بسم الله الرحمن الرحیم              

اهمیت نور 

طلوع خورشید با پراکنده شدن اشعه هایی همراه است که به مجموع آن نور میگویند. نور ازجمله مهم ترین مواهب الهی است که درزندگی بشر اهمیت زیادی دارد. درواقع هیچ عنصری دردنیا بدون وجود نورهویت دیداری ندارد. نور واسطه ای بین چشم انسان با محیط اطراف است؛ یعنی درصورتی که نوربه چشم ما نرسد تصویری درشبکه تشکیل نشده وحس بینایی معنا ومفهوم نخواهدداشت.اطلاعات قابل توجهی ازمنظومه خورشیدی وکهکشان ها وبخشی از آنچه که ازساختار درونی اتم میدانیم،ازنوری که ازآن دریافت میکنیم بدست آمده.بسیاری از اطلاعات بدست آمده ازپیرامون انسان بوسیله نور ومشاهده بدست آمده است.

انتشار نور 

هنگام طلوع خورشید، بخشی ازسطح زمین که به طرف خورشید است، روشنایی فرامیگیرد. شب هنگام،چراغ روشنی را که درفاصله ی دوری ازما قراردارد می بینیم.رسیدن نورخورشید به زمین ورسیدن نورچراغ روشن به چشم ودیده شدن آن ازفاصله دور به سبب انتشارنور است.محیط هایی که نوررا ازخود عبور میدهند، محیط شفاف نام دارد.

اگر داخل یک جعبه چوبی یافلزی جسمی قرار دهیم، از پشت جداره های جعبه، جسم دیده نمیشوند. ولی ازپشت یک جعبه شیشه ای میتوان آنرا دید.این به آن علت است که نوردرمحیط هایی مثل فلزوچوب جذب می شوند ولی ازمحیط هایی مانند شیشه عبور میکند. بنابراین به محیط شیشه محیط شفاف وبه محیط چوبی وفلز،کدر میگوییم

     چشمه نورگسترده ونقطه ای         

به هرشیء نورانی بزرگ، چشمه گسترده نور میگوییم. مثلا خورشید، لامپ،شعله شمع که همگی چشمه های نوری هستند واندازه آنها بزرگتر ازیک نقطه است را چشمه های گسترده مینامند. درصورتی که درمقابل منبع نور، شفاف بسیارکوچکی قرار دهیم،نور خروجی ازشفاف منبع نقطه ای نور محسوب میشود.

چشمه ی نور نقطه ای          

هرگاه یک جشمه نور، بسیار کوچک باشد یا فاصله ازآن به حدی زیاد باشد که مانند یک نقطه رویت شود،آن را چشمه نورنقطه ای می نامیم. مانند : یک ستاره، یک لامپ روشن ازفاصله چند متری،روزنه ای دریک صفحه کدردرمقابل شعله ی یک شمع.

  شکل بالا، یک لامپ را به عنوان یک چشمه نور گسترده نشان میدهد. برای مثال، سه نقطه ازنقاط بی شمار سطح آن به عنوان سه چشمه نقطه ای مشخص شدند. ازهریک از این نقاط تعداد بی شماری پرتو نور منتشر میشوند  

باریکه ی نور

وقتی نور خورشید ازپنجره های یک سالن بزرگ وتاریک وارد میشود، مسیر نورچگونه است؟ 

وقتی نور خورشید از لا به لای ابرها عبور میکند چه منظره ای حاصل میشود؟

وقتی نور ازیک شفاف یا یک روزنه میگذرد، باریکه ای از نور به وجود می آید. هرچه این شفاف باریکتر یا روزنه کوچکتر باشد، پهنای باریکه نور بیشتر میشود.

به شکل زیر توجه کنید:

درشکل، روی یک تکه کاغذ مقوا یک شکاف باریک ایجاد شده است. باقرار دادن آن درمقابل یک لامپ روشن، یک باریکه ی نور بوجود می آید.هنگامی که پهنای باریکه نور بسیار کم باشد، آن را پرتوی نور یا شعاع نور مینامند.  

