الدرس 2 : المجال البصري والمناطق المرئية وغير المرئية وتأثير موقع العين والعوائق

## 1. وضعية الانطلاق والمفاهيم الأساسية أهلاً بكم أبنائي وبناتي تلاميذ السنة الرابعة متوسط (4AM) في هذا الدرس الهام ضمن وحدات الظواهر الضوئية تحضيراً لشهادة التعليم المتوسط BEM. بصفتي مفتشاً ومختصاً في مادتي العلوم الفيزيائية والتكنولوجية، أدعوكم لتدوين هذه المعارف بدقة. في حياتنا اليومية، نلاحظ أننا لا نستطيع رؤية كل ما يحيط بنا في نفس الوقت، بل إن قدرتنا على الرؤية محدودة بمدى معين تحده عوائق وجدران وفتحات. انطلاقاً من مبدأ الانتشار المستقيم للضوء (Propagation rectiligne de la lumière)، ينعكس الضوء عن الأجسام ويدخل إلى العين لنتمكن من رؤيتها. فما هو النطاق أو الفضاء الذي يمكن للعين البشرية أو أي جهاز رصد رؤيته دون تحريك الرأس؟ من خلال هذا الدرس، سنتعرف على مفاهيم أساسية يجب ضبطها علمياً ومنهجياً كالتالي: * **المجال البصري (Champ visuel) :** هو الفضاء أو الحيز المكاني الذي يمكن للعين رؤيته بوضوح عند ثبات اتجاه النظر دون تحريك الرأس أو العينين. * **الأشعة الحدية (Rayons marginaux) :** هي الأشعة الضوئية المرتسمة من طرفي الجسم أو المارة تماماً بحواف العوائق والفتحات (مثل النوافذ والأبواب)، وهي التي تحدد لنا هندسياً حدود الرؤية. * **العوائق والفتحات (Obstacles et ouvertures) :** هي الحواجز المعتمة أو المساحات المفتوحة التي تعترض مسار الانتشار المستقيم للضوء، مما يتسبب في تقليص أو توسيع الفضاء المرئي. * **المناطق المرئية (Zones visibles) :** هي المساحات التي تصلها الأشعة الضوئية الصادرة عن الجسم وتنفذ نحو العين. * **المناطق غير المرئية أو المحجوبة (Zones d'ombre ou cachées) :** هي المناطق التي تقع خلف العوائق المعتمة حيث تنعدم فيها الأشعة الضوئية المنعكسة نحو العين. --- ## 2. القوانين والتفسيرات الفيزيائية مع البراهين لتحديد المجالات البصرية والمناطق المرئية هندسياً بدقة في مواضيع شهادة التعليم المتوسط، نعتمد على قواعد هندسية صارمة مستمدة من خصائص الضوء: 1. **الانتشار المستقيم للضوء :** ينتشر الضوء في الوسط الشفاف والمجانس في خطوط مستقيمة تُعبر عنها هندسياً بالأشعة الضوئية ذات السهم الاتجاهي. 2. **تحديد حواف المجال البصري :** يتم رسم أشعة ضوئية تنطلق من مركز العين وتمر عبر الحواف العليا والسفلية (أو اليمنى واليسرى) للفتحة أو العائق المعتم لتتقاطع مع الشاشة أو الحائط الخلفي، وتشكّل هندسياً حدود المجال البصري. > 🔦 **القاعدة الهندسية الأساسية لتحديد المناطق المحجوبة :** > المنطقة الواقعة بين شعاعي الحد العلوي والسفل للفتحة خلف العائق المعتم تُعرف بـ **منطقة الظل أو المنطقة المحجوبة (Zone d'ombre)**، بينما الفضاء الواقع خارج هذه الحدود المضيئة يمثل **المناطق المرئية**. العوامل الأساسية المؤثرة على سعة المجال البصري (Amplitude du champ visuel) هي: * **موضع العين بالنسبة للفتحة :** كلما اقتربت العين من الفتحة (أو النافذة)، زادت زاوية الرؤية واتسع المجال البصري، وكلما ابتعدت العين عن الفتحة، ضاق المجال البصري