REVISION OF WAVES physic department

Waves :-are vibrationsاهتزازات that transfer energy from place to place without matter

المادة انتقال بدون الطاقة ينقل المادي الوسط في اضطراب هي الموجة The wavelength( λ ) الموجة .of a wave is the length of one complete cycle of a waveطول

متتاليتين قاعين أو قمتين بين المسافة هي الموجة طولThe frequency( f) is the number of complete cycles of a medium per a given amount of time

الثانية ) الزمن وحدة في الكاملة الموجات عدد هو )الترددThe period (T) الدوري اهتزازةof a wave is the time that it takes for one complete oscillationالزمن

واحدة كاملة دورة لعمل يلزم الذي الزمن هو الدوري الزمن The amplitude الموجة of a wave is the maximum amount of displacement of a particle on the سعة

medium from its rest position.استقراره موضع عن المهتز للجسم ازاحة اكبر هي السعة

Types of waves

1-Transverse waveمستعرضة موجة

2-Longitudinal wave

طولية موجة

Transverse waves, particles of the medium vibrate to and from in a direction perpendicular to the direction of energy transport

الاضطراب او الموجة اتجاه على عمودي اتجاه في تهتز ، الوسط جزيئات المستعرضة الموجةIn a longitudinal wave the particle displacement is parallel to the direction of wave propagation انتشار اتجاة يوازي باتجاه الجزيئات بها تتحرك التي هي الطولية الموجة الموجة

الدوري الزمن و التردد بين عكسية عالقة

A, B, C and D in the figure below represent particles in medium through which waves are passing continuously in the direction indicated by the arrow

Wave medium wavelength frequency period The amplitude Crest troughالوسط طول موجة

الموجةالزمن التردد

الدوريقمة السعة قاع

في A, B, C and Dالنقاط باستمرار فيه الموجات تتحرك حيث وسط في جسيمات تمثل الشكل في الموضحة. باألسهم الموضح االتجاه

A B C D • • • • • • • • • •Describe the motion of the particles A, B, C and D when the wave is الموجة تكون عندما الحركة صف

i. Transverse wave مستعرضة ii. Longitudinal waveطولية

Q1-Consider the diagram below in order to answer questions 1-3. الشكل على معتمدا األسئلة عن اجب

1. The wavelength of the wave in the diagram above is given by letter الموجة طول على الدال الحرف رمز ما

2. The amplitude of the wave in the diagram above is given by letter الموجة سعة على الدال الحرف رمز ما

3- how many complete cycle in the above diagram السابق الشكل في الكاملة الدورات عدد ما

Q2-.1- As the frequency of a wave increases, the period of the wave

الدوري للزمن يحدث ماذا التردد يزداد عندما

a. decreases b. increases c. remains the same

2-. Indicate the interval which represents one full wavelength.

كامل موجي طول تمثل التي الفترة هي ما

a.) A to C b). B to D c). A to G d).

Wave equation Speed = Wavelength • Frequency

v = f •

التردد = × الموجة طول الموجة سرعة

النها ثابتة تبقى الموجة سرعة اما اآلخر يقل احدهما زاد فإذا عكسية عالقة هي التردد و الموجة طول بين العالقةالناقل الوسط خواص على تعتمد

3-. As the wavelength of a wave in a uniform medium increases its frequency will

للتردد يحدث ماذا للموجة الموجي الطول يزداد عندما

a. decrease b. increase c. remain the same

4-As the wavelength of a wave in a uniform medium increases, its speed will

متجانس لوسط ألموجي الطول يزداد عندما الموجة لسرعة يحدث ماذا

a.) decrease b). Increase c.) Remain the same

5-. The speed of a wave depends upon على الموجة سرعة تعتمد

a). the wavelength. الموجي خصائص c) the properties of the medium. .الترددb). the frequency الطولالوسط

6-A source S generates circular waves on a lake. If the frequency of the source is 2.0 Hz and the wave speed is 5.0 m/s then the distance between adjacent wave crests is

بتردد موجات يولد ببركة ماء موجات سرعة 2.0مصدر و قمتين/ 5.0هرتز كل بين المسافة احسب ث، م( الموجي ( الطول متتاليتين

a. 0.20 m. b. 0.40 m. c. 1.25 m. d. 2.5 m. e. 10 m

7- What is the frequency of a water wave that has a speed of 0.4 meter per second and a wavelength of 0.02 meter? سرعة تمتلك والتي المياه موجة تردد هو موجة 0.4ما وطول ، الثانية في متر 0.02متر

a. 10 hertz. b. 20 hertz. c. 0.008 hertz. d. 0.5 hertz.

