Grade 10 Advanced Physics · 2026–2027

العراب

Quick Revision

مراجعة مركزة للفصل الدراسي الأول

20 exam questions · 200 practice questions

Bilingual questions & conceptual answers · English calculations

شرح وأسئلة وإجابات نظرية باللغتين · الحسابات بالإنجليزي

الأستاذ أحمد اليازوري

0506428618

Reference

Contents & Constants

Topic	Exam row(s)	Questions
01 · Reflection of Light	1	10
02 · Plane-Mirror Images	2	10
03 · Concave-Mirror Ray Diagrams	3	10
04 · Spherical-Mirror Calculations	4	10
05 · Image Experiments & Magnification	5	10
06 · Refractive Index	6	10
07 · Critical Angle & Total Internal Reflection	7	10
08 · Dispersion in a Prism	8	10
09 · Mirages & Rainbows	9	10
10 · Concave-Lens Ray Diagrams	10	10
11 · Lens Aberrations	11	10
12 · Myopia & Hyperopia	12	10
13 · Double-Slit Interference	13	10
14 · Thin-Film Interference	14	10
15 · Reflection Gratings	15	10
16 · Grating Spectroscopes	16	10
17 · Reflection & Convex Mirrors	17	10
18 · Refraction & Thin-Lens Calculations	18	10
19 · Double-Slit Fringes & Wavelength	19	10
20 · Single-Slit Diffraction & Gratings	20	10

c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹ · nair ≈ 1.00

1 nm = 10⁻⁹ m · 1 μm = 10⁻⁶ m · 1 mm = 10⁻³ m

Angles are measured from the normal unless stated otherwise.

do, di: object/image distances (textbook xo, xi). M: signed magnification.

Use constants provided in the question when different. Use consistent distance units and the stated optical sign convention.

Scope: supplied 10A_Haykal.pdf, Term 1 2026–2027. Textbook printed pages 4–35 and 42–56. Each exam question has its own outcomes and ten practice questions.

لكل سؤال في الهيكل نواتجه وعشرة أسئلة تدريبية، مرقمة برقم سؤال الهيكل ثم رقم التدريب.

Done

Exam Question 01 · Quick revision

Reflection of Light

انعكاس الضوء

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Distinguish diffuse and specular reflection with examples.	التمييز بين الانعكاس المنتظم والمنتشر مع أمثلة.
2. Apply the law of reflection in ray diagrams and calculations.	تطبيق قانون الانعكاس في مخططات الأشعة والحسابات.

Quick Notes خلاصة الشرح

A smooth surface gives specular reflection; a rough surface scatters rays because local normals differ. Both obey the reflection law.	يعطي السطح الأملس انعكاسًا منتظمًا، والخشن يشتت الأشعة لاختلاف الأعمدة المحلية. كلاهما يحقق قانون الانعكاس.
Measure incidence and reflection angles from the normal, not the surface.	تقاس زاويتا السقوط والانعكاس من العمود على السطح، لا من السطح.

θi = θr

10 Practice Questions

1.1 Distinguish specular reflection from diffuse reflection.

ميّز الانعكاس المنتظم من المنتشر.

My answer

Show solution

1.1 Specular reflection sends parallel incident rays in one common reflected direction; diffuse reflection sends them in different directions.

يرسل المنتظم الأشعة المتوازية في اتجاه انعكاس مشترك، بينما يرسلها المنتشر في اتجاهات مختلفة.

1.2 Classify reflection from a polished mirror and from rough paper.

صنّف انعكاس الضوء عن مرآة مصقولة وورقة خشنة.

My answer

Show solution

1.2 Polished mirror: specular. Rough paper: diffuse.

المرآة المصقولة: منتظم. الورقة الخشنة: منتشر.

1.3 Does diffuse reflection violate θi = θr? Explain.

هل يخالف الانعكاس المنتشر العلاقة θi = θr؟ فسّر.

My answer

Show solution

1.3 No. Each ray obeys the law relative to the local surface normal.

لا؛ يحقق كل شعاع القانون بالنسبة للعمود المحلي على السطح.

1.4 Why is an image clearer in still water than in rippling water?

لماذا تكون الصورة أوضح في الماء الساكن منها في الماء المتموج؟

My answer

Show solution

1.4 Ripples change the local surface directions and disrupt the orderly reflection forming the image.

تغيّر التموجات اتجاهات السطح المحلية فتفسد انتظام الأشعة المكوِّنة للصورة.

1.5 A ray strikes a mirror at 35° to the normal. Find its reflection angle.

يسقط شعاع على مرآة بزاوية 35° مع العمود. أوجد زاوية الانعكاس.

My answer

Show solution

1.5 θr = θi = 35°

1.6 A ray makes 25° with the mirror surface. Find incidence and reflection angles.

يصنع شعاع زاوية 25° مع سطح المرآة. أوجد زاويتي السقوط والانعكاس.

My answer

Show solution

1.6 θi = 90° − 25° = 65°
θr = 65°

1.7 The angle between the incident and reflected ray arms is 100°. Find θi.

الزاوية بين ذراعي الشعاع الساقط والمنعكس 100°. أوجد θi.

My answer

Show solution

1.7 2θi = 100° ⇒ θi = 100°2 = 50°

1.8 A ray arrives along the normal. Describe the reflected path.

يصل شعاع على امتداد العمود. صف مساره المنعكس.

My answer

Show solution

1.8 It retraces the incoming path: both angles are zero.

يعود على المسار نفسه؛ فالزاويتان صفر.

1.9 Sketch reflection for θi = 40°, marking the normal and the reflected ray on its opposite side.

ارسم انعكاسًا عند θi = 40°، موضحًا العمود والشعاع المنعكس على الجهة المقابلة منه.

My answer

Show solution

1.9 Draw the normal perpendicular to the mirror; draw incident and reflected ray arms at 40° on opposite sides of that normal.

ارسم العمود عموديًا على المرآة، وذراعي السقوط والانعكاس بزاوية 40° على جانبيه المتقابلين.

1.10 A student measures a 60° reflected angle from the surface and reports θr = 60°. Correct the result.

قاس طالب زاوية 60° للشعاع المنعكس من السطح، وكتب θr = 60°. صحح النتيجة.

My answer

Show solution

1.10 θr = 90° − 60° = 30°; θi = 30°

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 02 · Quick revision

Plane-Mirror Images

صور المرآة المستوية

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Locate a plane-mirror image with a ray diagram and state its properties.	تحديد صورة المرآة المستوية بمخطط أشعة وذكر صفاتها.
2. Relate object/image positions and heights mathematically.	تمثيل العلاقة بين موضعي الجسم والصورة وارتفاعيهما رياضيًا.

Quick Notes خلاصة الشرح

A plane-mirror image is virtual, upright and the same size. It lies as far behind the mirror as the object is in front.	صورة المرآة المستوية وهمية ومعتدلة ومساوية للجسم حجمًا. بعدها خلف المرآة يساوي بعد الجسم أمامها.
Backward extensions meet at the image; actual reflected rays do not meet there.	تلتقي امتدادات الأشعة الخلفية عند الصورة؛ ولا تلتقي الأشعة المنعكسة فعليًا هناك.

di = −do; hi = ho; M = +1

Textbook optical ray diagram — Source: supplied Physics Grade 10 Advanced textbook, p. 5. رسم من الكتاب

10 Practice Questions

2.1 Describe the type, orientation and size of a plane-mirror image.

صف نوع صورة المرآة المستوية واتجاهها وحجمها.

My answer

Show solution

2.1 Virtual, upright and equal in size to the object.

وهمية ومعتدلة ومساوية للجسم حجمًا.

2.2 An object is 0.80 m in front of a plane mirror. Find signed image distance.

جسم على بعد 0.80 m أمام مرآة مستوية. أوجد بعد الصورة بإشارته.

My answer

Show solution

2.2 di = −do = −0.80 m

2.3 A 6.0 cm object is viewed in a plane mirror. Find image height and magnification.

يُرى جسم ارتفاعه 6.0 cm في مرآة مستوية. أوجد ارتفاع الصورة والتكبير.

My answer

Show solution

2.3 hi = 6.0 cm; M = +1

2.4 A person stands 1.5 m from a mirror. Find the distance between the person and their image.

يقف شخص على بعد 1.5 m من مرآة. أوجد المسافة بينه وبين صورته.

My answer

Show solution

2.4 Separation = 2do = 2 × 1.5 = 3.0 m

2.5 An object moves 0.20 m toward a fixed plane mirror. How far does the image move, and in what direction?

يتحرك جسم 0.20 m نحو مرآة مستوية ثابتة. كم تتحرك صورته وفي أي اتجاه؟

My answer

Show solution

2.5 The image moves 0.20 m toward the mirror from behind it.

تتحرك الصورة 0.20 m نحو المرآة من خلفها.

2.6 Why can a plane-mirror image not be caught directly on a screen behind the mirror?

لماذا لا يمكن استقبال صورة المرآة المستوية مباشرة على شاشة خلفها؟

My answer

Show solution

2.6 No real reflected rays converge there; only their backward extensions meet.

لا تتجمع الأشعة المنعكسة الحقيقية هناك؛ إنما تتلاقى امتداداتها الخلفية فقط.

2.7 Draw two rays from a point object to a plane mirror and show how to locate its image.

ارسم شعاعين من جسم نقطي إلى مرآة مستوية وحدد بهما الصورة.

My answer

Show solution

2.7 Reflect both rays using equal angles, then extend the reflected rays backward with dashed lines. Their intersection is the virtual image.

اعكس الشعاعين وفق تساوي الزاويتين، ثم مد المنعكسين خلف المرآة بخطين متقطعين. تقاطعهما هو الصورة الوهمية.

2.8 An image is 35 cm behind a plane mirror. Find the object position.

تقع صورة على بعد 35 cm خلف مرآة مستوية. أوجد موضع الجسم.

My answer

Show solution

2.8 di = −35 cm ⇒ do = +35 cm, in front of the mirror.

2.9 What is meant by lateral reversal in a plane mirror?

ما المقصود بالانعكاس الجانبي في المرآة المستوية؟

My answer

Show solution

2.9 The apparent left–right reversal when comparing an object with its facing image; physically, the direction perpendicular to the mirror is reversed.

هو تبادل اليمين واليسار ظاهريًا عند مقارنة الجسم بصورته المواجهة؛ وفيزيائيًا ينعكس الاتجاه العمودي على المرآة.

2.10 A person approaches a fixed plane mirror at 0.60 m s⁻¹. At what rate does the person–image separation decrease?

يقترب شخص من مرآة ثابتة بسرعة 0.60 m s⁻¹. بأي معدل تنقص المسافة بينه وبين صورته؟

My answer

Show solution

2.10 Rate = 2 × 0.60 = 1.20 m s⁻¹

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 03 · Quick revision

Concave-Mirror Ray Diagrams

مخططات أشعة المرآة المقعرة

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Draw the image for do > 2f and determine its properties.	رسم الصورة عندما do > 2f وتحديد صفاتها.
2. Draw the image for f < do < 2f and determine its properties.	رسم الصورة عندما f < do < 2f وتحديد صفاتها.

Quick Notes خلاصة الشرح

Parallel ray → reflected through F; ray through F → reflected parallel. Their intersection locates a real image.	الشعاع الموازي ينعكس عبر F، والمار بـF ينعكس موازيًا. تقاطعهما يحدد الصورة الحقيقية.
Beyond C = 2f: image between F and C, inverted and reduced. Between F and C: image beyond C, inverted and enlarged.	خلف C = 2f: صورة بين F وC مقلوبة ومصغرة. بين F وC: صورة خلف C مقلوبة ومكبرة.

C is at 2f; real images form where reflected rays meet.

