• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 746
  • شنبه 1395/10/11
  • تاريخ :

نورشناسی

طبیعت موج های نوری بر مبنای رشته بزرگی از مشاهدات در مورد خصوصیات پدیده های نوری به دست آمده است. 

نور شناسی

در مطلب قبل دانستید که نور صورتی از انرژی است كه توسط اجسام داغ تابش می شود، حال به طور مختصر درباره نورشناسی صحبت خواهیم کرد.

ماهیت نور
مسئله طبقه بندی نور برای چند سده موضوعی اسرار آمیز بود. یکی از نظریه های اولیه در مورد سرشت نور مربوط به افلاطون است که در قرن های پنجم و چهارم قبل از میلادی می زیست. او فکر می کرد نور از نوارهایی تشکیل شده است که از چشم گسیل می شوند. اقلیدس که تقریباً یک قرن پس از او می زیست، نیز همین عقیده را داشت، از سوی دیگر، فیثاغوریس بر این باور بود که نور به صورت ذراتی بسیار ریز از اجسام درخشان گسیل می شود، در حالی که امپدوکلس قبل از افلاطون گمان می کردند نور از نوعی امواج سریع تشکیل شده است بیش از 2000 سال این پرسش ها که نور از امواج تشکیل شده اند یا ذرات بی پاسخ باقی ماندند.


همان طور که معمولا در سیر تکاملی نظرگاه های علمی پیش می آید، نظریات درباره طبیعت نور با اطلاعات جدید و افزوده شدن داده ها اصلاح شده اند. 
تکامل نظریات درباره طبیعت موجی نور به هویگنس در قرن هفدهم بر می گردد و در قرن هجدهم توسط اویلر، لومونوسوف و فرانکلین تقویت شده است. ولی در خلال این دوره مفاهیم ذره ای نور، که بنابر آنها نور به صورت جریانی از ذرات سریع شناخته می شد (نیوتن)، موثق تر باقی ماند.

فقط در اوایل قرن نوزدهم، طبیعت موجی نور به طور قابل اعتمادی در کارهای فرنل و یانگ ثابت شد. این موج ها تا حدی مشابه امواج کشسانی فرض می شوند که پدیده های صوتی را به وجود می آورند، ولی دو ویژگی مهم امواج نوری را از امواج صوتی متمایز می کردند.

 نور در محیطی منتشر می شود که هوا یا هر رسانه دیگر از آن خارج شده است، در حالی که صوت نمی تواند در خلا منتشر شود. انتشار نور در خلا را می توان در لامپ های التهابی که هوای آنها به خارج پمپ شده است مشاهده کرد.*

*در اغلب لامپ های التهابی امروزی، لامپ ابتدا کاملا تخلیه و سپس با گازهای نادر شیمیایی مثل نیتروژن پر می شوند. البته این کار برای تقلیل فروپاشی رشته، یعنی طولانی کردن عمر کاری لامپ صورت می گیرد ولی نور رشته در لامپ کاملا تخلیه شده نیز انتشار می یابد.

دلیل دیگر بر توانایی انتشار نور در خلا امکان مشاهده نور خورشید و ستارگان است که توسط فضایی لایتناهی که مقدار ماده در واحد حجم آن کمتر از خلائی است که اغلب وسایل خلا کامل به وجود می آورند، از ما جدا شده است. بنابر اطلاعات جدید، فضای بین ستاره ای شامل حدود یک اتم در 1 سانتی متر مکعب، در حالی که اغلب وسایل کاملا تخلیه شده بیشتر از 108 اتم یا مولکول در 1 سانتی متر مکعب دارند.

 ویژگی مشخص امواج نوری در مقایسه با امواج صوتی در سرعت انتشار عظیم آنها است. مشاهدات اخترشناسی کسوف اقمار مشتری که توسط رومر انجام گرفت نشان داد که سرعت انتشار نور در فضای آزاد نزدیک به 3 × 108 m/s  است. سرعت نور در هوا عملا همین مقدار است، در حالی که صوت در هوا با سرعتی مساوی یک میلیونیم این مقدار منتشر می شود.
برانگیختگی در شفق سمالی به خوبی نمایان است. الکترون های سریع که از باد خورشیدی سرچشمه می گیرند به اتم ها و مولکول های نیتروژن رنگ قرمز _بنفش و یون های نیتروژن رنگ آبی_ بنفش، کسیل های شفق منحصر به نور مرئی نیست، بلکه شمل تابش فرو سرخ، فرابیفش و پرتو ایکس نیز می شود.

