تبلیغات
فیزیک دبیرستان - نور

نور

نویسنده :رضا دیبا
تاریخ:1388/07/23-01:11 بعد از ظهر

نور صورتی از انرژی تابشی است كه با سرعت 300000 كیلومتر بر ثانیه درفضا سیر می كند.

فرایند نور:
1- موجب دیدن اجسام می شود.
2- موجب عمل غذاسازی گیاهان می شود.
3- باعث كاركردن كلیه وسایل نوری می شود.

4- موجب تغییر رنگ لباس و پارچه می شود.

برای آنكه جسمی دیده شود، باید از آن جسم نور به چشم برسد، بنابر این جسم یا باید از خودش نور تابش كند و یا نورهایی را كه برآن تابیده شده است، به طرف چشم بیننده بازتاب دهد.
به همین دلیل اجسام به دو دسته تقسیم می شوند.
1- اجسام منیر یا چشمه ی نور: اجسامی كه از خود نور تولید می كنند. مانند خورشید، لامپ روشن، شمع روشن، چوب در حال سوختن
2- اجسام غیر منیر: این اجسام از خود نوری تابش نمی كنند، بلكه نوری را كه از چشمه های نور به آن ها تابیده است به طرف چشم، باز می گردانند، در نتیجه ما می توانیم آن ها را ببینیم.

انواع چشمه ی نور:
1- چشمه ی گسترده نور: یك شی نورانی نظیر خورشید، چراغ روشن، شعله ی شمع را چشمه ی نور گسترده می نامیم.

 


2- چشمه نور نقطه ای: اگر صفحه ای از مقوا را كه روی آن روزنه ی كوچكی ایجاد شده است، درمقابل چراغ روشنی قراردهیم، نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر می شود و روزنه مانند یك چشمه نور كوچك عمل می كند كه به آن چشمه ی نقطه ای نور می گویند.



تقسیم بندی اجسام غیر منیر از نظر عبور نور از آنها:
1- اجسام شفاف :
اجسامی كه نور از آن ها عبور می كند مانند شیشه ? هوا ? آب


2- اجسام نیمه شفاف : اجسامی كه نور از آن ها عبور می كند ولی از پشت آن ها اجسام دیگر به طور واضح دیده نمی شوند. مانند شیشه های مات ? كاغذ كالك
3- اجسام كدر اجسامی كه نور از آن ها عبور نمی كند.مانند آجر-مقوا-چوب و ....

نور به خط راست منتشر می شود.
چند دلیل مهم برای اثبات این موضوع:
1- عبور نور از لابه لای شاخ و برگ درختان


2- تشكیل سایه

3- خورشید گرفتگی
4- ماه گرفتگی

سایه چگونه تشكیل می شود؟ اگر جسم كدری در مقابل منبع نوری قرار گیرد در پشت جسم محوطه ی تاریكی بوجود می آید كه به آن سایه می گویند.

راههای تشكیل سایه :

1- تشكیل سایه به وسیله چشمه ی نقطه ای نور: در این حالت فقط سایه كامل ایجاد می شود و مرز مشخصی بین تاریكی و روشنایی وجود دارد.
نكته: قطر سایه به فاصله ی چشمه ی نور تا جسم كدر و پرده بستگی دارد.
نكته: هر گاه چشمه ی نور به جسم كدر نزدیك شود قطر سایه بزرگتر می شود و هرگاه چشمه ی نور را از جسم كدر دور كنیم قطر سایه كوچك تر می شود.


هر گاه سایه به وسیله ی چشمه ی نقطه ای تشكیل شود بین قطر سایه و قطر جسم كدر رابطه ی زیر وجود دارد.



مثال : جسمی به طول 10CM در فاصله ی 5CM از یك منبع نقطه ای نور قراردارد. اگر فاصله ی پرده تا منبع

نور 60CM باشد، در این صورت طول سایه چقدر است؟

AB=10CM
OH=5CM

OH'=60CM

?=A'B'


2- تشكیل سایه به وسیله چشمه ی گسترده نور: در این حالت علاوه بر سایه كامل، نیم سایه نیز دیده می شود.