10 Practice Questions

3.1 Where does a ray parallel to the principal axis go after reflection from a concave mirror?

أين يسير شعاع موازٍ للمحور الرئيس بعد انعكاسه عن مرآة مقعرة؟

My answer

Show solution

3.1 Through the focal point F, in the paraxial approximation.

يمر بالبؤرة F في تقريب الأشعة القريبة من المحور.

3.2 How does a ray passing through F reflect?

كيف ينعكس شعاع يمر بالبؤرة F؟

My answer

Show solution

3.2 Parallel to the principal axis.

موازيًا للمحور الرئيس.

3.3 Sketch the image for an object beyond C. State location, type, orientation and relative size.

ارسم صورة جسم خلف C، وحدد موضعها ونوعها واتجاهها وحجمها النسبي.

My answer

Show solution

3.3 The two principal reflected rays meet between F and C: real, inverted and reduced.

يلتقي الشعاعان الرئيسان بين F وC؛ الصورة حقيقية ومقلوبة ومصغرة.

3.4 Sketch the image when the object lies between F and C. State its properties.

ارسم الصورة عندما يقع الجسم بين F وC، واذكر صفاتها.

My answer

Show solution

3.4 The reflected rays meet beyond C: real, inverted and enlarged.

تلتقي الأشعة خلف C؛ الصورة حقيقية ومقلوبة ومكبرة.

3.5 A concave mirror has f = 10 cm and the object is 30 cm away. Use a ray diagram to predict the image region and size.

لمرآة مقعرة f = 10 cm وجسم يبعد 30 cm. استخدم مخطط أشعة لتوقع منطقة الصورة وحجمها.

My answer

Show solution

3.5 C is 20 cm from the mirror; the object is beyond C. The image lies between 10 and 20 cm and is reduced.

يقع C عند 20 cm، فالجسم خلفه. تقع الصورة بين 10 و20 cm وتكون مصغرة.

3.6 For the same f = 10 cm mirror, place the object at 15 cm. Predict image location relative to C and orientation.

للمرآة نفسها ذات f = 10 cm، ضع الجسم عند 15 cm. توقع موضع الصورة بالنسبة إلى C واتجاهها.

My answer

Show solution

3.6 The object is between F and C; its image is beyond C and inverted.

الجسم بين F وC؛ صورته خلف C ومقلوبة.

3.7 An object moves inward from far beyond C toward C without crossing C. How do image position and size change?

يتحرك جسم من خلف C بعيدًا نحو C دون عبوره. كيف يتغير موضع الصورة وحجمها؟

My answer

Show solution

3.7 The image moves from near F toward C and grows toward the object’s size.

تتحرك الصورة من قرب F نحو C وتكبر حتى تقترب من حجم الجسم.

3.8 An object between F and C moves closer to F without reaching it. What happens to its real image?

يقترب جسم يقع بين F وC من F دون بلوغها. ماذا يحدث لصورته الحقيقية؟

My answer

Show solution

3.8 It moves farther from the mirror and becomes larger.

تبتعد عن المرآة وتزداد حجمًا.

3.9 Can the images in both prescribed concave-mirror cases be projected on a screen? Why?

هل يمكن استقبال صورتي الحالتين المطلوبتين للمرآة المقعرة على شاشة؟ ولماذا؟

My answer

Show solution

3.9 Yes. Both are real images formed by converging reflected rays.

نعم؛ كلتاهما حقيقية تتكون من التقاء الأشعة المنعكسة.

3.10 A diagram shows an upright enlarged image for an object beyond C. Identify the error.

يُظهر مخطط صورة معتدلة مكبرة لجسم خلف C. حدد الخطأ.

My answer

Show solution

3.10 Beyond C the image must be inverted and reduced between F and C; the ray construction is incorrect.

صورة جسم خلف C يجب أن تكون مقلوبة مصغرة بين F وC؛ لذا بناء الأشعة غير صحيح.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 04 · Quick revision

Spherical-Mirror Calculations

حسابات المرايا الكروية

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Use the mirror equation to find do, di or f with appropriate signs.

استخدام معادلة المرآة لإيجاد do أوdi أوf بالإشارات الصحيحة.

Quick Notes خلاصة الشرح

For a real object, do > 0. Concave f > 0; convex f < 0. Real images have di > 0; virtual images di < 0.

للجسم الحقيقي do > 0. للمقعرة f > 0 وللمحدبة f < 0. للصورة الحقيقية di > 0 وللوهمية di < 0.

1f = 1do + 1di; di = fdodo − f; M = −dido

10 Practice Questions

4.1 State the signs of focal length for concave and convex mirrors.

اذكر إشارة البعد البؤري للمرآتين المقعرة والمحدبة.

My answer

Show solution

4.1 Concave: positive. Convex: negative, because its focus is virtual and behind the mirror.

المقعرة موجب، والمحدبة سالب لأن بؤرتها وهمية خلف المرآة.

4.2 For a concave mirror f = 12 cm and do = 36 cm. Find di.

لمرآة مقعرة f = 12 cm وdo = 36 cm. أوجد di.

My answer

Show solution

4.2 di = 12 × 3636 − 12 = +18 cm

4.3 For a concave mirror f = 15 cm and do = 20 cm. Find di and M.

لمرآة مقعرة f = 15 cm وdo = 20 cm. أوجد di وM.

My answer

Show solution

4.3 di = 15 × 2020 − 15 = +60 cm
M = −6020 = −3

4.4 A concave mirror has f = 10 cm and do = 6 cm. Find di and identify image type.

لمرآة مقعرة f = 10 cm وdo = 6 cm. أوجد di وحدد نوع الصورة.

My answer

Show solution

4.4 di = 10 × 66 − 10 = −15 cm; virtual.

الصورة وهمية لأن بعدها سالب.

4.5 A convex mirror has f = −20 cm and do = 60 cm. Find di.

لمرآة محدبة f = −20 cm وdo = 60 cm. أوجد di.

My answer

Show solution

4.5 di = −20 × 6060 − (−20) = −15 cm

4.6 An object 30 cm from a mirror forms a real image 60 cm from it. Find f and mirror type.

جسم يبعد 30 cm عن مرآة يعطي صورة حقيقية تبعد 60 cm. أوجد f ونوع المرآة.

My answer

Show solution

4.6 f = do dido + di = 30 × 6030 + 60 = +20 cm; concave.

المرآة مقعرة لأن بعدها البؤري موجب.

4.7 A concave mirror has f = 8 cm and a real image at 24 cm. Find do.

لمرآة مقعرة f = 8 cm وصورة حقيقية عند 24 cm. أوجد do.

My answer

Show solution

4.7 do = fdidi − f = 8 × 2424 − 8 = 12 cm

4.8 A mirror gives di = −12 cm for do = 24 cm. Find f.

تعطي مرآة di = −12 cm لجسم عند do = 24 cm. أوجد f.

My answer

Show solution

4.8 f = 24(−12)24 − 12 = −24 cm

4.9 A concave mirror has radius of curvature 40 cm and do = 60 cm. Find f and di.

نصف قطر تكور مرآة مقعرة 40 cm وdo = 60 cm. أوجد f وdi.

My answer

Show solution

4.9 f = R2 = 20 cm
di = 20 × 6060 − 20 = 30 cm

4.10 What happens to the image distance when a point object is at the focal point of an ideal concave mirror?

ماذا يحدث لبعد الصورة عندما يكون جسم نقطي عند بؤرة مرآة مقعرة مثالية؟

My answer

Show solution

4.10 The reflected rays are parallel and the image is at infinity; no finite image distance satisfies the equation.

تنعكس الأشعة متوازية وتكون الصورة عند اللانهاية؛ لا يوجد بعد صورة محدود يحقق المعادلة.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 05 · Quick revision

Image Experiments & Magnification

تجارب الصور والتكبير

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Investigate plane-mirror images experimentally.	استقصاء صور المرآة المستوية تجريبيًا.
2. Investigate spherical-mirror image formation and properties.	استقصاء تكوّن الصور وصفاتها في المرايا الكروية.
3. Infer image type, orientation and size from signed magnification.	استنتاج نوع الصورة واتجاهها وحجمها من إشارة التكبير ومقداره.

Quick Notes خلاصة الشرح

M > 0 means upright; M < 0 means inverted. |M| > 1 enlarges, |M| < 1 reduces. For real objects and these mirrors, upright images are virtual.

M موجب يعني معتدلة وسالب يعني مقلوبة. مقدار أكبر من 1 يعني تكبيرًا وأصغر من 1 يعني تصغيرًا. مع الأجسام الحقيقية بهذه المرايا تكون الصور المعتدلة وهمية.

M = hiho = −dido

10 Practice Questions

5.1 How can an upright pin and a movable second pin be used to locate a plane-mirror image?

كيف تستخدم دبوسًا قائمًا ودبوسًا ثانيًا متحركًا لتحديد صورة مرآة مستوية؟

My answer

Show solution

5.1 Align the second pin with the apparent image behind the mirror and adjust until no relative motion is seen when the eye moves sideways.

حاذِ الدبوس الثاني مع موضع الصورة الظاهري خلف المرآة واضبطه حتى يزول اختلاف المنظر عند تحريك العين جانبيًا.

5.2 What measurements test the plane-mirror distance rule?

ما القياسات التي تختبر قاعدة المسافة للمرآة المستوية؟

My answer

Show solution

5.2 Measure perpendicular distances of the object and apparent image from the mirror and compare their magnitudes.

قس البعدين العموديين للجسم والصورة الظاهرية عن المرآة، ثم قارن مقداريهما.

5.3 How do you find a real image from a concave mirror using a screen?

كيف تحدد صورة حقيقية لمرآة مقعرة باستخدام شاشة؟

My answer

Show solution

5.3 Move the screen in front of the mirror until a sharp image forms, then measure image distance and height.

حرّك الشاشة أمام المرآة حتى تتكون صورة حادة، ثم قس بعدها وارتفاعها.

5.4 No sharp image of a nearby object is found on a screen with a concave mirror. What virtual-image possibility should be checked?

لا تظهر صورة حادة لجسم قريب على شاشة مع مرآة مقعرة. ما احتمال الصورة الوهمية الذي ينبغي فحصه؟

My answer

Show solution

5.4 The object may be inside the focal length; its image is then virtual and cannot be projected directly.

قد يكون الجسم داخل البعد البؤري فتكون صورته وهمية ولا تستقبل مباشرة على شاشة.

5.5 Interpret M = −2 for a real object in front of a mirror.

فسّر M = −2 لجسم حقيقي أمام مرآة.

My answer

Show solution

5.5 Real and inverted; image height magnitude is twice the object height.

الصورة حقيقية ومقلوبة، ومقدار ارتفاعها ضعف ارتفاع الجسم.

5.6 Interpret M = +0.40 for a real object.

فسّر M = +0.40 لجسم حقيقي.

My answer

Show solution

5.6 Virtual, upright and reduced to 40% of the object height.

وهمية ومعتدلة ومصغرة إلى 40% من ارتفاع الجسم.

5.7 A 3.0 cm object has hi = −6.0 cm. Find M and state orientation.

لجسم ارتفاعه 3.0 cm صورة ارتفاعها −6.0 cm. أوجد M والاتجاه.

My answer

Show solution

5.7 M = −6.03.0 = −2; inverted.

الصورة مقلوبة.

5.8 For do = 30 cm and di = 15 cm, find M and classify size and type.

عندما do = 30 cm وdi = 15 cm، أوجد M وصنّف الحجم والنوع.

My answer

Show solution

5.8 M = −1530 = −0.50; real, inverted, reduced.

حقيقية ومقلوبة ومصغرة.

5.9 A virtual image is three times taller than a 2.0 cm object. Find signed hi and M.

صورة وهمية ارتفاعها ثلاثة أمثال جسم ارتفاعه 2.0 cm. أوجد hi وM بإشارتيهما.

