب كثافة الخطوط للحصول على الفصل؛ 500 خط/mm تعني 500000 خط/m.
   2. يجب أن تكون الرتبة عدداً صحيحاً مع |sin theta| <= 1؛ تقريب 3.0769 للأعلى يتطلب جيباً مستحيلاً.

   نقاط التصحيح

   • تباعد المحزوز d = 1/(500000) = 2.00e-6 m.
   • sin theta2 = 2lambda/d = 0.650 لذا theta2 = 40.5 درجة.
   • n <= d/lambda = 3.0769... لذا أكبر رتبة 3.

   ملاحظة الفاحص: استخدم arcsin للزاوية والجزء الصحيح الأدنى لحد الرتبة.

6. 6.

   يمر ضوء غير مستقطب شدته 80.0 W m^-2 عبر مستقطبات مثالية محاورها 0 و30 و90 درجة بالنسبة لمرجع ثابت. أوجد الشدة النهائية وقارن بإزالة المستقطب الأوسط.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. يغير كل مستقطب اتجاه استقطاب الضوء المنقول إلى محوره.
   2. يرى المستقطب الأخير ضوءاً عند 30 درجة لذا زاويته النسبية 60 لا 90؛ يتيح إدخال العنصر الأوسط انتقالاً غير صفري.

   نقاط التصحيح

   • ينقل المستقطب الأول النصف: 40.0 W m^-2.
   • طبق الزاويتين النسبيتين المتتاليتين: I = 40.0 cos^2(30 درجة) cos^2(60 درجة) = 7.50 W m^-2.
   • دون المستقطب الأوسط لا ينقل الزوج المتعامد ضوءاً في الحالة المثالية.

   ملاحظة الفاحص: يستخدم قانون مالوس الزاوية بين محورين متتاليين لا كل زاوية مطلقة.

أسئلة تدريبية أصلية غير رسمية من SubjectScout، وليست أسئلة أوراق سابقة رسمية.