وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
به نظر می رسد که برای اندازه گیری سرعت نوردر یک ماده نیاز به تجهیزات پیشرفته و گران می باشد .اما شما می توانید با استفاده از وسایل ساده وابتدایی نظیر اشاره گر لیزری ساده,زاویه سنج نیز سرعت نور را در محیطی مانند ژله اندازه گیری کنید
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : سارا قیصری
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

اندازه گیری سرعت نورگذرنده از یک محیط توسط اشعه ی لیزر

اهداف جلسه: اندازه گیری سرعت نور گذرنده از ژله توسط اشعه ی لیزر

 

وسایل مورد نیاز: -------------------------

روند کار:

مقدمه

به نظر می رسد که برای اندازه گیری سرعت نور در یک ماده نیاز به تجهیزات پیشرفته و گران می باشد. اما شما می توانید با استفاده از وسایل ساده و ابتدایی نظیر اشاره گر لیزری ساده, زاویه سنج نیز سرعت نور را در محیطی مانند ژله اندازه گیری کنید.

 

توضیح

قانون شکست نور که به قانون اسنل (snell'law) معروف است, در واقع در تسهیل زندگی انسان تأثیر به سزایی دارد. به عنوان مثال بیشترین کاربرد این تکنیک در ورزش, برای ساخت عینک های شنا و غواصی می باشد.

 

عینک های غواصی در هوا دارای دیدی تار می باشند ولی در آب بنا به اصل شکست نور در محیط آب دارای دید صاف و شفاف می شوند. روی این اصل شناگران با اینگونه عینک ها می توانند کف استخر را به خوبی ببینند. خط های سفیدی که در ته استخر کشیده می شوند باعث می شوند تا شناگران در مسیر خود قرار بگیرند و به مسیر دیگر ورزشکاران وارد نشوند در حالی که با چشم غیر مسلح و بدون عینک مخصوص شنا این خط ها دیده نمی شوند. همچنین شناگران قادرند به خوبی با این عینک ها حریفان خود را زیر نظر داشته باشند که این مزیت بزرگی برای شناگران است.

 

قانون اسنل همچنان توضیح می دهد که در خط سیر اشعه ی نور هنگام گذر از یک ماده مثل هوا یا شیشه چه ا تفاق می افتد.

 

اگر شما از قانون اسنل برای تعریف ضریب شکست نور در این پروژه علمی استفاده کنید, می توانید سرعت نور را درژله اندازه گیری کنید.

 

زیبایی این پروژه این است که باعث می شود که شما در مورد یکی از اساسی ترین قوانین علمی در مورد نور, به صورت تجربی با استفاده از وسایل در دسترس و ارزان تحقیق کنید.

 

قانون اسنل

در اپتیک و فیزیک, قانون اسنل فرمولی است برای توضیح رابطه ی بین زاویه ی تابش و شکست, زمانی که نور یا موج دیگری از یک محیط همگن مثل آب به یک محیط همگن دیگر مثل شیشه وارد می شود. طبق این قانون نسبت سینوس زاویه تابش به شکست ثابت بوده و تابع محیط است.

 

در اپتیک از این قانون در مسیر یابی پرتو برای محاسبه ی زاویه ی تابش و شکست استفاده می شود, و در قسمت تجربی اپتیک و جواهر شناسی (gemology) نیز برای یافتن ضریب شکست مواد.

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

 

برای توضیح بیشتر می توانید از این فیلم استفاده کنید.

 

رابطه ضریب شکست با سرعت نور:  (n=c/v n  =ضریب شکست , c=سرعت نور در خلا , v=سرعت نور در ماده)

 

قوانین بازتابش نور

1.مطابق شكل دو پرتو تابش و بازتابش و خط عمود بر آینه هر سه در یك صفحه واقعند.

2.زاویه پرتو تابش و بازتابش با خط عمود با هم برابرند. اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

قوانین بازتابش باعث ایجاد صحنه های زیبایی همچون شکل بالا می شوند.