     - خورشید گرفتگی (كسوف): هر گاه در چرخش ماه به دور زمین و هر دو به دور خورشید، مركز آن سه (ماه،زمین،خورشید) روی یك خط راست واقع شود به طوری كه ماه در وسط باشد، ماه جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه آن روی زمین می افتد در نتیجه كسانی كه در سایه ی ماه قرار دارند خورشید را تاریك می بینند. در این صورت می گوییم، خورشید گرفتگی رخ داده است.


    - ماه گرفتگی: اگر زمین بین ماه و خورشید قرار گیرد، زمین جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه آن روی ماه می افتد و آن را تاریك می كند. در این صورت می گوییم ماه گرفتگی رخ داده است.


   بازتاب نور :  برگشت نور از سطح یك جسم را بازتاب می گویند.

انواع بازتاب نور:
1- بازتاب منظم: این بازتابش در سطوح بسیار صاف صورت می گیرد. در این صورت پرتوهای نور به طور موازی به سطح تابیده و به طور موازی در یك جهت بازتاب می شوند. در این نوع بازتاب همواره تصویری واضح و روشن ایجاد می شود. مانند آینه

2- بازتاب نامنظم: هرگاه یك دسته پرتو موازی نور به سطح ناهمواری برخورد كند به صورت پرتوهای غیر موازی و در جهات متفاوت بازتاب می شوند. دراین نوع بازتابش تصویر اشیاء مبهم و نامشخص است.

اصل انعكاس: در بازتاب نور از سطح یك جسم، همواره زاویه تابش و بازتاب برابرند.


نكته 1: پرتو تابش: پرتو نوری كه به سطح می تابد.(I)
نكته2: پرتو بازتابش: پرتو بازگشته از سطح را می گویند.(R)
نكته3: زاویه تابش: زاویه بین پرتو تابش و خط عمود را می گویند.(i)
نكته4: زاویه بازتابش: زاویه بین پرتو بازتاب و خط عمود را گویند.(r)
نكته5: زاویه آلفا
α : زاویه بین پرتو تابش و سطح آینه را گویند.
نكته6: زاویه بتا
α : زوایه بین پرتو بازتاب و سطح آینه را گویند.
نكته7: زاویه تابش متمم زاویه
α است. یعنی
نكته8: زاویه باز تابش متمم زاویه
 β  است. یعنی

انواع دسته اشعه (پرتو) نورانی:
1- دسته پرتو موازی: این پرتوها همانطور كه از اسمشان پیدا است با هم موازی هستند.


2- دسته پرتو همگرا: پرتوهایی هستند كه در آن شعاع های نور در جهت انتشار به هم نزدیك می شوند و در یك نقطه به هم می رسند.


3- دسته پرتو واگرا: پرتوهایی كه در آن شعاع های نور در جهت انتشار از هم دور می شوند.


پرتوهای حقیقی:

پرتوهای تابش و بازتابش كه به چشم می رسند را پرتوهای حقیقی می گویند.

پرتوهای مجازی:

امتداد پرتوهای واگرایی كه از سطح آینه بازتاب می شوند(در پشت آینه) پرتوهای مجازی گفته می شود.

تصویر حقیقی:

 زمانی تشكیل می شود كه پرتوهای تابش شده از یك نقطه شی پس از برخورد به آینه یا عدسی در نقطه ای دیگر به هم برسند. تصویر حقیقی بر روی پرده تشكیل می شود.


تصویر مجازی:

 تصویری كه پرتوهای مجازی در پشت آینه به وجود می آورند را می گویند.تصویر مجازی بر روی پرده تشكیل نمی شود.


آینه:

قطعات شیشه ای كه پشت آنها نقره اندود یا جیوه اندود شده است و می توانند نور را بازتاب دهند بازتاب از سطح آینه منظم است.


ویژگی های تصویر در آینه تخت
1- تصویر مجازی
2- تصویر مستقیم
3- تصویر برگردان(وارون جانبی)
4- طول تصویر با طول جسم برابر است.
5- فاصله تصویر تا آینه با فاصله ی جسم تا آینه برابر است.

