فيزيك فصل دوم - نور

 

نور، رنگ، بينايي

يك جسم منير نوري توليد مي‌كند كه با سرعت زياد (300000 كيلومتر بر ثانيه) از آن دور مي‌شود. نور انرژي را به صورت امواج الكترومغناطيسي از جسم دور مي‌كند. بعضي ماده‌ها مي‌توانند انرژي نوري را به صورت‌هاي ديگر تبديل كنند. گياهان سبز با استفاده از نور، قند و نشاسته توليد و انرژي شيميايي را ذخيره مي‌كنند (فوتوسنتز).

 

نور صورتي از انرژي تابشي است كه با سرعت 300000 كيلومتر بر ثانيه درفضا سير مي كند.

فرايند نور:
1- موجب ديدن اجسام مي شود.
2- موجب عمل غذاسازي گياهان مي شود.
3- باعث كاركردن كليه وسايل نوري مي شود.

4- موجب تغيير رنگ لباس و پارچه مي شود.

 

براي آنكه جسمي ديده شود، بايد از آن جسم نور به چشم برسد، بنابر اين جسم يا بايد از خودش نور تابش كند و يا نورهايي را كه برآن تابيده شده است، به طرف چشم بيننده بازتاب دهد.
به همين دليل اجسام به دو دسته تقسيم مي شوند.
1- اجسام منير يا چشمه ي نور: اجسامي كه از خود نور توليد مي كنند. مانند خورشيد، لامپ روشن، شمع روشن، چوب در حال سوختن
2- اجسام غير منير: اين اجسام از خود نوري تابش نمي كنند، بلكه نوري را كه از چشمه هاي نور به آن ها تابيده است به طرف چشم، باز مي گردانند، در نتيجه ما مي توانيم آن ها را ببينيم.
 

نور

نور صورتي از انرژي است كه به صورت واحدهاي كوچك انرژي متحرك، از جسم منير تابش مي‌شود و سريعترين پديده جهان است. هم خاصيت ذره‌اي دارد و هم خاصيت موجي. در ابعاد بزرگ خاصيت ذره‌اي‌اش بر موجي غلبه مي‌كند و مثلا" نور در اطاق در خط راست منتشر مي‌شود. يا نمي‌تواند به پشت اجسام كدر برود و سايه تشكيل مي‌شود. در ابعاد كوچك خاصيت موجي بر ذره‌اي چيره مي‌شود. در مقابل يك روزنه ميليمتري، پراش نور رخ مي‌دهد يا در مقابل دو شكاف خيلي ريز تداخل اتفاق مي‌افتد.

 

 

جسم منير

وقتي جسمي نور تابش مي‌كند يعني بخشي از انرژي داخلي خود را از دست مي‌دهد. اين انرژي در واقع همان انرژي نور تابشي است. در جريان فرآورده‌هاي شيميايي مثل سوختن، انرژي جسم مي‌تواند به صورت تابشي آزاد شود. در واكنش‌هاي هسته‌اي مثل شكافت و هم‌‌جوشي.( بمب اتمي يا خورشيد و ستارگان) هم بخشي از انرژي به صورت تابشي آزاد مي‌شود. گاهي هم مي‌توان انرژي اتم‌هاي ماده را به صورت مصنوعي افزايش داد. وقتي اتم به حالت اوليه انرژي باز مي‌گردد آن انرژي دريافتي را به صورت تابش آزاد مي‌كند، مثل گاز نئون در لامپ‌هاي نئون يا بخار جيوه در لامپ‌هاي مهتابي.

انواع چشمه ي نور:
1- چشمه ي گسترده نور: يك شي نوراني نظير خورشيد، چراغ روشن، شعله ي شمع را چشمه ي نور گسترده مي ناميم.

2- چشمه نور نقطه اي: اگر صفحه اي از مقوا را كه روي آن روزنه ي كوچكي ايجاد شده است، درمقابل چراغ روشني قراردهيم، نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر مي شود و روزنه مانند يك چشمه نور كوچك عمل مي كند كه به آن چشمه ي نقطه اي نور مي گويند.