My answer

Show solution

5.9 hi = +6.0 cm; M = +3

5.10 Why is comparing only |M| insufficient to determine image orientation?

لماذا لا تكفي مقارنة مقدار M وحده لتحديد اتجاه الصورة؟

My answer

Show solution

5.10 Magnitude gives size ratio; the sign is needed to distinguish upright from inverted.

المقدار يعطي نسبة الحجم، وتلزم الإشارة للتمييز بين المعتدلة والمقلوبة.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 06 · Quick revision

Refractive Index

معامل الانكسار

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Calculate refractive index using n = cv.

حساب معامل الانكسار باستخدام n = cv.

Quick Notes خلاصة الشرح

n compares light speed in vacuum with its speed in a medium. It has no unit. Higher n means lower speed.

يقارن n سرعة الضوء في الفراغ بسرعته في الوسط، وهو بلا وحدة. معامل أكبر يعني سرعة أقل.

n = cv; v = cn; c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹

10 Practice Questions

6.1 Define refractive index and give its unit.

عرّف معامل الانكسار واذكر وحدته.

My answer

Show solution

6.1 The ratio of vacuum light speed to light speed in the medium; it is dimensionless.

نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في الوسط، وهو عديم الوحدة.

6.2 Light travels at 2.00 × 10⁸ m s⁻¹ in a material. Find n.

يسير الضوء بسرعة 2.00 × 10⁸ m s⁻¹ في مادة. أوجد n.

My answer

Show solution

6.2 n = 3.00 × 10⁸2.00 × 10⁸ = 1.50

6.3 A medium has n = 1.25. Find the speed of light in it.

معامل وسط n = 1.25. أوجد سرعة الضوء فيه.

My answer

Show solution

6.3 v = 3.00 × 10⁸1.25 = 2.40 × 10⁸ m s⁻¹

6.4 For diamond, n = 2.42. Find v.

للماس n = 2.42. أوجد v.

My answer

Show solution

6.4 v = 3.00 × 10⁸2.42 = 1.24 × 10⁸ m s⁻¹

6.5 Light speed is 0.75c in a medium. Find n.

سرعة الضوء في وسط 0.75c. أوجد n.

My answer

Show solution

6.5 n = c0.75c = 1.33

6.6 Compare light speeds in media A and B with nA = 1.20 and nB = 1.80. Find vAvB.

قارن سرعتي الضوء في وسطين لهما nA = 1.20 وnB = 1.80. أوجد نسبة vA إلى vB.

My answer

Show solution

6.6 vAvB = nBnA = 1.801.20 = 1.50

6.7 Which has higher refractive index: a medium with v = 2.4 × 10⁸ m s⁻¹ or one with v = 1.8 × 10⁸ m s⁻¹?

أي الوسطين أكبر معامل انكسار: سرعته 2.4 × 10⁸ m s⁻¹ أم سرعته 1.8 × 10⁸ m s⁻¹؟

My answer

Show solution

6.7 The slower medium, because n = cv.

الوسط الأبطأ؛ لأن n = cv.

6.8 Find the time for light to cross 0.60 m of glass with n = 1.50.

أوجد زمن عبور الضوء مسافة 0.60 m في زجاج معامل انكساره 1.50.

My answer

Show solution

6.8 v = 2.00 × 10⁸ m s⁻¹
t = 0.602.00 × 10⁸ = 3.0 × 10⁻⁹ s

6.9 A student uses vc and gets n = 0.67 for ordinary glass. Correct the calculation if v = 2.0 × 10⁸ m s⁻¹.

استخدم طالب vc فوجد n = 0.67 لزجاج عادي. صحح الحساب إذا v = 2.0 × 10⁸ m s⁻¹.

My answer

Show solution

6.9 n = cv = 3.0 × 10⁸2.0 × 10⁸ = 1.50

6.10 Two transparent samples have the same refractive index at one wavelength. Compare their light speeds at that wavelength.

لعينتين شفافتين معامل الانكسار نفسه عند طول موجي معين. قارن سرعتي الضوء عنده.

My answer

Show solution

6.10 They are equal, since both equal cn.

متساويتان؛ لأن كلتيهما تساوي cn.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 07 · Quick revision

Critical Angle & Total Internal Reflection

الزاوية الحرجة والانعكاس الكلي الداخلي

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Describe total internal reflection and its conditions.	وصف الانعكاس الكلي الداخلي وشروطه.
2. Solve problems on refraction, critical angle and total internal reflection.	حل مسائل الانكسار والزاوية الحرجة والانعكاس الكلي الداخلي.

Quick Notes خلاصة الشرح

TIR requires travel from higher to lower n and incidence greater than θc. At θc the refracted ray is along the boundary.

يتطلب الانعكاس الكلي الانتقال من معامل أكبر إلى أصغر وزاوية سقوط أكبر من الحرجة. عند الحرجة يسير المنكسر بمحاذاة الحد الفاصل.

sinθc = n₂n₁ (n₁ > n₂); n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

10 Practice Questions

7.1 State both conditions for total internal reflection.

اذكر شرطي الانعكاس الكلي الداخلي.

My answer

Show solution

7.1 Light must approach a lower-index medium from a higher-index medium, with incidence angle greater than the critical angle.

أن ينتقل الضوء من وسط أكبر معاملًا إلى أصغر، وأن تكون زاوية السقوط أكبر من الزاوية الحرجة.

7.2 What is the refracted angle at the critical angle?

ما زاوية الانكسار عند زاوية السقوط الحرجة؟

My answer

Show solution

7.2 90° to the normal: the refracted ray runs along the interface.

90° مع العمود؛ أي يسير الشعاع المنكسر بمحاذاة السطح الفاصل.

7.3 Find θc for glass n = 1.50 to air n = 1.00.

أوجد θc من زجاج n = 1.50 إلى هواء n = 1.00.

My answer

Show solution

7.3 θc = sin⁻¹(1.001.50) = 41.8°

7.4 Find θc for water n = 1.33 to air.

أوجد θc من ماء n = 1.33 إلى الهواء.

My answer

Show solution

7.4 θc = sin⁻¹(1.001.33) = 48.8°

7.5 A ray in glass n = 1.50 strikes the glass–air boundary at 50°. Does TIR occur?

يصطدم شعاع داخل زجاج n = 1.50 بحد الزجاج والهواء بزاوية 50°. هل يحدث الانعكاس الكلي؟

My answer

Show solution

7.5 Yes: 50° exceeds θc = 41.8°, and light is incident from the higher-index side.

نعم؛ 50° أكبر من الحرجة 41.8°، والسقوط من جهة المعامل الأكبر.

7.6 Can a ray entering glass from air undergo total internal reflection at that entry boundary?

هل يمكن لشعاع يدخل الزجاج من الهواء أن ينعكس كليًا داخليًا عند حد الدخول؟

My answer

Show solution

7.6 No. It is travelling from lower to higher refractive index.

لا؛ لأنه ينتقل من معامل أصغر إلى أكبر.

7.7 Find θc for n₁ = 1.60 and n₂ = 1.20.

أوجد θc عندما n₁ = 1.60 وn₂ = 1.20.

My answer

Show solution

7.7 θc = sin⁻¹(1.201.60) = 48.6°

7.8 A material has critical angle 30° at its boundary with air. Find its refractive index.

لمادة زاوية حرجة 30° عند حدها مع الهواء. أوجد معامل انكسارها.

My answer

Show solution

7.8 n = 1.00sin30° = 2.00

7.9 A ray passes from glass n = 1.50 to air at incidence 30°. Find its refracted angle.

يمر شعاع من زجاج n = 1.50 إلى الهواء بزاوية سقوط 30°. أوجد زاوية الانكسار.

My answer

Show solution

7.9 sinθ₂ = 1.50 sin30° = 0.75
θ₂ = 48.6°

7.10 Explain how a high-index optical-fibre core and lower-index cladding can guide light.

فسّر توجيه الضوء داخل ليف ذي قلب أكبر معاملًا وغلاف أقل معاملًا.

My answer

Show solution

7.10 Rays meeting the core–cladding boundary above its critical angle undergo repeated total internal reflection.

تتعرض الأشعة الساقطة على حد القلب والغلاف بزاوية أكبر من الحرجة لانعكاسات كلية متكررة.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 08 · Quick revision

Dispersion in a Prism

التشتت في المنشور

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Define dispersion and explain white-light dispersion through a prism.

تعريف التشتت وتفسير تشتت الضوء الأبيض عبر منشور.

Quick Notes خلاصة الشرح

Dispersion separates wavelengths because refractive index depends on wavelength. In ordinary visible-range glass, violet deviates more than red.

يفصل التشتت الأطوال الموجية لاعتماد معامل الانكسار عليها. في الزجاج العادي للضوء المرئي ينحرف البنفسجي أكثر من الأحمر.

In ordinary glass: nviolet > nred ⇒ violet is refracted more.

10 Practice Questions

8.1 Define dispersion of light.

عرّف تشتت الضوء.

My answer

Show solution

8.1 Separation of light into its component wavelengths because they refract by different amounts.

انفصال الضوء إلى أطواله الموجية المكوِّنة بسبب اختلاف مقادير انكسارها.

8.2 Why can a prism separate white light into colours?

لماذا يستطيع المنشور فصل الضوء الأبيض إلى ألوان؟

My answer

Show solution

8.2 Its refractive index varies with wavelength, so the colours follow different refracted paths.

يتغير معامل انكساره مع الطول الموجي، فتتبع الألوان مسارات منكسرة مختلفة.

8.3 Which normally deviates more through a glass prism: red or violet?

أيهما ينحرف أكثر عادة عبر منشور زجاجي: الأحمر أم البنفسجي؟

My answer

Show solution

8.3 Violet, because ordinary glass has a larger refractive index for violet light.

البنفسجي؛ لأن معامل الزجاج العادي له أكبر.

8.4 Does a prism create new colours that were absent from incident white light?

هل يخلق المنشور ألوانًا جديدة غير موجودة في الضوء الأبيض الساقط؟

My answer

Show solution

8.4 No. It separates wavelength components already present.

لا؛ يفصل مكونات الأطوال الموجية الموجودة أصلًا.

8.5 What appears when monochromatic red light passes through an ideal prism?

ماذا يظهر عند مرور ضوء أحمر أحادي اللون خلال منشور مثالي؟

My answer

Show solution

8.5 A deviated red beam, not a full visible spectrum.

حزمة حمراء منحرفة، لا طيف مرئي كامل.

8.6 What happens to a colour’s frequency on entering glass from air?

ماذا يحدث لتردد لون عند دخوله الزجاج من الهواء؟

My answer

Show solution

8.6 Frequency stays constant; speed and wavelength change.

يبقى التردد ثابتًا، وتتغير السرعة والطول الموجي.

8.7 In one glass nv = 1.54 and nr = 1.50. Which colour travels faster?

في زجاج معامل البنفسجي 1.54 والأحمر 1.50. أيهما أسرع؟

My answer

Show solution

8.7 Red, since its smaller n gives a larger speed cn.

الأحمر؛ لأن معامله الأصغر يعطي سرعة أكبر وفق cn.

8.8 Would a hypothetical prism with wavelength-independent n disperse white light?

هل يشتت منشور افتراضي معامله لا يعتمد على الطول الموجي الضوء الأبيض؟

My answer

Show solution

8.8 No. All visible wavelengths would be refracted by the same angles.

لا؛ تنكسر جميع الأطوال المرئية بالزوايا نفسها.

8.9 Why is a prism’s spectrum continuous when the incident white light has a continuous range of wavelengths?

لماذا يكون طيف المنشور مستمرًا عندما يحتوي الضوء الأبيض الساقط على مدى مستمر من الأطوال؟

My answer

Show solution

8.9 Each wavelength is deviated by a smoothly varying amount, creating a continuous band.

ينحرف كل طول بمقدار يتغير تدريجيًا فتتكون حزمة لونية مستمرة.