8- What is the amplitude of the wave in the diagram below? أدناه البياني الرسم في الموجة سعة هي ما

a. 0.03 m. b. 0.04 m. c. 0.05 m. d. 0.06 m

9. The wavelength of the wave in the diagram above (Question أعاله المخطط في للموجة الموجي الطول( السابق( السؤال )

a. 0.030 b. 0.040 c. 0.060 d. 0.080

10-The number of cycles of a periodic wave occurring per unit time is defined as a wave's

؟ هو الزمن وحدة في تحدث التي الدورية الموجة في الدورات عدد

a. wavelength. b. period. c. amplitude. d. frequency

11. What is the frequency of a wave that has a speed of 0.4 m/s and a wavelength of 0.020 meter?

بسرعة . تتحرك والتي موجة تردد هو موجة / 0.4ما وطول ث متر؟ 0.020م

a. 10 hertz. b. 20 hertz. c. 0.008 hertz. d. 0.5 hertz

12-A pendulum makes exactly 40 vibrations in 20.0 s. Its period is

يعمل في 40بندول هو 20.0اهتزازة الدوري الزمن فأن ثانية

a. 0.500 Hz. b. 0.500 s. c. 2.00 Hz. d. 2.00 s.

13-A period of 0.005 seconds would be equivalent to a frequency of هو الدوري الزمن كان 0.005اذاالتردد سيكون كم ثانية

a. 20 Hz b. 50 Hz c. 200 Hz d. 500 Hz

Q3-On the picture below, add the following features: التالية الميزات إليها إضف ، ادناه الصورة : في

Wavelength Amplitude Crest Trough Direction of disturbance

ألموجي الطول السعة القمة القاع االضطراب اتجاه

Q4-Sound wave has a wavelength of 5.5 meters as it travels through air at STP. What is the wavelength of this sound in a medium where its speed is 1324 m/s?

الموجي الطول لديها الصوتية هو . 5.5الموجة ما المعيارية الظروف في الهواء طريق عن ينتقل كما متر هي السرعة حيث وسط في الصوت لهذا الموجي ث / 1324الطول م

Reflection االنعكاسReflection occurs when a wave bounces ارتداد from the surface of an obstacle عائق .حاجز

بحاجز اصطدامها بعد الموجة ارتداد هو االنعكاس

None of the properties of a wave are changed by reflection. The wavelength, frequency, period and speed are same before and after reflection. The only change is the direction in which the wave is travelingThe angle of incidence = angle of reflection = الانعكاس زاوية السقوط , زاوية

------------ حاجزا؟ تضرب عندما للموجة يحدث ماذا , , الموجة تنعكس عندما السرعة و التردد الموجة طول من لكل يحدث ماذا

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

What happens when waves bounce offتضرب a barrier حاجز in a ripple tank األمواج ? حوضa) They are reflected.b) They are refracted.c( They are diffracted

ثابت طرف من الموجة انعكاس حر طرف من الموجة انعكاس

Which choice represents the correct reflected waveform?

 

1.1 A boy standing in front of a mirror can see himself. بسبب المرآة في نفسك تشاهد أنتRefraction االنكسار Reflection االنعكاس Diffraction الحيود

Write the correct word in the space اكمل الفراغات بكلمة مناسبةDirection االتجاه speedالسرعة Incident ساقط reflectedمنعكس equalمتساوي

After reflection, a wave has the same ……………..,…………….., and …………………..

it is only the ……………of the wave that has changed

For light (and other electromagnetic radiation) a flat shiny surface, like a plane mirror, is a good reflector.

