آزمایش شکست نور

عبور سریع نور چگونه است؟ آیا در آب سریع تر است یا در هوا؟، سریع ترین چیز در کل جهان سرعت نور در خلا است (مانند فضا). نور در امواج عبور می کند و ما آن را انتشار می نامیم. انتشار امواج هم دارای سرعت و هم جهت می باشدکه سرعت نام دارد. سرعت تغییرات نور بسته به موادی داردکه نور در آن حرکت می کند.

امواج نور را می توان از چند راه مختلف تغییر داد. بازتاب زمانی است امواج نور از یک سطح بیرون آمده و تغییر جهت می دهدکه مانند برخورد با آینه و یا استخر آب می باشد. پراش امواج نور را منتشر می‌کند(پراش در فیزیک به پخش شدن یا خم شدن موج یا ذرات هنگام مواجه شدن با یک مانع گفته می‌شود.) مثال آن پراش بخار آب در نور خورشید است که رنگین کمان را می سازد. نوع سوم رفتار نور شکست است. شکست نور، جایی است که امواج از مواد می‌گذرند (چیزی که دانشمندان آن را رسانا می نامند.) و تغییر جهت می دهد. آیا تابه حال بازویتان را زیر فواره آب و یا استخر گرفته اید و تعجب کنید از خم تیزی که در سمت راست در سطح تشکیل شده، این همان شکست نور است.

در این پروژه شما از لیزر برای اندازه گیری شکست از طریق رسانه های مختلف استفاده می‌کنید. لیزر مخفف” تقویت نور بوسیله امواج تحریک شده” است، که در معنای ساده شلیک پرتوهای نور در یک خط مستقیم است.

مسئله آزمایش شکست نور
چگونه شکست نور در هنگام حرکت در رساناهای مختلف متفاوت است؟

مواد لازم:
ورق کاغذ
مداد
زاویه سنج
نشانگر رنگی
خطکش
ماشین حساب
شاره گر لیزری یا قلم لیزری

مواد شفاف مستطیل شکل باحداقل ¼ ضخامت، برخی از نمونه ها عبارتند از:
شیشه، پلکسی، پلاستیک، ژلاتین، ظرف شیشه ای پر شده با آب، ظرف پلاستیکی شفاف پر از آب

روش انجام کار:
ورق کاغذ تمیزی را با تا زدن، نصف کنید.
یکی از مواد آزمایش را بر روی ورق کاغذ قرار دهیدبه طوری که جسم در وسط کاغذ قرار بگیرد.
طرح کلی شیء بر روی کاغذ با مداد بکشید.

یک نشانگر رنگی را به یک نقطه کوچک در لبه ورق نصب کنید. این جا همان محل مورد هدف شماست که باید لیزر قرا ر بگیرد. این نقطه باید در همان سمت، حداقل 4 سانتی متر از تا خوردگی فاصله داشته باشد.چرا باید مکان مورد نظر را با لیرز مشخص شود؟

با گذاشتن لیزر بر روی میز پرتو را تنظیم کنید، پس از آن نقطه های رنگی روی کاغذ ساخته شده و به جسم در مرکز کاغذ برخورد می کند. چراغ را خاموش کنید تا آسان تر پرتو لیزر را مشاهده شود.

مسیر پرتو لیزر در داخل و خارج از شی با چند نقطه با استفاده از مداد علامت گذاری کنید. برای اندازه گیری زاویه تابش و زاویه شکست، از نقاله استفاده کنید.

زاویه ورود نور نسبت به خط عمود در محیط اول را زاویه تابش می نامیم. زاویه ای که نور نسبت به خط عمود وارد محیط دوم می شود را زاویه شکست می نامند.

از ثبت داده‌ها مطمئن شوید که شامل همه‌ مشاهدات باشد. زاویه تابش (θ1) فاصله، زاویه ای از یک مرجع (تاخوردگی مرکزی) است که در آن روش، پرتو لیزر نزدیک شده و با جسم برخورد می کند. در این مورد، هوا حد وسط است. زاویه شکست (θ2) فاصله زاویه ای، از یک مرجع (تا خوردگی مرکزی) که نور را از طریق رسانه جدید حرکت می دهد:

نور وقتی از طریق هوا عبور می‌کند سریعترین سرعت و وقتی از طریق ژلاتین عبور می کند کمترین سرعت را دارد.

چرا؟
نور به کندی از مواد مختلف شفاف عبور می‌کند و در هنگام برخورد با یک رسانا خم تر و کندتر است. قانون شکست اسنل رابطه بین زاویه‌ تابش و زاویه شکست و سرعت مواد درگیر را نشان می دهد. و در این آزمایش، پرتو لیزر از طریق هوا عبور می‌کند، قبل از اینکه به هریک از جسم های منتخب شما برخورد کند.

مطالب مرتبط:
شکست نور 1
شکست نور 2
شکست نور 3
شکست نور فیلم

منبع: شید شاد
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نسرین صادقی