8.10 Compare a prism and a plane mirror as ways to separate the colours in white light.

قارن المنشور والمرآة المستوية في فصل ألوان الضوء الأبيض.

My answer

Show solution

8.10 A prism separates them by wavelength-dependent refraction; an ordinary plane mirror reflects them at the same angle and does not form that spectrum.

يفصل المنشور الألوان باختلاف انكسارها حسب الطول، بينما تعكسها المرآة المستوية العادية بالزاوية نفسها دون هذا الطيف.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 09 · Quick revision

Mirages & Rainbows

السراب وقوس المطر

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Explain natural optical phenomena using reflection, refraction, total internal reflection or dispersion.

تفسير ظواهر بصرية طبيعية بالانعكاس والانكسار والانعكاس الكلي أو التشتت.

Quick Notes خلاصة الشرح

A hot-road mirage comes from refraction through air layers of changing density; light bends toward the observer from the sky.	ينشأ سراب الطريق الحار من الانكسار في طبقات هواء متفاوتة الكثافة؛ ينحني ضوء السماء نحو الراصد.
A primary rainbow involves refraction and dispersion on entry, one internal reflection and refraction on exit.	يتضمن قوس المطر الأساسي انكسارًا وتشتتًا عند الدخول وانعكاسًا داخليًا واحدًا ثم انكسارًا عند الخروج.

Rainbow internal reflection need not be total internal reflection.

10 Practice Questions

9.1 Why may a dry hot road appear wet from a distance?

لماذا قد يبدو الطريق الجاف الحار مبللًا من بعيد؟

My answer

Show solution

9.1 Refracted sky light reaches the eye from near the road, producing a virtual sky image resembling water.

يصل ضوء السماء المنكسر من قرب الطريق إلى العين، فيعطي صورة وهمية للسماء تشبه الماء.

9.2 How does the air temperature gradient above a hot road affect refractive index?

كيف يؤثر تدرج حرارة الهواء فوق طريق حار في معامل الانكسار؟

My answer

Show solution

9.2 The hotter, less dense air near the road generally has a lower index than the cooler air above.

يكون الهواء الأشد حرارة والأقل كثافة قرب الطريق أقل معاملًا عادة من الهواء الأبرد أعلاه.

9.3 Why does the apparent puddle in a road mirage seem to move away as you approach?

لماذا تبدو بركة السراب كأنها تبتعد عندما تقترب؟

My answer

Show solution

9.3 It is a viewing-geometry-dependent virtual image, not water fixed at a physical location.

لأنها صورة وهمية تعتمد على هندسة الرؤية، وليست ماءً ثابتًا في موضع مادي.

9.4 List the main optical events for a primary rainbow inside a water drop.

رتّب الأحداث البصرية الرئيسة لقوس المطر الأساسي داخل قطرة ماء.

My answer

Show solution

9.4 Entry refraction and dispersion → one internal reflection → exit refraction.

انكسار وتشتت عند الدخول، ثم انعكاس داخلي واحد، ثم انكسار عند الخروج.

9.5 Why are rainbow colours separated?

لماذا تنفصل ألوان قوس المطر؟

My answer

Show solution

9.5 Water’s refractive index varies with wavelength, so different colours leave at different angles.

يتغير معامل الماء مع الطول الموجي، فتخرج الألوان بزوايا مختلفة.

9.6 Where is the Sun relative to an observer looking at a primary rainbow?

أين تكون الشمس بالنسبة لراصد ينظر إلى قوس مطر أساسي؟

My answer

Show solution

9.6 Behind the observer, with illuminated rain droplets ahead.

خلف الراصد، وقطرات المطر المضاءة أمامه.

9.7 Which colour is on the outer edge of the primary rainbow?

أي لون يقع على الحافة الخارجية لقوس المطر الأساسي؟

My answer

Show solution

9.7 Red; violet is toward the inner edge.

الأحمر، ويكون البنفسجي نحو الحافة الداخلية.

9.8 Why is a secondary rainbow fainter and colour-reversed?

لماذا يكون قوس المطر الثانوي أخفت ومعكوس الألوان؟

My answer

Show solution

9.8 Its rays undergo two internal reflections, changing the exit geometry and losing more light at interfaces.

تتعرض أشعته لانعكاسين داخليين، فتختلف هندسة الخروج ويُفقد ضوء أكثر عند الحدود.

9.9 A student says every rainbow ray undergoes total internal reflection. Is this necessary?

يقول طالب إن كل شعاع في قوس المطر ينعكس كليًا داخليًا. هل هذا لازم؟

My answer

Show solution

9.9 No. Ordinary partial internal reflection inside droplets is sufficient for rainbow formation.

لا؛ يكفي الانعكاس الداخلي الجزئي المعتاد داخل القطرات لتكوين قوس المطر.

9.10 Compare the main reason for a hot-road mirage with the reason for rainbow colour separation.

قارن سبب سراب الطريق الحار بسبب فصل ألوان قوس المطر.

My answer

Show solution

9.10 Mirage: refractive-index variation with air conditions and height. Rainbow colours: refractive-index variation with wavelength.

السراب: تغير المعامل مع ظروف الهواء والارتفاع. ألوان القوس: تغير المعامل مع الطول الموجي.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 10 · Quick revision

Concave-Lens Ray Diagrams

مخططات أشعة العدسة المقعرة

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Draw the image of a real object through a concave lens and determine its properties.

رسم صورة جسم حقيقي بعدسة مقعرة وتحديد صفاتها.

Quick Notes خلاصة الشرح

A concave lens diverges rays. A parallel ray emerges as if from the near focus; a central ray goes straight in the thin-lens model.	تفرّق العدسة المقعرة الأشعة. يخرج الموازي كأنه صادر من البؤرة القريبة، ويمر الشعاع المركزي مستقيمًا في نموذج العدسة الرقيقة.
For a real object, the image is always virtual, upright and reduced, between the lens and near focus.	لجسم حقيقي تكون الصورة دائمًا وهمية ومعتدلة ومصغرة بين العدسة والبؤرة القريبة.

f < 0; di < 0; 0 < M < 1 for a real object

10 Practice Questions

10.1 What happens to a parallel incident ray after a concave lens?

ماذا يحدث لشعاع ساقط موازٍ بعد عدسة مقعرة؟

My answer

Show solution

10.1 It diverges so its backward extension passes through the near focal point.

يتفرق بحيث يمر امتداده الخلفي بالبؤرة القريبة.

10.2 What happens to a ray through the optical centre of an ideal thin lens?

ماذا يحدث لشعاع يمر بالمركز البصري لعدسة رقيقة مثالية؟

My answer

Show solution

10.2 It continues approximately straight without deviation.

يستمر تقريبًا مستقيمًا دون انحراف.

10.3 Draw the image of a real object using a parallel ray and a central ray.

ارسم صورة جسم حقيقي باستخدام شعاع موازٍ وآخر مركزي.

My answer

Show solution

10.3 Extend the emerging divergent ray backward; its intersection with the central ray’s line is the virtual upright reduced image.

مد الشعاع الخارج المتفرق للخلف؛ تقاطعه مع خط الشعاع المركزي يحدد صورة وهمية معتدلة مصغرة.

10.4 On which side of the lens is the virtual image relative to the object?

على أي جانب من العدسة تقع الصورة الوهمية بالنسبة للجسم؟

My answer

Show solution

10.4 The same side as the object.

على الجانب نفسه الذي يقع عليه الجسم.

10.5 Where is the image relative to the near focal point and the lens?

أين تقع الصورة بالنسبة للبؤرة القريبة والعدسة؟

My answer

Show solution

10.5 Between the lens and the near focal point.

بين العدسة والبؤرة القريبة.

10.6 Can moving a real object farther away make a single concave lens produce a real image?

هل يؤدي إبعاد جسم حقيقي إلى تكوين صورة حقيقية بعدسة مقعرة منفردة؟

My answer

Show solution

10.6 No. A concave lens still gives a virtual image for a real object.

لا؛ تبقى الصورة وهمية لجسم حقيقي.

10.7 As a real object moves very far from a concave lens, where does its image approach?

عندما يبتعد جسم حقيقي كثيرًا عن عدسة مقعرة، إلى أين تقترب صورته؟

My answer

Show solution

10.7 Toward the near focal point, from the region between the focus and lens.

نحو البؤرة القريبة من المنطقة الواقعة بينها وبين العدسة.

10.8 As the object approaches the lens, what happens to the image’s position and relative size?

عندما يقترب الجسم من العدسة، ماذا يحدث لموضع الصورة وحجمها النسبي؟

My answer

Show solution

10.8 It approaches the lens and becomes less reduced, while remaining virtual and upright.

تقترب من العدسة ويقل تصغيرها، مع بقائها وهمية ومعتدلة.

10.9 A sketch shows actual rays meeting behind a concave lens for a real object. What must be corrected?

يظهر رسم أشعة فعلية تلتقي خلف عدسة مقعرة لجسم حقيقي. ما التصحيح اللازم؟

My answer

Show solution

10.9 The emerging rays should diverge; only backward extensions meet on the object side.

يجب أن تتفرق الأشعة الخارجة؛ ولا تلتقي إلا امتداداتها الخلفية على جانب الجسم.

10.10 Why must virtual ray extensions be dashed in a ray diagram?

لماذا ترسم امتدادات الأشعة الوهمية متقطعة؟

My answer

Show solution

10.10 To distinguish construction lines from paths where light actually travels.

لتمييز خطوط الإنشاء عن المسارات التي يسير فيها الضوء فعليًا.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 11 · Quick revision

Lens Aberrations

عيوب العدسات

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Explain spherical and chromatic aberration and their corrections.

تفسير الزيغ الكروي واللوني وطرق تصحيحهما.

Quick Notes خلاصة الشرح

Spherical aberration: marginal and near-axis rays focus differently. Chromatic aberration: different wavelengths focus differently.	الزيغ الكروي: تختلف بؤر الأشعة الطرفية والقريبة من المحور. اللوني: تختلف بؤر الأطوال الموجية المختلفة.
Reduce spherical aberration with a smaller aperture or aspheric design; reduce chromatic aberration with an achromatic compound lens.	يقل الزيغ الكروي بفتحة أصغر أو تصميم لاكروي؛ ويقل اللوني بعدسة مركبة لالونية.

Spherical → ray position; chromatic → wavelength.

10 Practice Questions

11.1 Define spherical aberration in a lens.

عرّف الزيغ الكروي في العدسة.

My answer

Show solution

11.1 Rays passing through different distances from the axis do not focus at the same point.

الأشعة التي تمر عند مسافات مختلفة من المحور لا تتجمع في النقطة نفسها.

11.2 Define chromatic aberration.

عرّف الزيغ اللوني.

My answer

Show solution

11.2 Different wavelengths are refracted differently and form different focal positions, producing coloured blur.

تنكسر الأطوال الموجية المختلفة بدرجات مختلفة فتتكون بؤر مختلفة وضبابية ملونة.

11.3 Which aberration can occur even with monochromatic light?

أي الزيغين قد يحدث حتى مع ضوء أحادي اللون؟

My answer

Show solution

11.3 Spherical aberration, because it does not require multiple wavelengths.

الزيغ الكروي؛ لأنه لا يتطلب عدة أطوال موجية.

11.4 A lens image has coloured edges. Which defect is the likely cause?

لصورة عدسة حواف ملونة. ما العيب المرجح؟

My answer

Show solution

11.4 Chromatic aberration.

الزيغ اللوني.

