الفيزياء

نشاط عملي يوّضح آلية تكوين “نماذج مواريه” المتموجة

2011 الضوء واللون

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

نماذج مواريه آلية تكوين نماذج مواريه المتموجة الفيزياء

الأهداف:

1- تكوين "نماذج مواريه" المتموجة.

2- المقارنة بين "نماذج مواريه" المكوّنة من خطوط مستقيمة والأشكال الأخرى المتكونة من الدوائر.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– مشطان صغيران

– قلم رفيع

– ورق

– مسطرة

– آلة نسخ وأوراق استشفاف

– شبك رقيق من النوع الذي يُستخدم على النوافذ

 

خطوات العمل:

1- امسك المشطين باتجاه مصدر ضوئي (غير الشمس). حرك ببطء أحد المشطين أمام المشط الآخر. هل تستطيع أن تشاهد أشكال خطوط غير أسنان المشط؟

2– ارسم شكلاً مؤلفاً من خطوط سوداء أو دوائر متداخلة (انظر الصفحة 54) على ورقة بيضاء. انسخ هذا الشكل بواسطة آلة ناسخة (ناسخة فوتوغرافية) على ورقتي استشفاف، ثم ضعهما بشكل متراكب كي تكوّن "نماذج مواريه".

3– ضع قطعتين من شبك أو منخل النافذة بشكل متراكب على بعضهما، ولاحظ كيف يظهر "نماذج مواريه" داخلهما.

 

إذا واجهتَ صعوبة في رسم نماذج منمقةٍ لدوائر متحدة المركز أو خطوط متوازية، بإمكانك استعمال النماذج الموجودة في الأسفل.

قم بتصويرها على ورق شفاف (ورق استشفاف) ثم رتبها بأشكال متداخلة مختلفة لترى أنماط "نماذج مواريه" التي يمكنك الحصول عليها.

هناك طرق مختلفة لتشكيل "نماذج مواريه". إذا كان لديك مشط واحدة فقط، على سبيل المثال، ضع مرآة خلف المشط وحاول أن تكوّن شكلاً بأن تنظر من خلال أسنان المشط إلى الصورة المنعكسة.

 

كما أن بإمكانك أن تستعمل حيلة مشابهة لتكوين هذه الأشكال عن طريق شبك النافذة. .

ضع قطعة ورق بيضاء خلف شبك النافذة في يوم مُشمس، وسيكوّن الشبك "نماذج مواريه" من خلال الظل الذي يظهر على الورقة.

 

وتستطيع أيضاَ أن ترى "نماذج مواريه" المتموجة على الأقمشة القطنية الرقيقة الشبكية.

قم بطيّ قطعة قماش طيّاً واحداً وارفعها أمام الضوء ثم اسحب الطبقات بشكل دائري ببطء كي تجعل الشكل المتكون يتحرك أمام عينيك.

 

كيف أرسم دوائر متداخلة؟

أسهل طريقة لرسم مثل هذه الدوائر بصورة أنيقة ومرتّبة هي أن تقوم باستخدام برنامج حاسوبي للرسم.

ارسم دائرة كبيرة، وانسخها ثم الصقها فوق الدائرة الأولى، ثم قم بتصغير حجمها قليلاً. استمر في هذه العملية إلى أن تملأ الفراغ في الدائرة الكبيرة.

وإن لم تستطع الحصول على حاسوب أو آلة ناسخة، بإمكانك استعمال الفرجار والقلم لرسم الدوائر على ورق استشفاف.

 

تحليل النشاط:

تتشكل "نماذج مواريه" عن طريق التداخل.

وعلى عكس التداخل الذي شاهدناه في النشاط (2) الذي تكوّن من تداخل الموجات الضوئية، فإن "نماذج مواريه" تتكوّن عندما تتراكب أشكالٌ من الخطوط والنقاط.

وعندما تمرر الأمشاط فيما بينها، فإن أسنانها تخرج عن اصطفافها لتصبح غير منتظمة ثم تعود إلى حالتها المنتظمة.

 

وحالما تخرج أسنان المشط عن اصطفافها المنتظم، يتشكل النموذج. يكون الشكل في البداية مكوّناً من خطوط معتمة متراصّة، ثم لا تلبث هذه الخطوط أن تتباعد.

تتشكل النماذج على ورق الاستشفاف وشبك النافذة بالطريقة ذاتها.

فعندما حرّكتَ الصحائف المتداخلة فربما لاحظت أن الحزم الساطعة والمظلمة في "نموذج مواريه" كانت تتحرك بسرعة أكبر بكثير من الصحائف نفسها.

 

إن هذه الخاصية التي تمتاز بها "نماذج مواريه"، وهي تكبير الحركات الصغيرة، مفيدة جداً ويستخدمها المهندسون لكشف التصدعات والشقوق وغيرها من العيوب التصنيعية في أجنحة الطائرات والآلات الأخرى.

فإذا أصبح بالإمكان كشف مثل تلك العيوب في وقت مبكر، أمكن إصلاحها قبل أن تشكّل خطراً في وقت لاحق.

يقوم المهندس عن طريق استعمال أداة خاصة للرؤية بمقارنة الشكل الحقيقي للجسم مع قالب يمثل الشكل الأفضل لهذا الجسم.

 

وإذا ظهر "نموذج مواريه" عند تراكب الشكلين، يكتشف المهندس عندها أن هناك شقوقاً أو مناطق غائرة في ذلك الجسم غيّرت من معالمه الطبيعية.

ولكن يمكن أن تسبب "نماذج مواريه" بعض الإزعاج، فعندما يقوم عمال الطباعة بطبع الكتب، كالكتاب الذي بين أيدينا، فإنهم يصنعون الصور عن طريق المطابقة بين العديد من النقاط الدقيقة الملونة.

 

انظر إلى أي صورة في هذا الكتاب من خلال العدسة المُكبّرة وسترى أن تلك الصورة مكوّنةً من نقاط ذات ألوان أربعة فقط هي الأسود والأصفر والوردي والأزرق الفاتح، لذلك فإن أي صورة تتكوّن من أربعة أشكال متراكبة من النقاط.

ولمنع ظهور "نماذج مواريه" من الظهور بين النقاط، يقوم عمّال الطباعة بتقليب الصورة الأساسية بزوايا مختلفة لكل لون من الألوان الرئيسة الأربعة، وبهذه الطريقة يستطيع عمال الطباعة أن يمنعوا أي تداخل بين الألوان عند مطابقتها.

 

نموذج مواريه على العملة الورقية أيضاً

انظر بإمعان إلى عملة ورقية وسترى أشكالاً لدوائر متداخلة مطبوعة على الورقة.

هذه الأشكال تجعل من الصعب بالنسبة للمجرمين تزوير هذه العملة الورقية.

عند طباعة هذه العملة الورقية على آلة نسخ ملونة يظهر نموذج مواريه على الصورة المطبوعة، ما يجعلها عديمة النفع.

 

أوراق لعب وامضة

استخدم "نماذج مواريه" كي تجعل أوراق اللعب تومض أمام عينيك.

الخطوة الأولى هي أن تنسخ الشبكة السوداء بواسطة آلة ناسخة على ورقة استشفاف، ثم ضع الورقة ببطء فوق كل ورقة من أوراق اللعب بعد التأكد من أن الخطوط الموجودة على الشبكة في وضع عمودي.

سترى أن الشكل الملوّن على ورقة اللعب سيتمدد ويتقلص في كل مرة تمر الشبكة فوقها، ما يجعلها تبدو كما لو أنها تومض.