نکته: فرایند برانگیختگی، وا انگیختکی را فقط با مکانیک کوانتوم می توان دقیقا توصیف کرد. هر تالش جهت بررسی این فرایند به کمک فیزیک کلاسیک به تضادهایی می انجامد.

سرعت بسیار زیاد انتشار نور پدیده های نوری را از سایر پدیده های شناخته شده در ربع اول قرن نوزدهم متمایز می کند. حدود پنجاه سال بعد، ماکسول، با توجه به ملاحظات نظری محض، ثابت کرد که اغتشاش های الکترومغناطیسی باید با همان سرعت نور انتشار یابند. بعدا هرتز با آزمایش امواج الکترومغناطیسی را که عملا با سرعت نور منتشر می شوند به دست آورد.

بررسی های بعدی و بالاتر از همه آزمایش های لبدف که در آنها او کوتاه ترین امواج الکترومغناطیسی (6 میلی متر) را به دست آورد، نشان داد که تمام خصوصیات امواج الکترومغناطیسی با امواج نوری یکی است. این واقعیت های مهم به این نتیجه منجر شدند که امواج نوری امواج الکترومغناطیسی هستند و با امواجی که معمولا در مهندسی رادیو به کار می روند در طول موج کوچکشان (کمتر از میکرون) تفاوت دارند.

نور شناسی

طبیعت الکترومغناطیسی امواج نوری گسیل الکترون ها را از فلزات ملتهب، یعنی به اصطلاح اثر فوتو الکتریک (بخشی از موج نور تابیده بر جسم از آن باز تابیده می شود، بخشی از آن می گذرد و بخشی جذب آن می شود. ولی گاهی قسمتی از این انرژی جذب شده می تواند پدیده های دیگری را نیز باعث شود. اثرهای بسیار مهم نور که کاربردهای علمی وسیعی یافته اند عبارتند از اثر فوتوالکتریک، فوتولیانی و تبدیل های فوتو شیمیایی.) را توضیح می دهد.

پدیده های دیگری نیز وجود دارند که ارتباط بین نور و فرایندهای الکترو مغناطیسی را آشکار می کنند. بر اساس همه این نتایج تجربی و نظری که فعلا موجود است، می توان این واقعیت را پذیرفت که امواج نوری امواج الکترومغناطیسی اند. اجسام نورانی (نظیر خورشید) امواج الکترومغناطیسی (اولیه) گسیل می دارند. با برخورد  این امواج در مسیر خود به یک جسم، این امواج اولیه باعث نوسان های واداشته الکترون های تشکیل دهنده جسم می شوند، که چشمه های امواج الکترومغناطیسی ثانویه اند. 


 

پدیده های نوری مختلف رنگ ها و ضد نورهای اجسام ناشی از برهمنهی امواج اولیه و ثانویه می باشند. بسیاری از ویزگی های پدیده های موجی برای فرایندهای موجی با طبیعت مختلف مشابه اند. نتایج تجربی به دست آمده در قرن بیستم به این نتیجه گیری منجر شده است که فرایندهای نوری به همراه خواص موجی، خواص ذره ای نیز دارند.

در حال حاضر نظریه کوانتومی نظریات موجی و ذره ای در مورد نور را در مجموعه واحدی به هم می پیوندد، درست همان طور که این نظریه مفاهیم مربوط به الکترون ها، اتم ها و سایر ذرات را یکی می کند.


منبع: http://s6.picofile.com
 مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

ثبت تمام نگاشتی

ثبت تمام نگاشتی

شناخت نور و نورسنجی یکی از دانش ها و مهارت های بسیار مهم در عکاسی می باشد. عکاسان با تسلط بر نور سنجی و دخل و تصرف در میزان نور دهی عکس، می توانند عکس های دلخواه خود را تهیه کنند.
برجسته نماها (بخش اول)

برجسته نماها (بخش اول)

دید دو چشمی و احساس عمق (برجسته نماها) ادراک دیداری فضای خارج عمل پیچیده ای است و در آن اصل این است که معمولا دو چشم در دیدن شرکت می کنند. شی واحدی بر شبکیه های دو چشم به نمایش در می آیند، دو تصویر مختصری با هم فرق ...
برجسته نماها (بخش دوم)

برجسته نماها (بخش دوم)

ادراک عمق با دید دوچشمی، بهتر از دید یک چشمی است. چون دو چشم آدمی جدا از هم هستند، هریک، اشیاء سه بعدی را از زاویه ای می بیند که کمی متفاوت با دیگری است. درنتیجه، در هر چشم تصویر نسبتاً متفاوتی از شیء به وجود ...
UserName