فيزياء (3): مسائل تدريبية على درس الطبيعة الموجية للضوء

بسم الله الرحمن الرحيم 

س13/ص28: ينظر فلكي إلى طيف مجرة، فيجد.أن هناك خطّاً لِطيف الأكسجين بالطول الموجي 525nm في حين أن القيمة المقيسة في المختبر تساوي 513nm، احسب سرعة المجرة بالنسبة للأرض، ووضح ما إذا كانت المجرة تتحرك مقتربة من الأرض أم مبتعدة عنها، وكيف تعرف ذلك؟

ج13:

1. الشرح: المجرة تبتعد عن الأرض، وذلك لأن الطول الموجي الذي قاسه الفلكي كان أكبر من الطول الموجي المُقاس، وبما أن الزياد في المسافة بين المشاهد (الراصد) والجسم (المرصود) تؤدي إلى زيادة في الطول الموجي، فنستنتج أن الجسم يبتعد لأن الطول الموجي يزيد.
2. الحل:

المعطيات:

المراقبλ = 525 nm.

λ = 513 nm.

c = 3 × 10⁸.

القانون:

المراقب λ-λ = v/c × λ

تعديل القانون حسب المطلوب (v):

v = c ((المراقبλ-λ)/λ)

التعويض:

v = 3×10⁸((525-513)/513)

الناتج:

v = 7017543.86 m/s

المجرة تبتعد عن الأرض بسرعة  7017543.86m/s (المجرة تبتعد؛ لأن الطول الموجي يزداد).

ملاحظة:

 لم نحتج إلى التحويل من nm إلى m لأن الطول الموجي مقسوم على طول موجي بنفس الوحدة، nm/nm = 1.