كاربرد آینه ی تخت:
1- استفاده از تصویر مستقیم آن در خانه و وسایل نقلیه
2- استفاده از آینه برای ارسال علایم مخابراتی به فاصله دور
3- استفاده از آینه ی تخت برای اندازه گیری سرعت نور و وسایل نور بازتابی (تلسكوپ بازتابی)
4- پریسكوپ:
این دستگاه از لوله ای تشكیل شده كه در دو طرف آن دو آینه ی تخت موازی نصب شده كه هر یك از این آینه ها با محور آینه زوایه 45 درجه می سازد. هر تصویری كه در یكی از این آینه ها دیده می شود در دیگری نیز مشاهده می شود.

انتقال آینه ی تخت:

 هرگاه جسمی در برابر آینه ی تختی قرار گیرد، تصویر مجازی آن در آینه دیده می شود. چنانچه آینه به اندازه d جابه جا شود. تصویر به اندازه 2d نسبت به جسم جابه جا می شود.


اگر آینه ثابت باشد و جسم به اندازه d نسبت به آینه جا به جا شود تصویر نسبت به جسم به اندازه d جا به جا می شود.

سرعت انتقال تصویر:

 سرعت انتقال تصویر در آینه ی تخت در حالتی كه آینه ثابت باشد و جسم با سرعت V در راستای عمود بر سطح آینه حركت كند، نسبت به مكان اولیه اش برابر V است.
در حالی كه جسم ساكن باشد و آینه در راستای عمود بر سطح آینه با سرعت V حركت كند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مكان اولیه اش برابر 2V خواهد بود.
در حالی كه جسم و آینه هر یك با سرعت V به طرف هم حركت كنند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مكان اولیه اش برابر 3Vخواهد بود.

تصویر در آینه های متقاطع:

 هر گاه جسم روشنی در فضای بین دو آینه ی متقاطع قرار گیرد پرتوهایی از جسم به هر یك از دو آینه می تابد و دو تصویر مجازی به وجود می آورد. اگر پرتوها پس از باز تابش های متوالی به آینه برخورد كنند تصویرهای دیگری نمایان می شود. هر چه زاویه بین دوآینه α كوچكتر باشد تعداد این تصویرها بیش تر است. تعداد تصویرها (n) از رابطه ی زیر به دست می آید.


نكته: در حالتی كه دو آینه موازی باشند 0=α تعداد تصاویر بی نهایت زیاد است.

آینه های كروی:

الف) آینه مقعر(كاو): اگر سطح داخلی آینه بازتاب كننده باشد، به آن آینه كاو می گویند.
نكته 1: اگر یك دسته پرتو نور موازی به آینه كاو بتابد پرتوهای بازتابیده در یك نقطه به نام كانون حقیقی به هم می رسند.
كانون با حرف F نمایش داده می شود.
به فاصله كانون تا آینه، فاصله كانونی می گویند و با حرف f نمایش می دهند.


نكته2: آینه های كاو می توانند از یك جسم هم تصویر مجازی و هم تصویر حقیقی ایجاد كنند.
تشكیل تصویر حقیقی یا مجازی، بستگی به فاصله جسم از آینه های كاو دارد. هر چه جسم به آینه نزدیك تر باشد، تصویر در فاصله ای دورتر ایجاد می شود و هرچه جسم را از آینه دور كنیم تصویر به آینه نزدیك تر می شود.

ب) آینه ی كوژ: اگر سطح خارجی آینه بازتاب كننده باشد، آن را آینه ی كوژ می گویند.
نكته1: هرگاه پرتوهای نور موازی محور اصلی به آینه محدب بتابد، طوری باز می تابد كه امتداد پرتوهای بازتاب از یك نقطه روی محور اصلی می گذرند. این نقطه را كانون اصلی آینه ی محدب می نامند. كانون آینه محدب مجازی است.


