پراکندگی نور

توضیح اولیه

هنگامی که نور از کنار لبه یا درون یک شکاف عبور می کند خم می شود. این خم شدن را پراکندگی یا پراش می نامند. شما به راحتی می توانید به کمک یک شمع یا یک چراغ قوه کوچک و شکافی که با دو مداد به وجود می آورید، پراکندگی نور را نشان دهید. طرح پراکندگی، طرحی که از روشنایی و تاریکی ساخته می شود، نشان می دهد که نور خواص موج گونه دارد.

در این درس می توانید با طراحی چندین آزمایش به روش ساده، دانش آموزان را با مفهوم تداخل سازنده و ویرانگر آشنا کنید.

اهداف

آشنایی با خواص نور

آشنایی با مفهوم تداخل

مشاهده ی پدیده ی پراش

مشاهده تداخل ویرانگر و سازنده

وسایل لازم

دو مداد سالم و تمیز

یک تکه نوارچسب شفاف

یک شمع

به طور اختیاری: تکه های پارچه، یک عدد پر، توری پراش پلاستیکی، یک توری سیمی، یک تار موی سر انسان

طرح درس

شمع را روشن کنید. یک لایه از نوارچسب را درست زیر قسمت پاک کن یکی از مدادهایتان بپیچانید. از بین دو مداد به شمع نگاه کنید.

شرح آزمایش:

اگر بتوانید فاصله های طرح پراکندگی را اندازه گیری کنید، می توانید طول موج نور ساطع شده توسط شمع یا چراغ را محاسبه کنید.

منبع نور را حداقل در فاصله یک متری خود قرار دهید.

مدادها را عمود بر سطح کنار هم نگه دارید، به طوری که پاک کن های آن به طرف بالا قرار گیرد. نوارچسب پیچیده شده دور یکی از مدادها، آن ها را کمی با فاصله از هم نگه می دارد و بین آن ها درست، پایین نوار، یک شکاف نازک تشکیل می شود. مدادها را نزدیک یک چشم خود نگه دارید، ( با حدود دو  سانتی متر فاصله ) و از شکاف بین مدادها به منبع نور نگاه کنید. مدادها را به هم بفشارید تا شکاف کوچک تر و نازک تر شود. توجه کنید که یک خط نورانی عمود بر شکاف ایجاد می شود. مدادها را بچرخانید تا به صورت افقی درآیند، سپس خواهید دید که خط نورانی تشکیل شده، هنوز بر شکاف عمود است.

اگر از نزدیک تر نگاه کنید خواهید دید که این خط نورانی از تکه های کوچک نور تشکیل شده است. هنگامی که شکاف را نازک تر می کنید، تکه ها بزرگ تر می شوند و به صورت مجزا پخش می شوند، از قسمت مرکزی منبع نور فاصله می گیرند و تمیز دادن شان از هم آسان تر می شود. خواهید دید که تکه های نور لبه های آبی و قرمز دارند و آن قسمت لبه های آبی به منبع نور نزدیک ترند.

دو طرف تار مو را بگیرید و بکشید و آن را در فاصله 2 سانتی متری از چشم خود نگه دارید. مو را بین خود و منبع نور تکان دهید و توجه کنید که نور به خطی از تکه های نورانی پراکنده می شود. درست همان گونه که بوسیله شکاف این گونه می شد. تار مو را بچرخانید و ببینید که خط تکه های نور نیز می چرخد.

هم چنین از طریق یک تکه پارچه، یک پر، یک توری پراش، یا یک توری فلزی به منبع نور نگاه کنید. هر کدام از این ها را هنگامی که به منبع نور نگاه می کنید، بچرخانید.

شما می توانید توضیح علت این پدیده را از دانش آموزان بپرسید و برای تکمیل توضیحات دانش آموزان از از متن زیر استفاده کنید.

شرح علت رخداد این پدیده:

فواصل تیره بین تکه های نورانی نشان دهنده ی این است که می توان به نور یک موج نسبت داد. امواج نور که از درون شکاف عبور می کنند، پراکنده می شوند، هم پوشانی می کنند و با هم بر هم نهی دارند، و با ترکیب های گوناگونشان با هم، یک طرح پراکندگی را که ما می بینید می سازند.

جایی که یکی از قله های یک موج و قله موج دیگر، هم پوشانی کنند، موج ها با هم ترکیب می شوند و یک موج بزرگ ترمی سازند و شما یک رد نورانی می بینید. جایی که فرورفتگی یک موج با برآمدگی موجی دیگر هم پوشانی کند، دو موج اثر یکدیگر را خنثی می کنند و شما خط تیره می بینید.

زاویه ای که نور خم می شود به طول موج نور بستگی دارد. به عنوان مثال، رنگ قرمز طول موج بیشتری نسبت به رنگ آبی دارد و بنابراین بیشتر از رنگ آبی خم می شود. این مقادیر مختلف خمیدگی باعث رنگی بودن لبه های تکه های نورانی می شود که درونشان آبی و اطرافشان قرمز است.

شکاف نازک تر هم باعث پراکندگی و پخش شده بیشتر نور می گردد. در حقیقت، زاویه بین دو خط تیره مجاور هم در طرح پراکندگی نسبت معکوس باعرض شکاف دارد.

اشیای نازک مثل تار مو هم، نور را پراکنده می کنند. نوری که دقیقاً از کنار تار مو می گذرد پخش می شود، تداخل می کند و یک طرح پراکندگی می سازد. یک تکه پارچه یا یک پر که هر دو از قست ها و ذرات نازک تر و خیلی کوچک تر ساخته شده اند طرح های پراکندگی پیچیده تری را به وجود می آورند.

مترجم: یاشار عزیزی