 

نور مي تواند تشكيل تصوير دهد

يك اتاقك تاريك جعبه سياهي است كه يك وجه آن از صفحه نيم شفافي تشكيل شده است و در سطح مقابل آن سوراح كوچكي موجود است. از اين سوراح كوچك مي‌تواند نور لامپي عبور كند و تصوير آن را بر پرده به وجود مي‌آورد. اين تصوير شبيه لامپ است وليكن كاملا" با آن هم يكسان نيست. به تصوير نگاه كنيد و متوجه خواهيد شد كه چهار تفاوت با لامپ دارد. وارونه است، جاي راست و چپ عوض (معكوس) شده است، روشنائي آن كمتر است و اندازه‌اش برابر اندازه لامپ نيست. ولي اين تصوير شبيه لامپ و هم رنگ آن است. پرتوهائي كه از لامپ تابش مي‌شوند به خط راست از سوراخ مي‌گذرند و همين موضوع سبب وارونه بودن تصوير و چپ و راست شدن آن شده است. تصويري كه بر پرده تشكيل مي‌شود، مانند اين تصوير، تصوير حقيقي ناميده مي‌شود.

تقسيم بندي اجسام غير منير از نظر عبور نور از آنها:
1- اجسام شفاف : اجسامي كه نور از آن ها عبور مي كند مانند شيشه – هوا – آب

2- اجسام نيمه شفاف : اجسامي كه نور از آن ها عبور مي كند ولي از پشت آن ها اجسام ديگر به طور واضح ديده نمي شوند. مانند شيشه هاي مات – كاغذ كالك
3- اجسام كدر اجسامي كه نور از آن ها عبور نمي كند.مانند آجر-مقوا-چوب و ....

نور به خط راست منتشر مي شود.
چند دليل مهم براي اثبات اين موضوع:
1- عبور نور از لابه لاي شاخ و برگ درختان

2- تشكيل سايه

 

 

3- خورشيد گرفتگي
4- ماه گرفتگي

سايه چگونه تشكيل مي شود؟ اگر جسم كدري در مقابل منبع نوري قرار گيرد در پشت جسم محوطه ي تاريكي بوجود مي آيد كه به آن سايه مي گويند.

 

تشكيل سايه

تشكيل سايه‌ي يك جسم، دليل انتشار نور به صورت خط مستقيم است. براي مثال چشمه‌ي نقطه‌اي نور شكل (الف) از جسم كدري كه در مسيرش قرار مي‌گيرد سايه اي كاملا" مشخص بر جاي مي‌گذارد. براي يك چشمه‌ي گسترده‌ي (غير نقطه اي) نور، چنان كه در شكل (ب) ديده مي‌شود، وضعيت تا حدودي متفاوت است. يك ناحيه ي كاملا" تاريك وجود دارد كه آن را تمام سايه مي‌نامند. (ناحيه (CD در نواحي DB,AC قسمتي از پرتوها، نه تمام آنها، توسط مانع متوقف مي‌شود به همين دليل، اين نواحي كاملا" تاريك نيستند. اين قسمت از سايه را نيم سايه مي‌گويند. اين قسمت از سايه فقط در صورتي در خور اعتناست كه چشمه‌ي نور گسترده (غير نقطه‌اي) باشد.

 

راههاي تشكيل سايه :

1- تشكيل سايه به وسيله چشمه ي نقطه اي نور: در اين حالت فقط سايه كامل ايجاد مي شود و مرز مشخصي بين تاريكي و روشنايي وجود دارد.
نكته: قطر سايه به فاصله ي چشمه ي نور تا جسم كدر و پرده بستگي دارد.
نكته: هر گاه چشمه ي نور به جسم كدر نزديك شود قطر سايه بزرگتر مي شود و هرگاه چشمه ي نور را از جسم كدر دور كنيم قطر سايه كوچك تر مي شود.

هر گاه سايه به وسيله ي چشمه ي نقطه اي تشكيل شود بين قطر سايه و قطر جسم كدر رابطه ي زير وجود دارد.

مثال : جسمي به طول 10CM در فاصله ي 5CM از يك منبع نقطه اي نور قراردارد. اگر فاصله ي پرده تا منبع

نور 60CM باشد، در اين صورت طول سايه چقدر است؟

AB=10CM
OH=5CM

OH'=60CM

?=A'B'

 

 

 

تشكيل سايه و نيم سايه

2- تشكيل سايه به وسيله چشمه ي گسترده نور: در اين حالت علاوه بر سايه كامل، نيم سايه نيز ديده مي شود.