11.5 How does a smaller aperture reduce spherical aberration?

كيف تقلل الفتحة الأصغر الزيغ الكروي؟

My answer

Show solution

11.5 It blocks more marginal rays, leaving mainly near-axis rays.

تحجب جزءًا أكبر من الأشعة الطرفية وتسمح أساسًا بالقريبة من المحور.

11.6 What is one cost of reducing aperture to improve image sharpness?

ما إحدى نتائج تقليل الفتحة لتحسين حدة الصورة؟

My answer

Show solution

11.6 Less light enters, so the image becomes dimmer.

يدخل ضوء أقل فتخفت الصورة.

11.7 How does an aspheric lens help correct spherical aberration?

كيف تساعد العدسة اللاكروية على تصحيح الزيغ الكروي؟

My answer

Show solution

11.7 Its surface shape is designed to bring marginal and central rays closer to a common focus.

يصمم شكل سطحها لتقريب بؤر الأشعة الطرفية والمركزية من بؤرة مشتركة.

11.8 What is the purpose of an achromatic lens pair made of different glasses?

ما غرض زوج عدسات لالوني مصنوع من زجاجين مختلفين؟

My answer

Show solution

11.8 Their dispersions partly compensate, bringing selected colours to nearly the same focus.

يعوض تشتت إحداهما الآخر جزئيًا، فتتجمع ألوان مختارة قرب البؤرة نفسها.

11.9 Would selecting one wavelength remove chromatic blur? Would it necessarily remove spherical aberration?

هل اختيار طول موجي واحد يزيل الضبابية اللونية؟ وهل يزيل بالضرورة الزيغ الكروي؟

My answer

Show solution

11.9 It removes multi-colour focal separation, but spherical aberration may remain.

يزيل اختلاف البؤر بين الألوان، لكن الزيغ الكروي قد يبقى.

11.10 A student proposes a smaller aperture as a complete cure for chromatic aberration. Evaluate.

يقترح طالب فتحة أصغر علاجًا كاملًا للزيغ اللوني. قيّم الفكرة.

My answer

Show solution

11.10 It does not remove the wavelength dependence of refractive index; achromatic optical design is needed for proper correction.

لا يزيل اعتماد معامل الانكسار على الطول الموجي؛ يلزم تصميم بصري لالوني للتصحيح المناسب.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 12 · Quick revision

Myopia & Hyperopia

قصر النظر وطول النظر

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Define myopia and hyperopia.	تعريف قصر النظر وطول النظر.
2. Describe image formation in each defect and correct with concave or convex lenses.	وصف تكوّن الصور في العيبين وتصحيحهما بعدسات مقعرة أو محدبة.

Quick Notes خلاصة الشرح

Myopia: distant objects focus in front of the retina; a concave lens diverges rays. Hyperopia: near-object rays would focus behind the retina; a convex lens adds convergence.

قصر النظر: تتركز أشعة الأجسام البعيدة أمام الشبكية، وتصححها عدسة مقعرة مفرِّقة. طول النظر: تتجمع أشعة الأجسام القريبة خلف الشبكية، وتصححها محدبة مجمِّعة.

Myopia → concave (f < 0); hyperopia → convex (f > 0)

10 Practice Questions

12.1 Define nearsightedness (myopia).

عرّف قصر النظر.

My answer

Show solution

12.1 Distant objects appear blurred while near objects are clearer because distant rays focus in front of the retina.

تبدو الأجسام البعيدة ضبابية والقريبة أوضح؛ لأن أشعة البعيد تتجمع أمام الشبكية.

12.2 Define farsightedness (hyperopia).

عرّف طول النظر.

My answer

Show solution

12.2 Near vision is difficult because the eye’s available focusing power is insufficient to form a sharp near-object image on the retina.

تصعب رؤية القريب لأن قدرة العين المتاحة على التجميع لا تكفي لتكوين صورة حادة له على الشبكية.

12.3 Where is a distant-object focus in an uncorrected myopic eye?

أين تتكون بؤرة جسم بعيد في عين قصيرة النظر غير مصححة؟

My answer

Show solution

12.3 In front of the retina.

أمام الشبكية.

12.4 Where would near-object rays focus in an uncorrected hyperopic eye?

أين تتجمع أشعة الجسم القريب في عين طويلة النظر غير مصححة؟

My answer

Show solution

12.4 Behind the retina if the rays continued.

خلف الشبكية لو استمرت الأشعة.

12.5 Which lens corrects myopia, and what does it do to incoming rays?

أي عدسة تصحح قصر النظر، وماذا تفعل بالأشعة الواردة؟

My answer

Show solution

12.5 A concave diverging lens spreads them before the eye, shifting the final focus back onto the retina.

عدسة مقعرة مفرِّقة توسع الأشعة قبل العين فتنقل البؤرة النهائية إلى الخلف نحو الشبكية.

12.6 Which lens corrects hyperopia, and why?

أي عدسة تصحح طول النظر، ولماذا؟

My answer

Show solution

12.6 A convex converging lens supplies extra convergence so the eye focuses on the retina.

عدسة محدبة مجمِّعة تضيف تجميعًا كي تتركز الصورة على الشبكية.

12.7 An eye is too long for its optical power. Which defect is expected?

عين طويلة أكثر مما يناسب قدرتها البصرية. ما العيب المتوقع؟

My answer

Show solution

12.7 Myopia; the retinal surface lies behind the distant-object focus.

قصر النظر؛ إذ تقع الشبكية خلف بؤرة الجسم البعيد.

12.8 An eye is too short for its optical power. Which correction is generally appropriate?

عين أقصر مما يناسب قدرتها البصرية. ما التصحيح المناسب عادة؟

My answer

Show solution

12.8 A convex lens to correct hyperopia.

عدسة محدبة لتصحيح طول النظر.

12.9 A student says myopia is corrected by moving the distant-object focus farther forward. Correct this.

يقول طالب إن قصر النظر يصحح بنقل بؤرة الجسم البعيد إلى الأمام أكثر. صحح.

My answer

Show solution

12.9 The focus is already too far forward; correction moves it backward onto the retina.

البؤرة أمامية أكثر من اللازم أصلًا؛ التصحيح ينقلها للخلف لتقع على الشبكية.

12.10 Sketch, in words, the ray sequence through a myopia-correcting lens and eye.

صف تسلسل الأشعة في مخطط عدسة تصحيح قصر النظر والعين.

My answer

Show solution

12.10 Parallel distant rays first diverge slightly through the concave lens, then the eye converges them onto the retina.

تتفرق أشعة البعيد المتوازية قليلًا عبر المقعرة أولًا، ثم تجمعها العين على الشبكية.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 13 · Quick revision

Double-Slit Interference

تداخل الشقين

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Recall constructive/destructive interference and define light interference fringes.	استرجاع التداخل البنّاء والهدّام وتعريف أهداب تداخل الضوء.
2. Explain bright and dark fringes for monochromatic double-slit light.	تفسير الأهداب المضيئة والمظلمة لضوء أحادي اللون في تجربة الشقين.

Quick Notes خلاصة الشرح

Coherent waves have a stable phase relationship. Bright fringes arise from in-phase arrival; dark fringes from opposite-phase arrival.	للموجات المترابطة فرق طور ثابت. ينتج الهدب المضيء من الوصول بالطور نفسه والمظلم من الوصول بطورين متعاكسين.
A fringe is a band of high or low intensity. Equal paths form the central bright fringe.	الهدب شريط ذو شدة مرتفعة أو منخفضة. المساران المتساويان يعطيان الهدب المركزي المضيء.

Bright: Δpath = mλ; dark: Δpath = (m + 12)λ

10 Practice Questions

13.1 What is constructive interference?

ما التداخل البنّاء؟

My answer

Show solution

13.1 Superposition in which wave amplitudes reinforce, giving increased intensity.

تراكب تتعزز فيه السعات فتزداد الشدة.

13.2 What is destructive interference?

ما التداخل الهدّام؟

My answer

Show solution

13.2 Superposition in which opposing amplitudes reduce the resultant; equal opposite amplitudes can cancel.

تراكب تقل فيه المحصلة بسبب تعاكس السعات، وقد تلغي السعات المتساوية المتعاكسة بعضها.

13.3 Define an interference fringe.

عرّف هدب التداخل.

My answer

Show solution

13.3 A bright or dark band in the spatial intensity pattern formed by interfering waves.

شريط مضيء أو مظلم في نمط توزيع الشدة الناتج من تداخل الموجات.

13.4 Why are the two slits commonly illuminated by the same monochromatic source?

لماذا يضاء الشقان عادة من مصدر أحادي اللون واحد؟

My answer

Show solution

13.4 To produce the same frequency and a stable relative phase, allowing a steady interference pattern.

لإنتاج التردد نفسه وفرق طور مستقر، فيظهر نمط تداخل ثابت.

13.5 Why is the central fringe bright?

لماذا يكون الهدب المركزي مضيئًا؟

My answer

Show solution

13.5 The two paths are equal, so the waves arrive in phase.

المساران متساويان فتصل الموجتان بالطور نفسه.

13.6 At a point the path difference is 2λ. Is the point bright or dark?

فرق المسار عند نقطة 2λ. هل هي مضيئة أم مظلمة؟

My answer

Show solution

13.6 Bright: an integer number of wavelengths gives constructive interference.

مضيئة؛ عدد صحيح من الأطوال الموجية يعطي تداخلًا بنّاءً.

13.7 At a point the path difference is 1.5λ. Is it bright or dark for equal slit amplitudes?

فرق المسار عند نقطة 1.5λ. هل تكون مضيئة أم مظلمة إذا تساوت سعتا الشقين؟

My answer

Show solution

13.7 Dark: a half-integer wavelength difference gives opposite-phase arrival.

مظلمة؛ فرق نصف صحيح من الأطوال الموجية يعطي وصولًا بطورين متعاكسين.

13.8 For λ = 600 nm, classify points with path differences 1200 nm and 900 nm.

عند λ = 600 nm، صنّف نقطتين فرقَا المسار عندهما 1200 nm و900 nm.

My answer

Show solution

13.8 1200 nm = 2λ: bright. 900 nm = 1.5λ: dark.

1200 nm يساوي 2λ: مضيئة. و900 nm يساوي 1.5λ: مظلمة.

13.9 What happens to the two-slit interference fringes when one slit is covered?

ماذا يحدث لأهداب تداخل الشقين عند تغطية أحدهما؟

My answer

Show solution

13.9 The two-slit interference pattern disappears; the remaining slit can still produce its own diffraction pattern.

يختفي نمط تداخل الشقين، وقد يبقى نمط حيود الشق المفتوح نفسه.

13.10 Why are the dark fringes not simply shadows cast by the barrier between the slits?

لماذا ليست الأهداب المظلمة مجرد ظلال للحاجز بين الشقين؟

My answer

Show solution

13.10 Light reaches them from both slits but cancels through destructive interference.

يصلها ضوء من الشقين لكنه يتلاشى بالتداخل الهدّام.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 14 · Quick revision

Thin-Film Interference

تداخل الأغشية الرقيقة

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Define and explain thin-film interference.	تعريف تداخل الأغشية الرقيقة وتفسيره.
2. Explain how refractive indices control phase inversion on reflection.	تفسير أثر معاملات الانكسار في انقلاب الطور عند الانعكاس.

Quick Notes خلاصة الشرح

Light reflected from the upper and lower film boundaries interferes. Optical path and reflection phase shifts jointly determine brightness.	يتداخل الضوء المنعكس من الحدين العلوي والسفلي للغشاء. تحدد فروق المسار البصري وانقلاب الطور معًا شدة الضوء.
Reflection toward higher n adds a 180° phase reversal; reflection toward lower n adds none. Frequency is unchanged.	يضيف الانعكاس عند حد مع وسط أعلى معاملًا انقلاب طور 180°، ولا يحدث انقلاب عند حد مع وسط أقل معاملًا. لا يتغير التردد.