معتمدا على الشكل المجاور اكملالفراغات ادناه

1-The light ray which hits the mirror is called the ……………. ray.-------- الشعاع الذي يضرب المرآة يسمى الشعاع2-The light ray which bounces off the mirror is called the …………… ray.-------- الشعاع الذي يرتد عن سطح المرآة يسمى3-The angle of incidence ………………. the angle of reflection,  i = r.4-The angle between the incident ray and the normal is called………………5-The angle between the reflected ray and the normal is called………………

Consider this diagram which angle أي تدلrefer to زاوية

1- Reflection angle االنعكاس زاوية2- Incident angle السقوط زاوية

After Reflection, has the Direction, Speed, Frequency or Wavelength Changed?الموجة طول الترددو و السرعة و االتجاه من لكل يحدث ماذا االنعكاس حدوث بعد

A ray of light is incident towards a plane mirror at an angle of 30-degrees with the mirror surface. What will be the angle of reflection?سقط شعاع كما تالحظ في الشكل كم ستكون

زاوية االنعكاس

STD F 21.1

Refraction االنكسارRefraction is the bending of light as it passes between materials of different optical density.

أخرى إلى مادة من انتقاله عند الضوء مسار تغير هو االنكسار

After refraction, the wave has the same Frequency but a different speed, wavelength and direction و الموجة طول و الموجة سرعة من كل يتغير لكن و يتغير ال الموجة تردد االنكسار بعد االتجاه

When does Refraction occur? متى يحدث االنكسارRefraction can occur when the speed of a wave changes, as it moves from one mediums to another

آخر إلى وسط من انتقالها عند الموجة سرعة تتغير عندما االنكسار يحدثAfter Refraction, has the Direction, Speed, Frequency or Wavelength Changed

, , عندما السرعة و التردد الموجة طول من لكل يحدث الموجة؟ تنكسر ماذا………………………………………………………………………………………………Why does Light travel at Different Speeds in Different Materials?

المختلفة المواد في مختلفة بسرعات الضوء ينتقل لماذا

because they have different …………….

Does light travel Faster in Air or in Glass? الضوء أسرع في الهواء أم الزجاجLight moves more slowly in glass than in air because glass is more dense.

The higher the density, the slower light travels.

What is a Normal?ما هو تعريف العمود

A line drawn at right angles to the boundary between the two media

When does Light Bend towards the Normal? من العمود مقتربمتى ينكسر الضوء

In going from a less dense medium (air) to a more dense medium (glass) light bends towards the normal كثافة أكبر وسط إلى كثافة اقل وسط من ينتقل عندما

When does Light Bend away from the Normal? عن العمود مبتعدمتى ينكسر الضوء

…………………………………………………………………………………………

Explanation for Refraction of Light الضوء انكسار حدوث سبب

The change in speed and wavelength at the boundary between two materials causes light to change direction. يتغير لذلك له الموجة طول يتغير و السرعة في تغير له يحدث اخر وسط الى الضوء ينتقل عندما

الضوء )اتجاه ينكسر(

النافذ الشعاع اتجاه وحدد المجاور الرسم أكمل

In each diagram, draw the "missing" ray (either incident or refracted) in order to appropriately show that the direction of bending is towards or away from the normal.

مبتعد أم العمود من مقترب هو هل موضحا الناقص الشعاع ارسم أمامك التي األشكال في

Refractive indexمعامل االنكسارDefinition: The ratio of the speed of light in vacuum to the speed of light in that material

هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في المادة

n= cV

C is the speed of light in a vacuum C = 3×108 m/s

C )سرعة الضوء في الهواء )الفراغ -:V سرعة الضوء في المادة :nمعامل : االنكسار

Q1-If the speed of light in the air is 3×108 m/s, and the refractive index of a piece of glass was (1.5), then the speed of light in that piece is:

احسب سرعة1.5 و معامل االنكسار للزجاج م/ث 108×3اذا كانت سرعة الضوء في الهواء الضوء في الزجاج