     - خورشيد گرفتگي (كسوف): هر گاه در چرخش ماه به دور زمين و هر دو به دور خورشيد، مركز آن سه (ماه،زمين،خورشيد) روي يك خط راست واقع شود به طوري كه ماه در وسط باشد، ماه جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه آن روي زمين مي افتد در نتيجه كساني كه در سايه ي ماه قرار دارند خورشيد را تاريك مي بينند. در اين صورت مي گوييم، خورشيد گرفتگي رخ داده است.

خورشيد گرفتگي جزيي وكلي

خورشيد ؛ماه وزمين در يك امتداد قرار گيرند وماه بين زمين وخورشيد قرار گيرد در اين صورت مانع رسيدن نور خورشيد به زمين شده وساكنين روي زمين كه در سايه كامل ماه به سر مي برند خورشيد گرفتكي را كلي وساكنيني كه در نيمسايه ماه به سر مي برند خورشيد گرفتگي را جزيي خواهند داشت خورشيد گرفتگي حلقوي هرگاه پديده كسوف در حالت رخ دادن باشد و ماه در دورترين فاصله خود نسبت به زمين قرار گيرد در اين صورت سايه كامل ماه به سطح زمين نرسيده وساكنين روي زمين حلقه نوراني از خورشيد را خواهند داشت چون مدار ماه حالت دايره كامل ندارد خسوف(ماه گرفتگي) خورشيد،زمين وماه در يك امتداد بوده زمين بين خورشيد وماه قرارمي گيردومانع رسيدن نور خورشيد به سطح ماه شده و ساكـــنين روي زمين كه درشب به سر مي برندماه را تيره مي بينند. مدت زمان گرفتگي ماه طولاني تر از خورشيد مي باشد چون زمين بزرگتر از ماه است.

عبور نور از اجسام و تشكيل سايه

هرگاه در چرخش ماه به دور زمين و هر دو به دور خورشيد مركزهاي هر سه روي يك خط راست واقع شود، و ماه بين زمين و خورشيد قرار گيرد، سايه‌ي ماه روي زمين مي‌افتد. در نتيجه كساني كه در سايه‌ي ماه قرار دارند، خورشيد را تاريك مي‌بينند. دراين صورت خورشيد‌گرفتگي رخ مي‌دهد.

    - ماه گرفتگي: اگر زمين بين ماه و خورشيد قرار گيرد، زمين جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه آن روي ماه مي افتد و آن را تاريك مي كند. در اين صورت مي گوييم ماه گرفتگي رخ داده است.

 

 

گرفتگي ماه و خورشيد (خسوف و كسوف)

   بازتاب نور :  برگشت نور از سطح يك جسم را بازتاب مي گويند.

انواع بازتاب نور:
1- بازتاب منظم: اين بازتابش در سطوح بسيار صاف صورت مي گيرد. در اين صورت پرتوهاي نور به طور موازي به سطح تابيده و به طور موازي در يك جهت بازتاب مي شوند. در اين نوع بازتاب همواره تصويري واضح و روشن ايجاد مي شود. مانند آينه

 

 

2- بازتاب نامنظم: هرگاه يك دسته پرتو موازي نور به سطح ناهمواري برخورد كند به صورت پرتوهاي غير موازي و در جهات متفاوت بازتاب مي شوند. دراين نوع بازتابش تصوير اشياء مبهم و نامشخص است.

 

 

اصل انعكاس: در بازتاب نور از سطح يك جسم، همواره زاويه تابش و بازتاب برابرند.

نكته 1: پرتو تابش: پرتو نوري كه به سطح مي تابد.(I)
نكته2: پرتو بازتابش: پرتو بازگشته از سطح را مي گويند.(R)
نكته3: زاويه تابش: زاويه بين پرتو تابش و خط عمود را مي گويند.(i)
نكته4: زاويه بازتابش: زاويه بين پرتو بازتاب و خط عمود را گويند.(r)
نكته5: زاويه آلفا α : زاويه بين پرتو تابش و سطح آينه را گويند.
نكته6: زاويه بتا α : زوايه بين پرتو بازتاب و سطح آينه را گويند.
نكته7: زاويه تابش متمم زاويه α است. يعني
نكته8: زاويه باز تابش متمم زاويه  β  است. يعني

انواع دسته اشعه (پرتو) نوراني:
1- دسته پرتو موازي: اين پرتوها همانطور كه از اسمشان پيدا است با هم موازي هستند.