Normal-incidence round-trip optical path = 2nt; λfilm = λ₀n

10 Practice Questions

14.1 What is thin-film interference?

ما تداخل الأغشية الرقيقة؟

My answer

Show solution

14.1 Interference between waves reflected from different boundaries of a thin transparent layer.

تداخل بين موجات منعكسة عن حدود مختلفة لطبقة شفافة رقيقة.

14.2 Why can a soap bubble show colours in white light?

لماذا تظهر فقاعة الصابون ألوانًا في الضوء الأبيض؟

My answer

Show solution

14.2 Different wavelengths are reinforced or weakened according to film thickness, angle and phase changes.

تتعزز أطوال موجية وتضعف أخرى تبعًا لسمك الغشاء والزاوية وتغيرات الطور.

14.3 Does reflection from air toward glass cause phase inversion?

هل يسبب الانعكاس عند الانتقال من الهواء نحو الزجاج انقلابًا في الطور؟

My answer

Show solution

14.3 Yes. Reflection at a higher-index boundary adds a 180° phase shift.

نعم؛ الانعكاس عند حد وسط أعلى معاملًا يضيف انقلابًا 180°.

14.4 Does reflection from glass toward air cause phase inversion?

هل يسبب الانعكاس عند حد الزجاج والهواء من جهة الزجاج انقلاب طور؟

My answer

Show solution

14.4 No phase reversal occurs for reflection toward the lower-index medium.

لا يحدث انقلاب عند الانعكاس نحو الوسط الأقل معاملًا.

14.5 A soap film has air on both sides. Compare phase inversion of its two reflected rays.

غشاء صابون يحيط به الهواء من الجهتين. قارن انقلاب طور الشعاعين المنعكسين.

My answer

Show solution

14.5 The front reflection (air to film) is inverted; the back reflection (film to air) is not. There is one relative inversion.

ينقلب انعكاس الوجه الأمامي من الهواء إلى الغشاء، ولا ينقلب الخلفي من الغشاء إلى الهواء؛ يوجد انقلاب نسبي واحد.

14.6 A film of n = 1.40 lies on glass of n = 1.60, with air above. Compare the two reflection phase reversals.

غشاء n = 1.40 على زجاج n = 1.60 وفوقه هواء. قارن انقلابي الطور عند الانعكاسين.

My answer

Show solution

14.6 Both reflections are toward higher n and each is inverted; their relative reflection-phase difference is zero.

الانعكاسان عند وسط أعلى معاملًا، فينقلب كل منهما؛ فرق الطور النسبي الناتج من الانعكاسين صفر.

14.7 Why is geometric path difference alone insufficient to predict a thin film’s reflected brightness?

لماذا لا يكفي فرق المسار الهندسي وحده لتوقع سطوع الضوء المنعكس من الغشاء؟

My answer

Show solution

14.7 Refractive index changes optical path, and reflection can add phase inversion.

لأن معامل الانكسار يغير المسار البصري وقد يضيف الانعكاس انقلاب طور.

14.8 Why can colour change across a soap film of nonuniform thickness?

لماذا يتغير اللون عبر غشاء صابون غير منتظم السمك؟

My answer

Show solution

14.8 The round-trip optical path changes, so different wavelengths satisfy constructive interference at different places.

يتغير المسار البصري ذهابًا وإيابًا، فتتحقق شروط البناء لأطوال مختلفة في مواضع مختلفة.

14.9 For a film in air with one reflection inversion and vanishingly small thickness, is reflected interference bright or dark?

لغشاء في الهواء ذي انقلاب واحد وسمك يقترب من الصفر، هل يكون التداخل المنعكس مضيئًا أم مظلمًا؟

My answer

Show solution

14.9 Dark: negligible propagation phase difference leaves the two reflected waves opposite in phase.

مظلم؛ فرق الطور الناتج من الانتشار مهمل، فيبقى الشعاعان متعاكسين بسبب الانقلاب الواحد.

14.10 How can a suitable transparent coating reduce reflection from a lens?

كيف يقلل طلاء شفاف مناسب الانعكاس عن عدسة؟

My answer

Show solution

14.10 Choose index and thickness so the reflected waves interfere destructively for a chosen wavelength.

يُختار المعامل والسمك بحيث تتداخل الموجتان المنعكستان هدامًا لطول موجي مختار.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 15 · Quick revision

Reflection Gratings

محزوزات الانعكاس

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Define a reflection grating and give examples.

تعريف محزوز الانعكاس وإعطاء أمثلة.

Quick Notes خلاصة الشرح

A reflection grating has many closely spaced parallel reflecting grooves. Waves from the grooves interfere after reflection.

لمحزوز الانعكاس أخاديد عاكسة متوازية كثيرة ومتقاربة، وتتداخل الموجات المنعكسة عنها.

Regular groove spacing produces wavelength-dependent bright directions.

10 Practice Questions

15.1 Define a reflection grating.

عرّف محزوز الانعكاس.

My answer

Show solution

15.1 An optical surface with many regularly spaced reflecting grooves that diffract and interfere with light.

سطح بصري ذو أخاديد عاكسة كثيرة منتظمة التباعد تحيد الضوء وتتداخل أمواجه.

15.2 Give two examples of reflection gratings.

أعط مثالين لمحزوزات الانعكاس.

My answer

Show solution

15.2 A ruled metallic optical grating and the closely spaced tracks of a reflective CD or DVD.

محزوز معدني بصري محفور، ومسارات قرص CD أوDVD العاكسة المتقاربة.

15.3 Why can a CD show rainbow-like colours under white light?

لماذا يظهر قرص CD ألوانًا شبيهة بقوس المطر تحت ضوء أبيض؟

My answer

Show solution

15.3 Its regular tracks act as a grating, sending wavelengths into different constructive-interference directions.

تعمل مساراته المنتظمة كمحزوز يرسل الأطوال الموجية إلى اتجاهات بناء مختلفة.

15.4 How does a reflection grating differ from a transmission grating?

كيف يختلف محزوز الانعكاس عن محزوز النفاذ؟

My answer

Show solution

15.4 The first uses reflected light from grooves; the second uses light passing through many narrow openings or equivalent structures.

يستخدم الأول الضوء المنعكس من الأخاديد، والثاني الضوء النافذ عبر فتحات ضيقة كثيرة أو تراكيب مكافئة.

15.5 Why should the groove spacing be regular?

لماذا يجب أن يكون تباعد الأخاديد منتظمًا؟

My answer

Show solution

15.5 Regular spacing creates systematic path differences and sharp constructive-interference directions.

ينشئ التباعد المنتظم فروق مسار منتظمة واتجاهات بناء حادة.

15.6 Does a smooth plane mirror act like a ruled reflection grating? Explain.

هل تعمل مرآة مستوية ملساء كمحزوز انعكاس محفور؟ فسّر.

My answer

Show solution

15.6 No. It lacks the periodic groove structure that produces separate diffraction orders.

لا؛ تفتقر إلى البنية الدورية للأخاديد التي تنتج رتب حيود منفصلة.

15.7 What remains when a reflection grating is illuminated with only one wavelength?

ماذا يظهر عندما يضاء محزوز انعكاس بطول موجي واحد؟

My answer

Show solution

15.7 Several allowed bright orders of the same colour, rather than a multi-colour spectrum.

رتب مضيئة مسموحة من اللون نفسه، لا طيف متعدد الألوان.

15.8 What is a groove-density specification such as 600 lines per millimetre describing?

ماذا يصف تحديد كثافة مثل 600 خط لكل مليمتر؟

My answer

Show solution

15.8 The number of repeated grooves per unit length measured perpendicular to the grooves.

عدد الأخاديد المتكررة لكل وحدة طول، مقاسًا عموديًا عليها.

15.9 Why is the colourful pattern from a reflection grating not explained by ordinary pigment alone?

لماذا لا يكفي تفسير الأصباغ العادية لنمط ألوان محزوز الانعكاس؟

My answer

Show solution

15.9 The colours arise from wavelength-dependent interference directions and change with viewing angle.

تنشأ الألوان من اتجاهات تداخل تعتمد على الطول الموجي وتتغير مع زاوية النظر.

15.10 Where does interference occur in a reflection grating: between reflected waves from different grooves or between unrelated colours?

أين يحدث التداخل في محزوز الانعكاس: بين موجات منعكسة من أخاديد مختلفة أم بين ألوان غير مترابطة؟

My answer

Show solution

15.10 Between coherent reflected waves of a given wavelength from different grooves.

بين الموجات المنعكسة المترابطة ذات الطول نفسه من أخاديد مختلفة.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 16 · Quick revision

Grating Spectroscopes

المطياف بالمحزوز

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Explain the operation of a grating spectroscope.	تفسير عمل مطياف المحزوز.
2. Give applications such as gemstone analysis.	إعطاء تطبيقات مثل تحليل الأحجار الكريمة.

Quick Notes خلاصة الشرح

A slit defines the source; a collimator produces nearly parallel light; a grating separates wavelengths; a telescope or detector measures the spectrum.	تحدد فتحة الشق المصدر، ويجعل الموازِي الضوء شبه متوازٍ، ويفصل المحزوز الأطوال، ثم يقيس المنظار أو الكاشف الطيف.
Spectral features provide evidence about composition, including characteristic absorption in gemstones.	تدل السمات الطيفية على التركيب، ومنها امتصاص مميز في الأحجار الكريمة.

Slit → collimator → grating → viewing telescope / detector

10 Practice Questions

16.1 What is the role of the entrance slit in a spectroscope?

ما دور شق الدخول في المطياف؟

My answer

Show solution

16.1 It provides a narrow source image so spectral lines can be resolved clearly.

يوفر صورة مصدر ضيقة لتمييز الخطوط الطيفية بوضوح.

16.2 What does the collimator do?

ماذا يفعل موازِي الأشعة؟

My answer

Show solution

16.2 It makes the light incident on the grating nearly parallel.

يجعل الضوء الساقط على المحزوز شبه متوازٍ.

16.3 How does the grating separate wavelengths?

كيف يفصل المحزوز الأطوال الموجية؟

My answer

Show solution

16.3 Constructive interference occurs at different angles for different wavelengths.

يتحقق التداخل البنّاء بزوايا مختلفة للأطوال المختلفة.

16.4 What does a telescope or detector measure after the grating?

ماذا يقيس المنظار أو الكاشف بعد المحزوز؟

My answer

Show solution

16.4 The directions and intensities of the separated spectral features.

اتجاهات السمات الطيفية المنفصلة وشداتها.

16.5 Why can an emission spectrum help identify an unknown element?

لماذا يساعد طيف الانبعاث على تحديد عنصر مجهول؟

My answer

Show solution

16.5 Its characteristic line wavelengths can be compared with reference spectra.

يمكن مقارنة أطوال خطوطه المميزة بأطياف مرجعية.

16.6 How can a spectroscope assist gemstone analysis?

كيف يساعد المطياف في تحليل الأحجار الكريمة؟

My answer

Show solution

16.6 Characteristic absorption features can reveal colouring ions or help distinguish materials.

قد تكشف سمات الامتصاص المميزة الأيونات الملوِّنة أو تساعد على التمييز بين المواد.

16.7 A gemstone removes selected wavelengths from white light. What spectral features should be sought?

يزيل حجر كريم أطوالًا معينة من الضوء الأبيض. ما السمات الطيفية المطلوب البحث عنها؟

My answer

Show solution

16.7 Dark absorption lines or bands at those wavelengths.

خطوط أو نطاقات امتصاص مظلمة عند تلك الأطوال.

16.8 Why is comparing a complete set of spectral features better than matching one line?

لماذا تُفضل مقارنة مجموعة السمات الطيفية كاملة على مطابقة خط واحد؟

My answer

Show solution

16.8 Different substances may share or overlap a line; a full pattern is stronger identification evidence.

قد تتشارك مواد مختلفة خطًا أو تتداخل خطوطها؛ النمط الكامل دليل أقوى للتحديد.