وقلت سعة الرؤية. * **أبعاد الفتحة :** كلما كانت أبعاد الفتحة أو النافذة أكبر، كان المجال البصري أوسع، وكلما صغرت الفتحة (مثل ثقوب الأبواب أو ما يُعرف بالعين السحرية)، انحصر المجال البصري في حيز ضيق جداً. رياضياً، إذا اعتبرنا أبعاد الفتحة $D$ وبعد العين عنها $L$ ، فإن زاوية الرؤية الفعالة $ \alpha $ ترتبط عكسياً بالمسافة $L$ وفق العلاقة التقريبية التبسيطية: $$\alpha \approx \frac{D}{L}$$ حيث $ \alpha $ تقاس بـ $\text{degré}$ أو $^{\circ}$ ، و $D$ و $L$ بوحدة $\text{m}$ أو $\text{cm}$. --- ## 3. تجارب وتطبيقات هندسية وحسابية محلولة بالتفصيل لنفترض التجربة التعليمية الكلاسيكية التالية والمقترحة غالباً في اختبارات BEM: لديك نافذة مستطيلة أبعادها $D = 1.20 \, \text{m}$ مثبتة في جدار معتم فاصل. يقف شخص (نعتبر عينه نقطية $E$) على مسافة $L = 2.0 \, \text{m}$ من النافذة، وينظر إلى جدار خلفي يبعد مسافة $d = 4.0 \, \text{m}$ خلف النافذة. **السؤال :** أنشئ رسماً هندسياً تخطيطياً يوضح كيف يحدد الشخص المجال البصري على الجدار الخلفي، ثم احسب الطول $S$ للمنطقة المرئية على الجدار الخلفي. **الحل المفصل والنموذجي :** 1. **الرسم الهندسي (الإنشاء):** - نمثل العين بنقطة $E$ على اليسار. - نرسم خطا أفقيا يمثل المحور البصري الرئيسي. - نضع قطعة مستقيمة عمودية تمثل النافذة ذات الطول $D = 1.20 \, \text{m}$ على مسافة $L = 2.0 \, \text{m}$ من $E$. - نرسم شعاعين حديين من $E$: الأول يمر بالحافة العلوية للنافذة ويستمر حتى يقطع الجدار الخلفي في النقطة $A$ ، والثاني يمر بالحافة السفلية للنافذة ويستمر حتى يقطع الجدار الخلفي في النقطة $B$. - المساحة الواقعة بين النقطتين $A$ و $B$ على الجدار الخلفي هي المجال البصري المتاح للرؤية $S$. 2. **الحساب الرياضي لطول المجال البصري $S$:** باستخدام خاصية تناسب الأطوال في المثلثات المتشابهة (نظرية طاليس)، المسافة الكلية من العين إلى الجدار الخلفي هي: $$L_{\text{total}} = L + d = 2.0 + 4.0 = 6.0 \, \text{m}$$ نسبة التشابه بين أبعاد النافذة والمجال البصري على الجدار الخلفي هي: $$\frac{S}{D} = \frac{L_{\text{total}}}{L}$$ بتعويض القيم العددية المباشرة: $$\frac{S}{1.20} = \frac{6.0}{2.0}$$ $$\frac{S}{1.20} = 3.0$$ إذن، الطول $S$ للمنطقة المرئية هو: $$S = 3.0 \times 1.20 = 3.60 \, \text{m}$$ النتيجة النهائية: $S = 3.60 \, \text{m}$. --- ## 4. تمرين نموذجي على طريقة شهادة التعليم المتوسط مع سلم التنقيط إليك عزيزي التلميذ تمريناً شاملًا مصمماً وفق المنهجية الرسمية لشهادة التعليم المتوسط BEM، ومصحوباً بسلم التنقيط الدقيق لتتدرب على الإجابة النموذجية. **نص التمرين :** يريد مراقب أمني تثبيت كاميرا مراقبة ($C$) داخل رواق مستقيم أمام باب عريض مسدود جزئياً بجدار معتم. يوضح الشكل الهندسي المقابل (فرضي) مراقبة غرفة أبعادها كالتالي: - الكاميرا ($C$) تبعد عن الفتحة المعتمة بمسافة $L = 1.5 \, \text{m}$. - عرض الفتحة المعتمة هو $D = 0.8 \, \text{m}$. - يبعد الجدار الخلفي المراد مراقبته عن الفتحة بمسافة $d = 3.0 \, \text{m}$. 1. **سؤال الفهم النظري:** أذكر عاملين أساسيين تؤثران مباشرة على سعة المجال البصري للكاميرا أو العين في هذا الرواق. (1 ن) 2. **سؤال الإنشاء الهندسي:** على ورقة إجابتك، مثّل كيف يتم تحديد حدود المجال البصري والمناطق المرئية والمحجوبة على الجدار الخلفي باستخدام الأشعة الحدية. (2 ن) 3. **سؤال الحساب الرياضي:** احسب طول المساحة المرئية ($S$) على الجدار الخلفي والتي تغطيها كاميرا المراقبة بوضوح. (2 ن) --- **تصحيح التمرين النموذجي وسلم التنقيط الرسمي:** | الجزء من السؤال | الإجابة النموذجية المفصلة | سلم التنقيط | | :--- | :--- | :--- | | **السؤال 1** | العاملان الأساسيان هما: 1. موضع الكاميرا (العين) بالنسبة للفتحة (المسافة $L$). 2. أبعاد الفتحة أو العائق المعتم ($D$). | 0.5 ن 0.5 ن **المجموع: 1 ن** | | **السؤال 2** | - رسم مصدر الضوء أو الكاميرا ($C$) بدقة. - رسم الفتحة المعتمة بأبعادها المناسبة. - رسم شعاعين حديين يمران بحوافي الفتحة ويمتدان نحو الجدار الخلفي. - تظليل المنطقة غير المرئية وتحديد المنطقة المرئية $S$. | 0.5 ن 0.5 ن 0.5 ن 0.5 ن **المجموع: 2 ن** | | **السؤال 3** | المسافة الكلية بين الكاميرا والجدار الخلفي هي: $L_{\text{total}} = L + d = 1.5 + 3.0 = 4.5 \, \text{m}$ بتطبيق قانون التشابه أو التناسب الهندسي: $\frac{S}{D} = \frac{L_{\text{total}}}{L}$ $\frac{S}{0.8} = \frac{4.5}{1.5} = 3.0$ إذن: $S = 3.0 \times 0.8 = 2.40 \, \text{m}$ | 0.5 ن 0.5 ن 0.5 ن 0.5 ن **المجموع: 2 ن** | --- ## 5. ملخص الختام ونصائح المفتش لتفادي الأخطاء الشائعة أبنائي الطلاب، من خلال معاكتي لآلاف أوراق الإجابة في شهادة التعليم المتوسط، أقدم لكم هذه النصائح الذهبية لضمان العلامة الكاملة في مادة العلوم الفيزيائية وتحديداً في ظواهر الوحدة الضوئية: 1. **استخدام المسطرة والقلم بدقة :** في أسئلة الإنشاء الهندسي، يُمنع منعاً باتاً الرسم باليد العشوائية؛ يجب استعمال المسطرة وقلم الرصاص الحاد لرسم الأشعة الحدية بدقة تامة. 2. **الأسهم على الأشعة الضوئية :** لا تنسَ أبداً وضع أسهم الاتجاه على الأشعة الضوئية المنبعثة من العين أو الكاميرا نحو الفتحة والجدار الخلفي، لأن غياب السهم يفقدك أجزاء هامة من النقطة. 3. **احترام الوحدات والتحويلات :** تأكد دائماً من أن جميع الأطوال في المسائل الحسابية بنفس الوحدة (المتر $\text{m}$ أو السنتيمتر $\text{cm}$) قبل الشروع في التعويض العددي. 4. **كتابة القانون الحرفي أولاً :** في الحسابات الرياضية، اكتب دائماً القانون العام بالحروف والرموز (مثلاً $L_{\text{total}} = L + d$) قبل التعويض بالأرقام، فهذا يمنحك علامة القانون حتى لو أخطأت في الحساب العددي الأخير. 5. **التمييز بين المناطق :** افهم جيداً الفرق بين المنطقة المرئية والمنطقة المحجوبة؛ فالمنطقة المحجوبة تقع دائماً خلف العائق المعتم مباشرة وتنحصر بين امتداد الأشعة الحدية العكسية أو التقاطعية. تمنياتي لكم بالتوفيق والنجاح الدائم، ومرتبة امتياز في شهادة التعليم المتوسط BEM 2027 بحون الله تعالى!