 انتشار نور به خط راست     

همانطور که میدانید، نور دریک محیط شفاف به خط راست منتشر میشود. با توجه به اینکه نور به خط راست منتشر میشود هر پرتوی نور را بایک خط راست پیکانی بر روی آن نشان میدهیم.

سایه ونیم سایه

شکل زیرسایه یک جسم که درمقابل یک منبع نور است را نشان میدهد

این شکل بیانگرچیست؟

همانطور که میدانید نور به قسمتی که در آن سایه تشکیل شده نمیرسد.حال اگر نور به صورت خط راست منتشر نمیشد آیا بازهم سایه تشکیل میشد؟

درشکل زیر، خطی از منبع به یک نقطه از محیط جسمی که دربرابر منبع قرار دارد کشیده شده است.امتداد این خط در پرده مقابل جسم، مرز بین سایه و روشنی میباشد.

حال اگر نور به صورت  منتشر میشد نقطه A دیگر تاریک نبود، چون نور به صورت شکل زیر منتشر میشد

در نتیجه تشکیل سایه نشان دهنده ی آن است که نور به صورت خط راست منتشر میشود

سایه از قرار گرفتن یک جسم کدر در مقابل روشنایی یا یک چشمه نور تشکیل میشود.

خورشید گرفتگی 

 خورشید گرفتگی یا کسوف زمانی رخ میدهد که زمین، ماه وخورشید به ترتیب دریک خط راست قرار بگیرند واین شرایط تنها در زمان ماه نو ممکن است بر قرار گردد. این پدیده هر 35 سال ودرمناطق مداری هر 37 سال یکبار رخ میدهد.

خورشید گرفتگی کامل درسال 1999 میلادی

ماه گرفتگی 

درماه گرفتگی یا خسوف، زمین در حرکت مداری خود به دور خورشید سایه اش را، که فضا در سمتی مخالف خورشید ممتد است به دنبال میکشد.سایه زمین به شکل یک مخروط است که قاعده آن مقطع زمین وطول آن 1،380،000 کیلومتر است.خسوف زمانی رخ میدهد که ماه وارد مخروط سایه ی زمین شود.

بازتاب نور

دیده شدن اشیای درون اتاق، هنگامی که چراغ روشن میشود،به سبب انتشار نور در اتاق وبازگشت نور ازسطح اشیا ورسیدن آن به چشم است. روشن دیده شدن ماه نیز مانند روشن دیده شدن اشیای درون اتاق زیر نور چراغ است.تابش نور خورشید برسطح ماه وبازگشت نور از سطح آن سبب شده ماه را روشن ببینیم.

بازگشت نور ازسطح اجسام را بازتاب نور میگوییم.

بازگشت نور ازاجسام دو حالت دارد:

_ بازتاب نامنظم به همه جهات (تقریبا همه اجسام به ویژه اجسام کدر)

_ بازتاب منظم وجهت دار(آینه ها ؛یعنی سطوح صاف وصیقلی)

پرتو نوری که به سطح جسم میتابد پرتوی تابش وپرتوی بازگشته ازسطح را پرتوی بازتاب مینامند.

زاویه ی بین پرتوی تابش وخط عمود بر سطح درنقطه ی برخورد نور را زاویه ی تابش(i) وزاویه بین خط عمودو پرتوی بازتاب را زاویه ی بازتاب(r) مینامیم.

قانون های بازتاب

1) پرتوی تابش، پرتوی بازتاب وخط عمود برسطح آینه در نقطه تابش، هرسه در یک صفحه اند    

2) زاویه تابش و زاویه ی بازتاب با هم برابرند

با توجه به رابطه بین ضریب شکست های دو محیط با زاویه های تابش وشکست داریم:

آینه ها

آینه وسیله ای است که به عنوان صافی وبازتاب بالایش،بر رویه خود اجسم را نشان میدهند. پرتوهای نور بازتابیده از رویه یک آینه درنقطه ای به نام نقطه کانونی آینه به هم میرسد.بسته به دوری جسم تا آینه ونوع آینه،فاصله نقطه کانونی متفاوت است.                                          