16.9 Compare prism and grating spectroscopes in their wavelength-separation mechanism.

قارن آلية فصل الأطوال الموجية في مطياف المنشور والمحزوز.

My answer

Show solution

16.9 A prism uses dispersion by refraction; a grating uses diffraction and multi-wave interference.

يستخدم المنشور التشتت بالانكسار، ويستخدم المحزوز الحيود وتداخل موجات متعددة.

16.10 A spectroscope’s slit is widened too much. What happens to nearby lines?

وُسّع شق المطياف أكثر من اللازم. ماذا يحدث للخطوط المتقاربة؟

My answer

Show solution

16.10 They broaden and may overlap, making them harder to distinguish.

تتسع وقد تتداخل، فيصعب تمييزها.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 17 · Quick revision

Reflection & Convex Mirrors

الانعكاس والمرايا المحدبة

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Part 1: State the reflection law and use ray diagrams and calculations.	الجزء الأول: ذكر قانون الانعكاس وتطبيقه بالرسم والحساب.
2. Part 2: Define principal axis, focal point and focal length.	الجزء الثاني: تعريف المحور الرئيس والبؤرة والبعد البؤري.
3. Part 2: Draw convex-mirror images and explain their virtual reduced nature.	الجزء الثاني: رسم صور المرآة المحدبة وتفسير كونها وهمية مصغرة.
4. Part 2: List applications of concave and convex mirrors.	الجزء الثاني: ذكر تطبيقات المرايا المقعرة والمحدبة.

Quick Notes خلاصة الشرح

Incident ray, reflected ray and normal lie in one plane, with equal angles to the normal.	الشعاع الساقط والمنعكس والعمود في مستوى واحد، وتتساوى الزاويتان مع العمود.
Convex mirrors diverge rays; backward extensions locate an upright reduced image behind the mirror, between its surface and F.	تفرّق المحدبة الأشعة؛ وتحدد الامتدادات الخلفية صورة معتدلة مصغرة خلفها بين السطح وF.

θi = θr; convex mirror: f < 0, di < 0, 0 < M < 1

10 Practice Questions

17.1 Part 1: State the full law of reflection, including the plane condition.

الجزء الأول: اذكر قانون الانعكاس كاملًا بما فيه شرط المستوى.

My answer

Show solution

17.1 The incident ray, reflected ray and normal are coplanar, and θi = θr.

يقع الشعاع الساقط والمنعكس والعمود في مستوى واحد، وتكون θi = θr.

17.2 A ray strikes at 28° to the mirror surface. Draw the normal and find θi, θr and the angle between ray arms.

يسقط شعاع بزاوية 28° مع سطح المرآة. ارسم العمود وأوجد θi وθr والزاوية بين ذراعي الشعاعين.

My answer

Show solution

17.2 θi = 90° − 28° = 62°
θr = 62°; ray-arm angle = 2(62°) = 124°

17.3 The incident and reflected ray arms enclose 72°. Find their angles to the normal and surface.

يحصر ذراعا الشعاعين الساقط والمنعكس زاوية 72°. أوجد زاويتيهما مع العمود والسطح.

My answer

Show solution

17.3 θi = θr = 72°2 = 36°
Angle to surface = 90° − 36° = 54°

17.4 With the incident ray fixed, a plane mirror rotates by 5°. Through what angle does the reflected ray rotate?

مع ثبات الشعاع الساقط، تدور مرآة مستوية 5°. كم يدور الشعاع المنعكس؟

My answer

Show solution

17.4 Reflected-ray rotation = 2 × 5° = 10°

17.5 Two plane mirrors are perpendicular. A ray reflects once from each in the plane perpendicular to their intersection. Compare final and initial propagation directions.

مرآتان مستويتان متعامدتان. ينعكس شعاع مرة عن كل منهما في مستوى عمودي على خط تقاطعهما. قارن اتجاه الانتشار النهائي والابتدائي.

My answer

Show solution

17.5 The final ray is antiparallel to the initial ray: its propagation direction is reversed.

يصبح الشعاع النهائي موازيًا ومعاكسًا للشعاع الابتدائي؛ ينعكس اتجاه انتشاره.

17.6 Part 2: Define principal axis, focal point and focal length for a spherical mirror.

الجزء الثاني: عرّف المحور الرئيس والبؤرة والبعد البؤري لمرآة كروية.

My answer

Show solution

17.6 The principal axis passes through the mirror vertex and curvature centre. The focus is where paraxial parallel rays meet, or appear to originate. Focal length is the signed vertex-to-focus distance.

المحور الرئيس يمر بقطب المرآة ومركز تكورها. البؤرة موضع التقاء الأشعة المتوازية القريبة من المحور أو موضع صدورها الظاهري. البعد البؤري المسافة بإشارتها من القطب إلى البؤرة.

17.7 Draw two rays to locate an image in a convex mirror: one parallel to the axis and one aimed toward the focus behind the mirror.

ارسم شعاعين لتحديد صورة مرآة محدبة: أحدهما موازٍ للمحور والآخر متجه نحو البؤرة خلفها.

My answer

Show solution

17.7 The parallel ray reflects as if from F; the F-directed ray reflects parallel. Extend both reflected rays backward to find the upright reduced virtual image.

ينعكس الموازي كأنه صادر من F، والمتجه نحو F ينعكس موازيًا. مد المنعكسين للخلف لتحديد الصورة الوهمية المعتدلة المصغرة.

17.8 Why do convex mirrors not form a real image of a real object?

لماذا لا تكوّن المحدبة صورة حقيقية لجسم حقيقي؟

My answer

Show solution

17.8 Their reflected rays diverge rather than converge; only backward extensions intersect.

أشعتها المنعكسة تتفرق ولا تتجمع؛ تتقاطع الامتدادات الخلفية فقط.

17.9 Why are convex mirrors used at blind road corners and in vehicle viewing mirrors?

لماذا تستخدم المحدبة عند زوايا الطرق المحجوبة وفي مرايا الرؤية بالمركبات؟

My answer

Show solution

17.9 They provide a wide field of view with upright reduced images.

توفر مجال رؤية واسعًا وصورًا معتدلة مصغرة.

17.10 Give two concave-mirror uses and state the required object location for each.

اذكر استخدامين للمقعرة وحدد موضع الجسم المطلوب لكل منهما.

My answer

Show solution

17.10 A magnifying shaving mirror uses an object inside F. A reflector producing an approximately parallel beam places its light source near F.

مرآة الحلاقة المكبرة تضع الجسم داخل F، وعاكس الحزمة شبه المتوازية يضع مصدر الضوء قرب F.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 18 · Quick revision

Refraction & Thin-Lens Calculations

الانكسار وحسابات العدسات الرقيقة

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Part 1: Describe and draw refraction at a boundary.	الجزء الأول: وصف ورسم الانكسار عند حد فاصل.
2. Part 1: State and apply Snell’s law, including critical-angle calculations.	الجزء الأول: ذكر قانون سنل وتطبيقه، بما في ذلك حساب الزاوية الحرجة.
3. Part 2: Calculate magnification of convex and concave thin lenses.	الجزء الثاني: حساب تكبير العدسات الرقيقة المحدبة والمقعرة.
4. Part 2: Apply the thin-lens equation with correct signs.	الجزء الثاني: تطبيق معادلة العدسة الرقيقة بالإشارات الصحيحة.

Quick Notes خلاصة الشرح

Toward higher n: bend toward the normal. Toward lower n: bend away. Frequency stays constant across the boundary.	نحو معامل أعلى: ينكسر الضوء نحو العمود. ونحو أقل: يبتعد عنه. يبقى التردد ثابتًا عبر الحد.
For real objects do > 0. Convex f > 0; concave f < 0. Real images on the outgoing side have di > 0; virtual images di < 0.	للجسم الحقيقي do > 0. للمحدبة f موجب وللمقعرة سالب. للصورة الحقيقية في جانب الخروج di موجب وللوهمية سالب.

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂; sinθc = n₂n₁
1f = 1do + 1di; M = hiho = −dido

10 Practice Questions

18.1 Part 1: Draw refraction from air into glass at oblique incidence. State how speed, wavelength and frequency change.

الجزء الأول: ارسم انكسارًا مائلًا من الهواء إلى الزجاج. بيّن تغير السرعة والطول الموجي والتردد.

My answer

Show solution

18.1 Draw the refracted ray closer to the normal. Speed and wavelength decrease; frequency stays the same.

ارسم المنكسر أقرب إلى العمود. تنخفض السرعة والطول الموجي ويبقى التردد نفسه.

18.2 Light enters glass n = 1.50 from air at 30°. Use Snell’s law to find θ₂.

يدخل الضوء زجاجًا n = 1.50 من الهواء عند 30°. استخدم سنل لإيجاد θ₂.

My answer

Show solution

18.2 sinθ₂ = 1.00 sin30°1.50 = 0.3333
θ₂ = 19.5°

18.3 Light enters water n = 1.33 from air at 45°. Find θ₂.

يدخل الضوء ماءً n = 1.33 من الهواء عند 45°. أوجد θ₂.

My answer

Show solution

18.3 sinθ₂ = sin45°1.33 = 0.5317
θ₂ = 32.1°

18.4 A ray entering an unknown medium from air has θ₁ = 50° and θ₂ = 30°. Find n.

لشعاع يدخل وسطًا مجهولًا من الهواء θ₁ = 50° وθ₂ = 30°. أوجد n.

My answer

Show solution

18.4 n = sin50°sin30° = 1.53

18.5 Find the critical angle from glass n = 1.60 into water n = 1.33.

أوجد الزاوية الحرجة من زجاج n = 1.60 إلى ماء n = 1.33.

My answer

Show solution

18.5 θc = sin⁻¹(1.331.60) = 56.2°

18.6 Part 2: A convex lens has f = 12 cm, do = 36 cm and ho = 4 cm. Find di, M and hi.

الجزء الثاني: لعدسة محدبة f = 12 cm وdo = 36 cm وho = 4 cm. أوجد di وM وhi.

My answer

Show solution

18.6 di = 12 × 3636 − 12 = +18 cm
M = −1836 = −0.50
hi = Mho = −2.0 cm

18.7 A convex lens has f = 10 cm and do = 6 cm. Find di and M, and classify the image.

لعدسة محدبة f = 10 cm وdo = 6 cm. أوجد di وM وصنّف الصورة.

My answer

Show solution

18.7 di = 10 × 66 − 10 = −15 cm
M = −−156 = +2.50; virtual, upright, enlarged.

وهمية ومعتدلة ومكبرة.

18.8 A concave lens has f = −15 cm, do = 30 cm and ho = 6 cm. Find di, M and hi.

لعدسة مقعرة f = −15 cm وdo = 30 cm وho = 6 cm. أوجد di وM وhi.

My answer

Show solution

18.8 di = −15 × 3030 + 15 = −10 cm
M = +13
hi = +2.0 cm

18.9 A lens forms a real image at 40 cm of an object at 20 cm. Find f and M.

تكوّن عدسة صورة حقيقية عند 40 cm لجسم عند 20 cm. أوجد f وM.

My answer

Show solution

18.9 f = 20 × 4020 + 40 = +13.3 cm
M = −4020 = −2

18.10 A convex lens of f = 15 cm forms a real image at 45 cm. Find do and the image height for ho = 2 cm.

تكوّن عدسة محدبة f = 15 cm صورة حقيقية عند 45 cm. أوجد do وارتفاع الصورة إذا ho = 2 cm.