2- دسته پرتو همگرا: پرتوهايي هستند كه در آن شعاع هاي نور در جهت انتشار به هم نزديك مي شوند و در يك نقطه به هم مي رسند.

3- دسته پرتو واگرا: پرتوهايي كه در آن شعاع هاي نور در جهت انتشار از هم دور مي شوند.

پرتوهاي حقيقي:

پرتوهاي تابش و بازتابش كه به چشم مي رسند را پرتوهاي حقيقي مي گويند.

پرتوهاي مجازي:

امتداد پرتوهاي واگرايي كه از سطح آينه بازتاب مي شوند(در پشت آينه) پرتوهاي مجازي گفته مي شود.

 

تصوير مجازي و حقيقي

اگر پرده‌اي كه در محل تصوير گذاشته مي‌شود بتواند عكسي از تصوير نشان دهد، تصوير را حقيقي مي‌گويند. در غير اين صورت تصوير را مجازي مي‌گويند. تصوير حقيقي از برخورد پرتوهاي نور تشكيل مي‌شود ولي تصوير مجازي از برخورد امتداد پرتوهاي نور تشكيل مي‌شود. تصوير در آينه‌ي تخت مجازي است چون امتداد پرتوها در پشت آينه، يك ديگر را قطع كرده و تصوير را تشكيل مي‌دهند.

تصوير حقيقي:

 زماني تشكيل مي شود كه پرتوهاي تابش شده از يك نقطه شي پس از برخورد به آينه يا عدسي در نقطه اي ديگر به هم برسند. تصوير حقيقي بر روي پرده تشكيل مي شود.

تصوير مجازي:

 تصويري كه پرتوهاي مجازي در پشت آينه به وجود مي آورند را مي گويند.تصوير مجازي بر روي پرده تشكيل نمي شود.

آينه:

قطعات شيشه اي كه پشت آنها نقره اندود يا جيوه اندود شده است و مي توانند نور را بازتاب دهند بازتاب از سطح آينه منظم است.

 

 

بازتابش نور و تصوير در آينه تخت

ويژگي هاي تصوير در آينه تخت
1- تصوير مجازي
2- تصوير مستقيم
3- تصوير برگردان(وارون جانبي)
4- طول تصوير با طول جسم برابر است.
5- فاصله تصوير تا آينه با فاصله ي جسم تا آينه برابر است.

 

كاربرد آينه ي تخت:
1- استفاده از تصوير مستقيم آن در خانه و وسايل نقليه
2- استفاده از آينه براي ارسال علايم مخابراتي به فاصله دور
3- استفاده از آينه ي تخت براي اندازه گيري سرعت نور و وسايل نور بازتابي (تلسكوپ بازتابي)
4- پريسكوپ: اين دستگاه از لوله اي تشكيل شده كه در دو طرف آن دو آينه ي تخت موازي نصب شده كه هر يك از اين آينه ها با محور آينه زوايه 45 درجه مي سازد. هر تصويري كه در يكي از اين آينه ها ديده مي شود در ديگري نيز مشاهده مي شود.

انتقال آينه ي تخت:

 هرگاه جسمي در برابر آينه ي تختي قرار گيرد، تصوير مجازي آن در آينه ديده مي شود. چنانچه آينه به اندازه d جابه جا شود. تصوير به اندازه 2d نسبت به جسم جابه جا مي شود.

اگر آينه ثابت باشد و جسم به اندازه d نسبت به آينه جا به جا شود تصوير نسبت به جسم به اندازه d جا به جا مي شود.

سرعت انتقال تصوير:

 سرعت انتقال تصوير در آينه ي تخت در حالتي كه آينه ثابت باشد و جسم با سرعت V در راستاي عمود بر سطح آينه حركت كند، نسبت به مكان اوليه اش برابر V است.
در حالي كه جسم ساكن باشد و آينه در راستاي عمود بر سطح آينه با سرعت V حركت كند، سرعت انتقال تصوير در آينه نسبت به مكان اوليه اش برابر 2V خواهد بود.
در حالي كه جسم و آينه هر يك با سرعت V به طرف هم حركت كنند، سرعت انتقال تصوير در آينه نسبت به مكان اوليه اش برابر 3Vخواهد بود.

تصوير در آينه هاي متقاطع:

 هر گاه جسم روشني در فضاي بين دو آينه ي م

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: