فيزياء متقدمة – دوائر التيار المتردد والتصوير الطبي وفيزياء الكم

ماذا تعرض

تعرض المحاكاة جنبًا إلى جنب ثلاثة موضوعات من الفيزياء التطبيقية والحديثة. موضوع التيار المتردد دائرة RLC على التوالي: تزداد المفاعلة الحثية ωL وتتناقص المفاعلة السعوية 1/(ωC) بزيادة التردد، وعند f₀ = 1/(2π√(LC)) تتساويان فيلغي أثر كل منهما الأخرى، فتصبح المعاوقة مساوية لـ R ويبلغ التيار قيمته العظمى متفقًا في الطور مع الجهد. ويطبق الموضوع الطبي قانون الامتصاص الأسي للأشعة السينية I = I₀e^(−μx) وتوقيت صدى الموجات فوق الصوتية t = 2d/v. أما موضوع الكم فيعرض الظاهرة الكهروضوئية: لا تنبعث الإلكترونات إلا إذا تجاوزت طاقة الفوتون hc/λ دالة الشغل للفلز.

طريقة الاستخدام

اختر موضوعًا من الألسنة. في «التيار المتردد» اسحب على المنحنى لتغيير التردد وراقب مخطط المتجهات الطورية ومنحنى I–f، ثم اضغط «ضبط على تردد الرنين»؛ وغيّر «مقاومة الدائرة R» لمقارنة أشكال القمة. في «التشخيص الطبي» استخدم «إلى الموجات فوق الصوتية» و«إلى الأشعة السينية» للمقارنة بين الطريقتين. في «فيزياء الكم» اسحب لتغيير الطول الموجي، واضغط «تغيير الفلز» للمقارنة بين البوتاسيوم والزنك والفضة.

المعاملات القابلة للتغيير

• الموضوع الحالي 1. التيار المتردد (دائرة RLC), 2. الفيزياء في التشخيص الطبي, 3. فيزياء الكم (الظاهرة الكهروضوئية)
• تردد التيار المتردد 10–200 Hz
• مقاومة الدائرة R 5–200 Ω
• طريقة التشخيص التصوير بالأشعة السينية (امتصاص الأشعة السينية), الموجات فوق الصوتية (انعكاس الموجات الصوتية)
• الطول الموجي للضوء الساقط على الفلز 200–700 nm
• فلز المهبط البوتاسيوم (دالة الشغل 2.25 eV), الزنك (دالة الشغل 4.30 eV), الفضة (دالة الشغل 4.78 eV)

أسئلة للاستكشاف

1. عند تردد الرنين، ما فرق الطور بين u وi، ولماذا تكون شدة التيار أكبر ما يمكن؟
2. كيف تؤثر زيادة R في ارتفاع القمة وحدّتها على منحنى I–f؟
3. أيّ من البوتاسيوم والزنك والفضة يبعث إلكترونات عند ضوء طوله الموجي 400 nm، وما الطول الموجي الحرج لكل منها؟