My answer

Show solution

18.10 do = 15 × 4545 − 15 = 22.5 cm
M = −4522.5 = −2
hi = −4.0 cm

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 19 · Quick revision

Double-Slit Fringes & Wavelength

أهداب الشقين والطول الموجي

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Recall fringes and constructive/destructive interference.	استرجاع الأهداب والتداخل البنّاء والهدّام.
2. Explain coloured spectra with white-light double-slit illumination.	تفسير الأطياف الملونة عند إضاءة الشقين بضوء أبيض.
3. Use mλ = xm dL to locate bright fringes and solve interference problems.	استخدام mλ = xm dL لتحديد الأهداب المضيئة وحل مسائل التداخل.

Quick Notes خلاصة الشرح

At small angles, bright-fringe positions are proportional to order, wavelength and screen distance, and inversely proportional to slit separation.	للزوايا الصغيرة تتناسب مواضع الأهداب المضيئة مع الرتبة والطول الموجي وبعد الشاشة، وعكسيًا مع تباعد الشقين.
White light gives a white central fringe. Away from the centre, different wavelengths separate; red is farther out than violet for one order.	يعطي الأبيض هدبًا مركزيًا أبيض. بعيدًا عنه تنفصل الأطوال؛ الأحمر أبعد من البنفسجي للرتبة نفسها.

xm = mλLd; Δx = λLd; λ = xm dmL (small angles)

10 Practice Questions

19.1 Explain why the central double-slit fringe is white with white-light illumination.

فسّر لماذا يكون الهدب المركزي أبيض عند إضاءة الشقين بضوء أبيض.

My answer

Show solution

19.1 The path difference is zero for every wavelength, so all colours reinforce together there.

فرق المسار صفر لكل الأطوال الموجية، فتتعزز الألوان كلها معًا هناك.

19.2 In the first-order white-light spectrum, which is farther from the centre, red or violet? Explain.

في طيف الرتبة الأولى للضوء الأبيض، أيهما أبعد عن المركز: الأحمر أم البنفسجي؟ فسّر.

My answer

Show solution

19.2 Red; its longer wavelength gives a larger x for the same order.

الأحمر؛ طوله الموجي الأكبر يعطي x أكبر للرتبة نفسها.

19.3 State the bright-fringe path-difference condition and explain why dark fringes occur between bright ones.

اذكر شرط فرق المسار للأهداب المضيئة، وفسّر وجود المظلمة بينها.

My answer

Show solution

19.3 Bright: Δpath = mλ. Half-integer wavelength differences produce opposite-phase arrival and destructive interference.

للمضيء فرق المسار mλ، أما فروق نصف صحيح من الطول فتجعل الوصول متعاكس الطور وتنتج تداخلًا هدّامًا.

19.4 For λ = 600 nm, L = 2.0 m and d = 0.30 mm, find the first bright-fringe position.

عندما λ = 600 nm وL = 2.0 m وd = 0.30 mm، أوجد موضع أول هدب مضيء.

My answer

Show solution

19.4 x₁ = 600 × 10⁻⁹ × 2.00.30 × 10⁻³ = 0.0040 m = 4.0 mm

19.5 For λ = 500 nm, L = 1.5 m and d = 0.25 mm, find x₃.

عندما λ = 500 nm وL = 1.5 m وd = 0.25 mm، أوجد x₃.

My answer

Show solution

19.5 x₃ = 3 × 500 × 10⁻⁹ × 1.50.25 × 10⁻³ = 0.0090 m = 9.0 mm

19.6 The first bright fringe is 2.4 mm from the centre for d = 0.20 mm and L = 0.80 m. Find λ.

يبعد أول هدب مضيء 2.4 mm عن المركز عندما d = 0.20 mm وL = 0.80 m. أوجد λ.

My answer

Show solution

19.6 λ = 2.4 × 10⁻³ × 0.20 × 10⁻³0.80 = 6.0 × 10⁻⁷ m = 600 nm

19.7 For λ = 550 nm and L = 2.0 m, adjacent bright fringes are 2.2 mm apart. Find d.

عند λ = 550 nm وL = 2.0 m، تباعد الأهداب المضيئة المتجاورة 2.2 mm. أوجد d.

My answer

Show solution

19.7 d = λLΔx = 550 × 10⁻⁹ × 2.02.2 × 10⁻³ = 0.50 mm

19.8 A bright fringe at 12 mm is formed by λ = 600 nm with d = 0.30 mm and L = 2.0 m. Find its order.

يتكون هدب مضيء عند 12 mm لضوء λ = 600 nm، مع d = 0.30 mm وL = 2.0 m. أوجد رتبته.

My answer

Show solution

19.8 m = xdλL = 12 × 10⁻³ × 0.30 × 10⁻³600 × 10⁻⁹ × 2.0 = 3

19.9 Slit separation doubles and screen distance triples while wavelength stays fixed. Find the new-to-old fringe-spacing ratio.

يتضاعف تباعد الشقين ويصبح بعد الشاشة ثلاثة أمثال مع ثبات الطول الموجي. أوجد نسبة تباعد الأهداب الجديد إلى القديم.

My answer

Show solution

19.9 ΔxnewΔxold = 32 = 1.5

19.10 For d = 0.40 mm and L = 2.0 m, find the separation of first-order red (650 nm) and blue (450 nm) fringes on the same side.

عند d = 0.40 mm وL = 2.0 m، أوجد المسافة بين هدبي الرتبة الأولى للأحمر 650 nm والأزرق 450 nm على الجانب نفسه.

My answer

Show solution

19.10 Δx = (650 − 450) × 10⁻⁹ × 2.00.40 × 10⁻³ = 1.0 × 10⁻³ m = 1.0 mm

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري

Done

Exam Question 20 · Quick revision

Single-Slit Diffraction & Gratings

حيود الشق المفرد والمحزوزات

Learning Outcomes نواتج التعلّم

1. Part 1: Describe single-slit patterns for green, red and white light.	الجزء الأول: وصف أنماط الشق المفرد للأخضر والأحمر والأبيض.
2. Part 1: Develop and apply central-band width 2x₁ = 2λLw.	الجزء الأول: اشتقاق عرض الهدب المركزي 2x₁ = 2λLw وتطبيقه.
3. Part 2: Discuss grating production and uses.	الجزء الثاني: مناقشة إنتاج المحزوز واستخدامه.
4. Part 2: Apply mλ = d sinθ to grating bright orders and solve problems.	الجزء الثاني: تطبيق mλ = d sinθ لرتب المحزوز المضيئة وحل المسائل.

Quick Notes خلاصة الشرح

A single slit gives a wide central bright band and weaker side maxima. At small angles its width is 2λLw.	يعطي الشق المفرد هدبًا مركزيًا عريضًا وأهدابًا جانبية أضعف. للزوايا الصغيرة عرضه 2λLw.
A grating is made with many equally spaced grooves or openings. Larger wavelength gives larger angle at the same order.	يصنع المحزوز بأخاديد أو فتحات كثيرة متساوية التباعد. الطول الأكبر يعطي زاوية أكبر للرتبة نفسها.

First minima: w sinθ = λ; x₁ ≈ λLw; Wcentral = 2x₁
Grating: mλ = d sinθ; d = 1line density; mλ ≤ d

10 Practice Questions

20.1 Part 1: Describe the central and side bands in single-slit diffraction. Compare red and green light and describe white-light colours.

الجزء الأول: صف الأهداب المركزية والجانبية في حيود الشق المفرد. قارن الأحمر والأخضر وصف ألوان الضوء الأبيض.

My answer

Show solution

20.1 The central band is widest and brightest; side bands are weaker. Red gives a wider central band than green. White light gives a white centre and coloured side structure.

المركزي أعرض وأشد إضاءة، والجانبية أضعف. الأحمر يعطي مركزيًا أعرض من الأخضر. للأبيض مركز أبيض وتراكيب جانبية ملونة.

20.2 Starting from the first-minimum condition w sinθ = λ, derive the central-band width for small angles.

انطلاقًا من شرط أول حد أدنى w sinθ = λ، اشتق عرض الهدب المركزي للزوايا الصغيرة.

My answer

Show solution

20.2 sinθ ≈ tanθ = x₁L
wx₁L = λ ⇒ x₁ = λLw
W = 2x₁ = 2λLw

20.3 For λ = 600 nm, L = 2.0 m and slit width w = 0.20 mm, find central bright-band width.

عند λ = 600 nm وL = 2.0 m وعرض الشق w = 0.20 mm، أوجد عرض الهدب المركزي المضيء.

My answer

Show solution

20.3 W = 2 × 600 × 10⁻⁹ × 2.00.20 × 10⁻³ = 0.012 m = 12 mm

20.4 A 500 nm beam gives a central band 10 mm wide on a screen 1.5 m away. Find the slit width.

تعطي حزمة 500 nm هدبًا مركزيًا عرضه 10 mm على شاشة تبعد 1.5 m. أوجد عرض الشق.

My answer

Show solution

20.4 w = 2λLW = 2 × 500 × 10⁻⁹ × 1.510 × 10⁻³ = 0.15 mm

20.5 A single slit 0.25 mm wide gives first minima at ±4.0 mm on a screen 2.0 m away. Find λ and the central width.

شق مفرد عرضه 0.25 mm يعطي أول حدين أدنيين عند ±4.0 mm على شاشة تبعد 2.0 m. أوجد λ وعرض المركزي.

My answer

Show solution

20.5 λ = x₁wL = 4.0 × 10⁻³ × 0.25 × 10⁻³2.0 = 500 nm
W = 2x₁ = 8.0 mm

20.6 Part 2: Describe one way to make a diffraction grating and one scientific use.

الجزء الثاني: صف طريقة لصنع محزوز حيود واستخدامًا علميًا واحدًا.

My answer

Show solution

20.6 Rule many equally spaced grooves on a reflective surface, or fabricate equally spaced transmitting structures. Use it to separate spectral wavelengths in a spectroscope.

تُحفر أخاديد كثيرة متساوية التباعد على سطح عاكس، أو تُصنع تراكيب نافذة منتظمة. ويستخدم لفصل الأطوال الطيفية في المطياف.

20.7 A grating has 500 lines per mm. Find d, then the first-order angle for λ = 600 nm.

لمحزوز 500 خط لكل mm. أوجد d ثم زاوية الرتبة الأولى عند λ = 600 nm.

My answer

Show solution

20.7 d = 10⁻³500 = 2.0 × 10⁻⁶ m
sinθ = 600 × 10⁻⁹2.0 × 10⁻⁶ = 0.30 ⇒ θ = 17.5°

20.8 A grating has d = 2.0 μm. Find the second-order angle for 500 nm light.

تباعد محزوز d = 2.0 μm. أوجد زاوية الرتبة الثانية لضوء 500 nm.

My answer

Show solution

20.8 sinθ = 2 × 500 × 10⁻⁹2.0 × 10⁻⁶ = 0.50
θ = 30°

20.9 First-order light appears at 20° from a grating with 600 lines per mm. Find λ.

يظهر ضوء الرتبة الأولى عند 20° من محزوز ذي 600 خط لكل mm. أوجد λ.

My answer

Show solution

20.9 d = 10⁻³600 = 1.667 × 10⁻⁶ m
λ = d sin20° = 5.70 × 10⁻⁷ m = 570 nm

20.10 For d = 1.5 μm and λ = 600 nm, determine the greatest possible integer order and test whether third order exists.

عند d = 1.5 μm وλ = 600 nm، حدد أكبر رتبة صحيحة ممكنة واختبر وجود الرتبة الثالثة.

My answer

Show solution

20.10 m ≤ dλ = 1.5 × 10⁻⁶600 × 10⁻⁹ = 2.5
mmax = 2; third order would require sinθ = 1.2, so it cannot occur.

لا توجد الرتبة الثالثة لأنها تتطلب جيب زاوية أكبر من 1.

0506428618الأستاذ أحمد اليازوري