گونه ها                                                                                                                   

آینه ها برپایه ساختاربه چند دسته تقسیم میشوند:                                                  

1) آینه های تخت                                                                                                 

 2) آینه های فلزی                                                                                                  

3) آینه های لایه گذاری شده                                                                                     

4) آینه کاو یا مقعر                                                                                                   

5) آینه کوژ یامحدب                                                                                                

6) آینه های شلجمی (کاربرد درچراغ خودروها)                                                            

7) آینه های توان بالا (کاربرد درآزمایش ومحاسبات)

آینه ها براساس جنس به چنددسته تقسیم میشوند:

1) آینه های شیشه ای                                                                                            

2)  آینه های فلزی                                                                                                  

3) آینه های مایع

آینه های تخت:                                                                                                  

آینه های معمولی که سطح آنها مسطح است را آینه تخت مینامند.درواقع این آینه ها،شیشه هایی هستندکه یک طرف آنها جیوه اندود شده اند.

ویژگی:                                                                                                             

1)درآینه تخت طول تصویر باطول شیء برابراست                                                             

2) تصویردر آینه تخت نسبت به جسم مستقیم است 

3) تصویربرگردون(وارون جانبی است)                                                     

4)  تصویر درآینه تخت دارای وارونی جانبی است؛درحالی که اگر کتابی درمقابل آینه قراردهیم، نوشته های کتاب که قبلا ازراست به چپ قابل خواندن بود،حال از چپ به راست قابل خواندن است.                                                                                                                اگرشعاع تابش ثابت بماندوآینه را حول محوری واقع درسطح آن به اندازه a دوران دهیم،شعاعبازتابش به اندازه 2a دوران میکند

آینه های فلزی:

آینه های فلزی،همان آینه های تخت هستند که فلز اندود شده اند.این آیینه ها بیشتر در دندانپزشکی کاربرد دارند.این آینه جهت جلوگیری ازشبح نوری که ازتداخل دوبازتاب لایه ی داخلی وخارجی ایجادمیشود و وضوح تصویر را پایان می آوردساخته شده است.

آیینه های لایه گذاری شده:

آینه ای با چندلایه اندود جهت بالا بردن ضریب بازتابش واصلاح آینه های شیشه ای وجلوگیری کامل ازجهت شبح نوری.

آینه های کروی:

آینه های کروی به دودسته ی محدب ومقعر تقسیم شده اند. سطح آیینه های کروی،یک کره است یعنی تمام نقاط آن،ازیک نقطه به نام مرکز آینه به یک فاصله اند.اگر سطح درونی آینه صیقلی باشد،آنرا آینه کاو و اگرسطح برآمده ی آن صیقلی باشد آنرا آینه کوژ مینامند.

 محور اصلی

مرکزکره ای را که آینه قسمتی از آن است،مرکز آینه مینامند.خطی که از مرکز آینه ووسط آینه میگذرد،محور اصلی آینه نامیده میشود.قانون های بازتاب نوردرمورد آینه های کروی هم به کار میرود.یعنی اگر درنقطه فرود پرتوی تابش (نقطه ی تابش) یک آینه کروی، خطی عمود برسطح آینه رسم کنیم، زاویه های تابش وبازتاب مشخص میشوند.

فاصله کانون تا آینه را، فاصله ی کانونی آینه می نامیم.در آینه ی مقعر، کانون آینه حقیقی است.

هرپرتوی که از مرکز آینه ی مقعر گذشته وبه آینه بتابد یا طوری به آینه بتابد که امتدادآن از مرکز آینه بگذرد، روی خودش بازمیتابد.زیرا این آینه برپرتو عمود است.i=r=0 ( هرخطی که ازمرکز کره بگذرد برکره عمود است)

هرگاه دسته پرتوهایی موازی محور اصلی به آینه مقعر بتابد،پرتوهای آنها ازیک نقطه روی محور اصلی به نام کانون اصلی آینه خواهند گذشت.به این ترتیب هر پرتوی که موازی محور اصلی به آینه مقعربتابد پرتو بازتاب آن ازکانون میگذرد.

اگرپرتو تابش ازکانون گذشته وبه آینه بتابد ویا طوری بتابد که امتداد آن از کانون بگذرد،پرتو بازتاب آن موازی محور اصلی خواهد بود.

برای بدست آوردن f،رابطه زیربرقراراست:

تصویرآینه مقعر

حالت اول:اگرجسم درفاصله ی کانونی باشد آنگاه:

1) تصویرمجازی است

2) تصویربزرگتراز جسم است

3) تصویربرگردون(وارون جانبی است)

4) تصویرمستقیم است

5) تصویر دورترازجسم است

حالت دوم:اگرجسم دورترازکانون باشد:

1) تصویرحقیقی است

2) اندازه تصویربستگی به محل جسم دارد.ممکن است بزرگترازجسم یاکوچکتر از آن باشد

3) تصویروارونه است

تصویر درآینه مقعرچند حالت دارد؟

شیء بینF (کانون) وc (مرکزآینه)

شیء درفاصله کانونی

شیء در خارج ازفاصله C

تصویرحقیقی ومجازی

تصویری راحقیقی مینامیم که بتوانآن رابرروی پرده نمایش داد.برای این منظوریک جعبه سیاه یا بسته که سطح درون آن تاریک باشددرنظربگیرید.روی آن سوراخی ایجاد کنید.ازاین سوراخ نورعبورمیکند.مثلامیتوان باقراردادن یک لامپ کوچک درخارج ازجعبه نوری را ازاین سوراخ عبورداده وهنگامی که به سطح مقابل سوراخ نگاه کنید،تصویرلامپ را میبینید.درحقیقت این تصویرشبیه لامپ وهم رنگ آن است ومیتوان آن رالمس یاباقراردادن پرده تصویر را روی آن تشکیل داد.امادرصورتی که نتوانیم تصویررا آشکارانمایش دهیم ویانتوانیم باقراردادن پرده درمحل تصویر،تصویرجسم راروی پرده تشکیل دهیم،آن رامجازی میگوییم.

کانون آینه محدب یا کوژ

اگرسطح خارجی آینه،بازتاب کننده باشد،آنرا آینه کوژمینامند.هرگاه پرتوهایی موازی محوراصلی آینه محدب به آن بتابد،طوری بازمیتابد که امتداد پرتوهای بازتاب ازیک نقطه روی محوراصلی میگذرند.این نقطه کانون اصلی آینه ی محدب،مجازی است.فاصله ی کانون تا آینه را(فاصله کانونی) آینه مینامند.

ویژگی تصویر

1) مجازی است

2)تصویرکوچکترازجسم است

3) تصویربرگردون(وارون جانبی است)

4) تصویرمستقیم است

5) تصویرازجسم به آینه نزدیک تر است

یکی ازمهم ترین کاربردهای آینه محدب درآینه خودروهاست

بزرگنمایی خطی

نسبت طول تصویر() به طول جسم(AB) را بزرگنمایی خطی مینامیم وباحرف mنشان میدهیم :        

 تذکر:بزرگنمایی خطی درآینه های کروی بانسبت فاصله تصویرتا آینه(q) به فاصله جسم تا آینه (p) برابراست یعنی:m=q/p

عدسی ها

اولین کسی که ازعدسی استفاده علمی نمود ابن هیثم پدرعلم فیزیک نور است که دررساله خودبه شرح آن پرداخته است.بعدها گالیه وکمال الدین فارسی وابوریحان بیرونی به مطالعه آن پرداختند.

عدسی محدب (کوژ یا همگرا)

عدسی هایی که نوررا همگرامیکنند وجهت تصویرسازی حقیقی ونیزهمگرا نمودن پرتوهای تابشی ارنقاط دورمانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرارمیگیرند.ضخامت وسط این عدسی بیشترازضخامت کناره های آن است.این نوع عدسی نورموازی را شکسته به یکدیگر نزدیک میکند.

محور اصلی:  درحالت کلی عدسی از روسطح کروی تشکیل شده که هرکدام ازاین سطوح قسمتی ازسطح یک کره ی کامل است.خطی که مراکز این کره هارا به هم وصل میکند محوراصلی نام دارد.

کانون عدسی: هرگاه یک دسته پرتو موازی با محور اصلی برسطح عدسی همگرایی بتابانیم، پرتوها پس ازعبور ازعدسی شکسته شده وپرتوها دریک نقطه روی محور اصلی همدیگررا قطع میکنند.این نقطه را کانون عدسی همگرا میگوییم وبا F نشان میدهیم. چون ازهردوطرف میتوان پرتو ها را برسطح عدسی بتوانیم.پس عدسی همگرا دارای دوکانون میباشد.

فاصله کانون از عدسی را فاصله ی کانونی عدسی میگویند.

عدسی مقعر ( کاو یا همگرا)

ضخامت وسط این عدسی کمتر ازضخامت کناره های آن است.این نوع عدسی نور موازی را شکسته وازهم دور میکند.بنابراین به این نوع عدسی ها واگرا میگویند.

کانون عدسی واگرا: هرگاه پرتوهای موازی محور اصلی به عدسی واگرا بتابد،پرتوها بعداز شکست وعبور ازعدسی ها ازهم دورمیشوند وازعدسی فاصله میگیرند.حال اگرامتدا این پرتوهارا رسم کنیم،دریک نقطه روی محور اصلی همدیگررا قطع میکنند.این نقطه راکانون عدسی واگرا میگویند.

فرمول عدسی ها

محاسبه فاصله ی جسم تاعدسی به صورت زیراست:

نسبت یک به روی p به علاوه نسبت یک به روی q برابراست با یک به روی F که دراینجا pفاصله شیء تاعدسی و q فاصله تصویرتاعدسی است و F فاصله کانونی است درعدسی های کوژ یا محدب. چون تصویرمجازی است علامت آن منفی ودربقیه موارد به جزعدسی کاو مثبت است.

توان عدسی ها

هرچه ضخامت عدسی همگرا بیشترباشد یابه بیان دیگرفاصله کانونی آن کوچکترباشد،توانایی عدسی درهمگرا کردن پرتوها بیشتراست.

هرچه ضخامت عدسی واگرا بیشتر باشدیا به بیان دیگر،فاصله کانونی آن کوچکترباشد،توانایی عدسی درواگرا کردن پرتوها بیشتراست.توانایی عدسی درهمگرا یا واگرا کردن پرتوهارا توان عدسی میگویند وآنرا بانمادD نشان میدهند.توان عدسی با فاصله کانونی آن نسبت عکس دارد یعنی:

دوربین نجومی      

دوکاربرد مهم عدسی ها،میکروسکوپ ودوربین های نجومی است.درساختمان دوربین نجومی شبیه میکروسکوپ،ازدوعدسی همگرا که محوراصلی آنها بریکدیگرمنطبق است،استفاده میشود ولی ضخامت دوعدسی باهم متفاوت است.فاصله کانونی عدسی شیئی (عدسی که به شیءنزدیکتراست)،حدودچندمتر و عدسی چشمی (عدسی که به چشم نزدیکتراست) حدودچندسانتی متراست. 

جسم دربینهایت قرارداردبنابراین تصویرآن روی کانون عدسی شیئی قرارمیگیرد.دوربین را طوری تنظیم میکنندکه دو کانون برهم منطبق باشند.بنابراین تصویرنهایی دوربین مجازی،وارون و کوچکترازشیء است.

   کوره های آفتابی

کوره ی آفتابی وسیله ای است برای تولید گرمابه وسیله ی تجمع وتمرکزنورخورشیددریک نقطه خاص واستفاده ازحرارت آن نقطه برای تولید آب گرم.کوره آفتابی به شکل بشقاب است واز یک آینه مقعر(کاو) وآینه ای صیقلی که(نورهای تابیده شده را به طرف خودبازتاب میکند)ساخته شده.نورهای تابیده شده ازبینهایت دورموازی هستند،بنابراین همه آنها بعدازبازتابش نقطه خاصی به نام کانون میگذرند.

 برای مشاهده ی نمونه سولات فیزیک به ادامه مطلب بروید