 

مواد و وسایل لازم

1.اشاره گر لیزری

(نکات ایمنی برای استفاده از لیزر:

1.قبل از روشن نمودن اشاره گر لیزری مطمئن شوید که اشعه ی آن به شما یا دیگران اشاره نمی کند.

2.به هیچ وجه به صورت مستقیم به اشعه ی لیزر نگاه نکنید.

3.دقت کنید که اشعه ی لیزر از قانون بازتابش نور پیروی می کند)

2.ماژیک

3.زاویه سنج

4.ژله ای به رنگ شفاف(برای کارکرد بهتر)

5.خط کش

 

روش انجام آزمایش

1.ژله درست کنید! می توانید برای این کار از یک بزرگتر کمک بگیرید یا با کمک راهنمایی پشت بسته ژله های آماده خودتان درست کنید.سعی کنید خوب موقع درست کردن ذرات ژله را در آب حل کنید تا ژله کاملاً یکدست و همگن باشد تا نور داخل آن به مسیر مستقیم حرکت کند همچنین بهتر است ژله خیلی محکم و سفت باشد که تا حدامکان در دمای اتاق دیر تر آب شود برای این منظور مقدار آبی که داخل ژله می ریزید را نصف مقداری که در دستور العمل درست کردن ژله است بگیرید.

 

2.خطی صاف روی محلی که آزمایش انجام می دهید رسم کنید (سطح مورد نظر باید ثابت باشد تا هنگام انجام آزمایش حرکت نکند.) ژله را به گونه ای برش دهید که تا حد امکان مستطیل شکل شود و روی سطح قرار دهید تا خطی که رسم کرده اید تقریباً از وسط آن رد شود. (مطابق شکل)

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

3.حال می خواهیم ژله را به گونه ای قرار دهیم که خطی که رسم کرده ایم بر سطح آن عمود باشد بدین منظور ژله را به قدری می چرخانیم که مسیر پرتو لیزر قبل, داخل و بعد از ژله روی خط مورد نظر باشد (برای اینکه ژله هنگام چرخاندن ترک نخورد باید سطح زیر آن را با آب مرطوب کنید.) برای تعقیب مسیر پرتو لیزر می توان از یک کاغذ یا خط کش استفاده کرد.(مطابق شکل زیر)

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم
 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

4.حال پرتو لیزر را به صورت مایل به ژله می تابانیم. دقت کنید مکان ورود پرتو به ژله درست در محل خط عمود برسطح باشد. این همان پرتو تابش است. مسیر پرتو را به روشی که در شکل نشان داده شده تعقیب کرده رسم کنید.

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم
 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم
 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

5.مسیر پرتو عبور کرده از ژله را رسم کنید. این پرتو در حالت ایده آل باید موازی پرتو فرودی باشد اما چون سطوح ژله کاملاً صاف نیستند ممکن است اندکی انحراف داشته باشد.

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم
 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

6.پرتو تابش و پرتو عبور کرده از لیزر را به هم وصل کنید تا مسیر پرتو داخل ژله مشخص شود این همان پرتو شکست است(خط چین داخل BC در شکل) همان طور که در شکل نشان داده ایم می توان زوایای تابش و شکست را معلوم کرده و با نقاله اندازه گیری کرد.

 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم       اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم
 اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه ششم

7. اکنون با داشتن زوایای تابش و شکست و با کمک قانون اسنل و دانستن این امر که ضریب شکست هوا یک است می توان ضریب شکست ژله را به دست آورد. اکنون با کمک رابطه ی ضریب شکست یک ماده با سرعت نور داخل ماده و سرعت نور در هوا می توان سرعت نور در ماده را به دست آورد. سرعت به دست آمده کوچکتر از سرعت نور در هوا خواهد بود.

 

تکلیف: ----------------------------

محل بازدید/ اردو/ خرید: ---------------------------------------------

منابع مطالعه: --------------------------

 

مطالب مرتبط:

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  اول

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  دوم

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  سوم

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  چهارم

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  پنجم

اندازه گیری سرعت نور به کمک اجاق مایکروویو، جلسه  ششم

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: سارا قیصری

تنظیم: نسرین صادقی

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین