سبد خريد شما : 0 مورد
جمع : تماس بگیرید
سبد خريد شما خالي ميباشد !
محصول بروزرساني
صورتحساب کن

تماس : 09033062970 _ 09196451448

ما 572 مهمان و بدون عضو آنلاین داریم

نورشناسی / فیزیک نور

نورشناسی / فیزیک نور

نورشناسی (Optics)، اپتیک یا فیزیک نور، شاخه‌ای از فیزیک است که به بررسی نور و خواص آن و برهمکنش آن با ماده می‌پردازد. نورشناسی به مطالعه حوزه نور مرئی، ماوراء بنفش و فروسرخ امواج الکترومغناطیسی می‌پردازد.کمال‌الدین فارسی ریاضی‌دان و فیزیکدان برجسته ایرانی سهم عمده‌ای در گسترش فیزیک نور داشته است.

تاریخچه

در یونان باستان عقیده بر این بود که نور از چشم به سمت اشیا می‌تابد و بازتاب آن باعث دیدن و دیده شدن، می‌شود.موزی، ارسطو و اقلیدس  در سدهٔ ۵ و ۴ پیش از میلاد با استفاده از تئوری سوراخ‌سوزنی یا اتاقک تاریک تلاش کردند خلاف آن نظریه را ثابت کنند. آن‌ها در پشت دوربین‌های سوراخ سوزنی صفحه‌ای نیمه‌مات قرار می‌دادند تا تصویر بازتاب شده ی روی آن با چشم دیده شود. در قرن ششم میلادی، آنتمیوس در آزمایش‌های خود از دوربین تاریکخانه‌ای استفاده کرد.اما ابن هیثم پدر علم نورشناسی یا فیزیک نور،در سدۀ پنجم هجری/یازدهم میلادی، بود که رساله ای در باره نورشناسی نوشت و در نهایت تئوری دوربین سوراخ سوزنی را گسترش داد و در مشاهدات خورشید گرفتگی خود از وسیله‌ای به نام اتاقک تاریک استفاده کرد. او برای نخستین‌بار از دوربین سوراخ سوزنی و دوربین تاریکخانه‌ای در آزمایش‌هایش جهت بررسی خواص نور، استفاده نمود و آن را به جهان معرفی کرد.


نورشناسی هندسی (Geometrical optics)

نورشناسی هندسی نور به صورت یک پرتو منتشر شونده در یک خط راست مدل بندی می‌کند. این نظریه توانسته‌است بسیاری از ویژگی‌های نور مثل شکست نور، بازتاب نور از سطوح را به خوبی توصیف نماید.نورشناخت هندسی یا اپتیک هندسی مدلی است که نور را به صورت یک پرتو حرکت کننده در یک خط راست در نظر می‌گیرد و بسیاری از پدیده‌های مربوط به نور را بر این اساس توصیف می‌کند.گستره وسیع طول موج‌های الکترومغناطیسی بر حسب اینکه طول موج، موج الکترومغناطیسی مورد نظر در مقایسه با ابعاد جسم برهمکنش کننده با آنها چه اندازه ای داشته باشد در سه گروه دسته بندی می شود. در یکی از این سه دسته، شرایط به این صورت است که طول موج بسیار کوچکتر از ابعاد وسیله برهمکنش کننده با آن است و و علاوه بر این انرژی فوتون‌های این امواج در مقایسه با انرژی هایی که آن وسیله نسبت به آن حساسیت نشان می دهد خیلی کوجکتر است. در چنین شرایطی می تواانیم در یک تقریب مرتبه اول رفتار امواج را به وسیله روشی که نورشناخت هندسی نامیده می‌شود بررسی کنیم.

نورشناسی موجی (Physical/Wave Optics)

پدیده‌هایی وجود دارند که دیگر نمی‌توان آنها را با دید نور هندسی مورد مطالعه قرار داد که نمونه‌ای از این پدیده‌ها پراش، پاشندگی، تداخل نور می‌باشد. آشناترین این پدیده‌ها آزمایش دو شکاف یانگ است که دو شکاف عبور دهنده نور یک منبع، روی پرده یک طرح تداخلی ایجاد می‌کند و کاملا ناقض نظریه ذره‌ای نور و نورشناسی هندسی است. با تلاش‌های ماکسول مشخص شد که رفتار نور به خوبی با استفاده از یک موج الکترومغناطیسی قابل توصیف است.

نورشناسی کوانتومی (Quantum Optics)

با وجود همه موفقیت‌هایی که در زمینه نورشناسی انجام شده‌بود باز هم هنوز نور ماهیت اصلی خود را هویدا نکرده‌بود. اما با پیشرفت‌هایی که در زمینه مکانیک کوانتومی انجام شدT کاربرد آن در حوزه نورشناسی جبهه‌های جدیدی در این علم گشود و نمودهای تازه‌ای از نور مشاهده شد. این موضوع تا جایی ادامه یافت که اعتقاد دانشمندان فیزیک بر آن شد که نور ذاتاً یک موجود کاملاً کوانتمی است و آنچه که در تئوری‌های کلاسیک به آن پرداخته می‌شود یک تقریب نسبتاً خوب از نور است. در این مدل بندی جدید پدیده‌هایی پیش‌بینی و توصیف شدند که پیش از این بررسی نمی‌شدند. اپتیک کوانتومی یکی از دانش‌های بنیادین در طراحی رایانه‌های کوانتمی است که به دلیل تحول شگرف حجم و سرعت محاسبات، نمی‌توان آن را دست کم گرفت. امروزه موفق‌ترین مدل برای توصیف نور مدل نورشناسی کوانتومی است.

شکست نور :

شکست نور یک پدیده اپتیکی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعتی که برای آن در دو محیط با ضریب شکست متفاوت رخ می‌دهد دچار تغییر مسیر می‌شود. لذا هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است.سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یکسان نیست، بطوریکه بیشترین سرعت آن در خلاء (یا تقریباً هوا) بوده و برابر ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است. در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه و غیره سرعت نور کمتر از این مقدار است. لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر می‌نماید و با افزایش غلظت سرعت کاهش پیدا می کندو بر عکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است.

نتیجه تصویری برای ‪diffraction light‬‏

 

پاشندگی (اپتیک)

پاشندگی یا پاشش پدیده‌ایست که در آن سرعت فاز یک موج به بسامد آن وابسته‌است. درمحیط‌های پاشنده، ضریب شکست برای امواج با بسامد های گوناگون ناهمسان است، به این دلیل امواج با بسامد های گوناگون در این محیط‌ها با سرعت‌های گوناگون حرکت کند که موجب پاشش یا پاشیدگی آنها می‌گردد.پدیده‌ای که در منشور روی‌می‌‌دهد، نمونه‌ای از پاشندگی و منشور نمونه‌ای از یک محیط پاشنده‌است.

پراش:

پَراش یا تفرق (به انگلیسی: Diffraction) در فیزیک به پخش شدن یا خم شدن موج هنگام مواجه شدن با یک مانع گفته می‌شود. پدیده پراش نه تنها در امواج نوری که در تمامی امواج دیده می‌شود. اما پراش معمولاً در زمینه امواج الکترومغناطیسی بیشتر مورد بحث و بررسی است.

Two-Slit Diffraction.png

تداخل امواج :

در فیزیک تداخل یا اندرزنش موج پدیدهٔ ایجاد موجی با شکل دامنه جدید هنگام گذر همزمان دو موج یا بیشتر از یک نقطه است. اندرزنش دو موج با بسامد و دامنه یکسان به تشکیل موج ایستا می‌انجامد.اندرزنش (interference) و برهم‌نهش (superposition) موج‌ها خیلی وقت‌ها به یک معنی بکار می‌روند که برآمده از نزدیکی این دو مفهوم به یکدیگر است.بنابر اصل برهم‌نهی میزان جابجایی در نقطهٔ برهم‌نهی ، برابر با جمع جبری میزان جابجایی هر موج است. در صورتی که جابجایی موج‌ها در آن نقطه از لحاظ جبری هم علامت باشد نتیجه موجی با دامنه بزرگتر خواهد بود که به آن برهم‌نهی سازنده می‌گویند. اگر مختلف علامت باشد نتیجه موجی با دامنه کوچکتر (یا حتی با دامنه صفر) خواهد بود که برهم‌نهی ویرانگر می‌گویند.تداخل در مخابرات معنی متفاوتی دارد.

کاربردها:

با استفاده از پدیده شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود.اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود.کاربردهای شکست نور با استفاده از پدیده‌ی شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود. اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود.بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود. این پدیده را می‌توان به ‌طور طبیعی در رنگین کمان مشاهده کرد. قطرات آب باران نور خورشید را به طول موج‌های مختلف تجزیه می‌کنند و رنگین کمان در آسمان مشاهده می‌شود.

موفق باشید/

 

امتیازدهی به این مطلب:
همه چیز راجع به رنگ / دمای رنگ / فیزیک رنگ
الگوریتم فشرده سازی ال زد دبلیو/ LZW

مطالب مرتبط :

 

نظرات

بدون نظر
مهمان
جمعه, 06 مرداد 1396

جدیدترین آموزش های ویژه