Is it possible for the refractive index of a medium to be less than 1? Explain

هل من الممكن ان يكون معامل االنكسار للمادة اقل من واحد

1. What is the speed of light in a medium having an absolute index of refraction of 2.3?2.3ما سرعة الضوء في وسط له معامل انكسار

a) 1.3 x 108 m/s b) 0.77 x 108 m/s c) 2.3 x 108 m/s d) 1.5 x 108 m/s

2. The speed of light in a material is 2.50 x 108 m/s. What is the absolute index of refraction of the material?

. فأن معاملx 108 m/s 2.50اذا كانت سرعة الضوء في مادة معينه هياالنكسار المطلق لهذه المادة هو

a) 2.50 b) 0.833 c) 7.50d) 1.20

Index of Refraction

Plug-in

Index of Refraction

Plug-in

9. The speed of light in a piece of plastic is 2.00 X 108 m/s. What is the absolute index of refraction of this plastic?

فأن معاملX 108 m/s 2.00اذا كانت سرعة الضوء في قطعة البالستك هي االنكسار المطلق للبالستيك هو\

a) 1.50 b) 1.00 c) 1.33d) 0.67

the study of the refraction of light as it crosses from one material into a second material yields a general relationship between the sines of the angle of incidence and the angle of refraction. This general relationship is expressed by the following equation:

θ1= angle of incidence زاوية السقوط θ2= angle of refractionزاوية االنكسار

n1= index of refraction of the incident medium ولمعامل انكسار الوسط األ

n2= index of refraction of the refractive mediumمعامل انكسار الوسط الثاني

This relationship between the angles of incidence and refraction and the indices of refraction of the two medium is known as Snell's Law.

العالقة التي تربط بين زاوية السقوط و زاوية االنكسار و معامالت االنكسارللوسطين يسمى قانون سنل

1 مالحظة :- معامل االنكسار للهواء يساوي

أمثلة على قانون سنلQ1-A ray of light in air is approaching the boundary with water at an angle of 52 degrees. Determine the angle of refraction of the light raygiven the refracted index for water 1.34

سقط شعاع ضوئي من الهواء باتجاه سطح الماء زاوية احسب مقدار كما في الشكل 520بزاوية

علما ان معامل االنكسار للماءاالنكسار في الماء 1.34

n1 sinθ1 = n2 sinθ2

Index of Refraction

Plug-in

Q2- Determine the angle of refraction for the following two refraction problems

حدد مقدار زاوية االنكسار عند سقوط الضوء من الزجاج التاجي إلى الماء الحظ معامالت االنكسار

للمادتين على الرسم

Q4-A light ray in air is incident on an air to glass boundary at an angle of 45o and is refracted in the glass of 30o with the normal. What is the index of refraction of the glass?

مع العمود اسم30 باتجاه قطعة زجاج فانكسر بزاوية 45سقط شعاع ضوئي من الهواء بزاوية معامل انكسار الزجاج

a. 2.13 b. 1.74 c. 1.23 d. 1.41

1. The diagram below shows a ray of light passing from medium X into air. What is the absolute index of refraction of medium X?

Xناه يبين مسار شعاع سقط من الوسط الشكل اد ؟Xالى الهواء ,ما هو معامل االنكسار للوسط

a) 1.73 b) 2 c) 0.5 d) 0.577

=+

=+

INTERFERENCE & SUPERPOSITION OF WAVESObjectives To use the principle of superposition of waves to answer the following questions:

1. What happens when two waves with the same frequency that are completely in phase interact? 2. What happens when two waves with the same frequency that are completely out of phase interact?

Interference is the combining of two or more waves to form a composite wave.واحدة مركبة موجة عنهما لينتج اكثر او موجتان التقاء هو التداخل

Two types of interference can result: التداخل انواعالبناء constructive interference- 1 التداخل

2- destructive interference الهدام التداخل

The principle of superposition of waves التراكب مبدأWhen two waves interfere, the resulting displacement of the medium at any location is the algebraic sum of the displacements of the individual waves at that same location.الموجات :- لكل الفردية السعات مجموع هي ما وسط في موجات التقاء عند الناتجة السعة التراكب مبدأWhat is the kind of interference of waves occurs in the following diagrams األشكال في التداخل نوع حددالتالية

Identify the wave produced when the two waves blow meet and overlap

c( Compare between constructive interference and destructive interference in terms of path difference and phase difference using the table below

بين في قارن المسار فرق و الطور فرق حيث من الهدام التداخل و البناء التداخل جدول

constructive interferenceالبناء التداخل

destructive interferenceالهدام التداخل

phase differenceالطور فرق

path differenceالمسار فرق

Several positions along the medium are labeled with a letter. Categorize each labeled position along the medium as being a position where either "constructive" or "destructive" interference occurs.

عبر حرف كل صنف معين، حرف بواسطة تعيينها تم ما، بوسط مختلفة مواقع لديكما باعتبار الوسط

في موقعه سيحدثتداخل " هدام" إما

" ؟ " بناء تداخل أو

G:- H:- I:- J:- K:-

L:- M:- N:- O:-

Constructive interference of waves occurs when two crests meet.( true or false )خطأ ( ) ام صح هدام تداخل يحدث بعضهما مع قمتان التقاء عند

Electromagnetic spectrum

الكهرومغناطيسي الطيف

12F.21.6 Explain electromagnetic radiation in terms of oscillating electric and magnetic fields and know that all electromagnetic waves travel with the same velocity in free space

It is a continuum of all electromagnetic waves arranged according to frequency and wavelength.التردد و الموجي الطول حسب مرتبة الكهرومغناطيسية الموجات جميع من متصل طيف هو

.) بالشكل) كما

التردد ويزداد ألموجي الطول يقل

Radio microwave infrared visible ultraviolet x- ray gamma ray

الراديوية الميكروويف الحمراء تحت المرئي فوق الضوء السينية األشعة غاما أشعة البنفسجية

التردد و يقل ألموجي الطول يزداد

Where C= f.λC: the speed of light الضوء الموجي λ: wavelength التردد f: frequency سرعة الطول

You should know that the Electromagnetic radiation have common characteristics.-: مثل مشتركة خواص لها الكهرومغناطيسية اإلشعاعات جميع

1( All travel at the same speed in a vacuum ‘‘free space’’.الفراغ (1 في السرعة بنفس تتحرك .m/sec = 3×108جميعها

2( All can undergo reflection, refraction diffraction and superposition.الحيود (2 و التداخل و االنكسار و االنعكاس لقانون تخضع جميعها

3( They are all transverse waves and transfer energy طاقة .(3 تحمل و مستعرضة موجات جميعها

4( All consist of oscillating perpendicular electric and magnetic fields.كما )(4 متعامدين مغناطيسي و كهربائي مجالين اهتزاز من تتكون جميعها

بالشكل(.

Questions1( Choose the correct answer:-

1. Which of the following types of electromagnetic radiation has the highest frequency? تردد؟ أعلى له التالية الكهرومغناطيسية الموجات من نوع أي

a) Gamma radiation b) Visible light c) Microwaves

2. Which of the following types of electromagnetic radiation has the longest wavelength? الموجات من نوع موجي؟ الكهرومغناطيسية أي طول أعلى له التالية

a) X-rays b) Microwaves c) Infra-red radiation

3. Which type of electromagnetic radiation travels at the greatest speed in a vacuum? الموجات من الفراغ؟ الكهرومغناطيسية أي في سرعة أعلى له التالية

a) Gamma radiation b) Radio waves c) They all travel at the same speed

4. Which of the following types of electromagnetic radiation has the shortest wavelength? الموجات من نوع موجي؟ الكهرومغناطيسية أي طول أقل له التالية

a) X-rays b) radio waves c) gamma ray

2( A TV channel broadcasts on a frequency of 85 MHz, calculate the wavelength of the electromagnetic wave broadcast on this channel if the speed of light is 3x108 m/s

تردد على تبث تليفزيونية للموجة MHz 85محطة الموجي الطول احسبهي الضوء سرعة كانت إذا القناة؟ هذه على تبث التي 3x108الكهرومغناطيسية

m/s.

What is the wavelength of visible light المرئي للضوء ألموجي الطول مقدار ?كمWhat is the wavelength of X- ray السينية لألشعة ألموجي الطول مقدار ?كم

A wave transfers تنقل الموجة a) Moleculesالجزيئات b) Energy الطاقة c) Matter المادة c) Force القوة

The electromagnetic spectrum in order of increasing frequencies can be represented as shown:التردد حسب على تصاعديا مرتبة التالية الكهرومغناطيسية الموجات

RadioMicrowave XVisibleUltravioletYGamma - ray

a) Identify the types of radiation marked X and Y. بـ المحددة الموجات من كل نوع حددb) What can you say about their speed in vacuum? الفضاء في سرعتها عن رأيك ما

Write the all parts of the electromagnetic spectrum in descending order starting from low frequency wave موجي تردد اقل من مبتدئ تنازليا الكهرومغناطيسي الطيف أجزاء اكتب

Electromagnetic spectrumالكهرومغناطيسي الطيف

Some uses of electromagnetic waves: الكهرومغناطيسية األشعة استخدامات بعضاإلشعاع usesاالستخدام نوع

dangersاإلخطار Gamma Rays

غاما اشعةRadiotherapy, streilise surgical equipments

اإلشعاع السرطان عالج و الجراحية األدوات تعقيم

cancer and mutations deep in the bodyتسبب منها الزائدة الجرعة

وراثية تغيرات و السرطانX- Rays

السينية األشعة

Medical scanning for broken bones and to inspect luggage in airport security

في الحقائب فحص و العظام كسور عن الكشفالمطارات

cancer and mutations deep in the bodyتسبب منها الزائدة الجرعةوراثية تغيرات و السرطان

Ultra Violet (UV)البنفسجية فوق

Security marking للعملة التزوير كشف

Insect capture الحشرات صيد

skin cancer and cataractsعدسة إعتام و الجلد سرطان

العينVisible Light

المرئي الضوءالضوئية seeingالرؤيا باأللياف الرسائل opticalوإرسال

fibers Photography التصوير

Very bright light can damage the retinaالعين شبكية تتلف الشديدة اإلضاءة

Infra Red (IR)تحت األشعة

الحمراء See in the dark Remote control devices for TV

بعد عن التحكم اجهزة الظالم في التصوير و الرؤياالتلفاز في

High intensity can burn the skin and retinaالجلد في حروق تسبب العالية الشدة

Microwavesالميكروويف أمواج

و النقالة للهواتف الصناعية األقمار عبر االتصاالتالطبخ

الحية الخاليا قتل

Radio waves األمواج

الراديوية

Communicationاإلذاعية االتصاالت

All electromagnetic waves travel at the speed of light (C = 3 x 108 m/s).الضوء ( بسرعة تسير الكهرومغناطيسية الموجات ).C = 3 x 108 m/sجميع

C = f λC: the speed of light, الضوء λ: wave , الترددf: frequency سرعة

length الموجي الطول

Questions

1. Which type of radiation used in medical examination الطبي ? الفحص

2. Which type of radiation used in sterilization التعقيم?

3. Which type of electromagnetic radiation can be used to check luggage in airports?

المطارات في الركاب حقائب عن الكشف في يستخدم االشعاع من نوع أيa(X-rays b(Microwaves c(Infra-red radiation

4. Ultraviolet light can be used: في تستخدم ان يمكن البنفسجية فوق االشعةa(To cook food b(For mobile phone communications c(For fluorescent lights

Solve the following1) Radio station with a frequency of 68x104 Hz calculate its wavelength if its speed is 3x108 m/s.

ترددها راديو الموجة ,68x104 Hzمحطة سرعة كانت إذا عليه تبث التي الموجي الطول .3x108 m/sاحسب

2) Radio station with a wavelength of 25x103 m, calculate the frequency.راديو موجي محطة طول على المحطة, 25x103 mتبث عليه تبث الذي التردد الموجة احسب سرعة كانت إذا

3x108 m/s.

Match between the usage and the suitable type of wave المناسبة المستخدمة الموجة نوع و االستخدام بين صل

CommunicationX – ray

These waves are used to inspect luggage in airport securityGamma ray

Emitted by the laser in CD & DVD drivesInfra red

The waves used for TV remote controls Radio waves

Used for mobile phones and radarVisible light

These waves have the longest wavelength in EM spectrumMicrowaves

The highest frequency wave in the EM spectrumUltra violet