نكته 2: تصویر در آینه ی محدب همواره مجازی، كوچك تر از جسم و مستقیم خواهد بود.


شكست نور:
وقتی نور به جسمی می تابد، مقداری از آن نور بازتاب می شود، مقداری نیز از جسم عبور می كند،
اما جسم های شفاف مانند هوا، آب، شیشه، طلق های پلاستیكی شفاف نور را به خوبی از خود عبور می دهند.


نور در یك محیط معین در مسیر مستقیم حركت می كند.
اگر در مسیر نور یك قطعه جسم شفاف عمود در مسیر نور قرار گیرد، مسیر نور در هنگام عبور از جسم هم چنان مستقیم خواهد بود.


اما اگر نور در مسیر خود، با زوایه ای دیگر به یك جسم شفاف (مثلا شیشه) برخورد كند، هنگام ورود به شیشه مسیر حركتش مقداری كج می شود. به این پدیده شكست نور می گویند.


نور در یك محیط معین، به صورت مستقیم و با سرعت ثابت حركت می كند، هرگاه محیط تغییر كند، سرعت نور نیز تغییر كرده و نور منحرف می شود و در مسیر جدید به خط راست حركت می كند.
تغییر مسیر پرتو نور به هنگام عبور از یك محیط شفاف به محیط شفاف دیگر را شكست نور می گویند.

زاویه تابش: زاویه ای بین پرتو تابش و خط عمود (i)
زاویه شكست: زاویه ای بین پرتو شكست و خط عمود (r)

رابطه ی زاویه تابش و زاویه ی شكست:
1- اگر پرتو تابش عمود بر سطح مشترك بین دو محیط باشد،(یعنی زاویه آن با خط عمود برابر صفر باشد) در این صورت نور بدون شكست وارد محیط دوم شده و منحرف نمی شود.


2- اگر پرتو تابش از محیط رقیق وارد محیط غلیظ شود در این حالت پرتو شكست به خط عمود نزدیك می شود یعنی زاویه شكست از زاویه ی تابش كوچك تر می شود.


3- اگر پرتو تابش از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شود، در این حالت پرتو شكست از خط عمود دورتر می شود و زاویه ی شكست از زاویه ی تابش بزرگ تر می شود.


علت شكست نور:
علت شكست نور، متفاوت بودن سرعت نور در محیط های مختلف است. سرعت نور در خلا یا هوا در حدود است اما وقتیكه وارد آب می شود، سرعت آن به حدود كیلومتر بر ثانیه می رسد. سرعت نور در شیشه(كه غلیظ تر از آب است) كم تر و در حدود  است. این تفاوت سرعت نور سبب می شود كه راستای پرتوهای نور هنگام عبور از یك محیط به محیط دیگر، شكسته شود و پدیده شكست نور اتفاق بیفتد.


عمق ظاهری، عمق واقعی:
هنگامی كه از هوا به جسمی در داخل آب نگاه كنیم آن جسم به سطح آب نزدیكتر و وقتی از داخل آب به جسمی در هوا نگاه كنیم، دورتر به نظر می رسد. وقتی نور به طور مایل از یك محیط شفاف وارد محیط شفاف دیگر می شود، در مرز مشترك دو محیط، تغییر می دهد(شكسته می شود) همین عامل سبب بالاتر دیده شدن جسم نسبت به سطح واقعی گردد.


منشور:
قطعه ای مثلثی شكل است كه از یك ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیك های بی رنگ ساخته می شود. وقتی پرتوهای نور به یكی از دیواره های منشور برخورد می كند و به آن وارد می شود، در اثر پدیده ی شكست مسیرش تغییر می كند. این پرتو هنگام خروج از دیواره ی دیگر منشور نیز، دچار تغییر می شود.


آزمایش نیوتن:
هرگاه شعاع نور سفیدی بر یك وجه منشور شیشه ای كه قاعده ی آن به شكل مثلث است بتابانیم، نور سفید تجزیه شده و پرتوهای خروجی از منشور بر روی پرده طیف رنگینی از هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش را تشكیل می دهد. علت این پدیده آن است كه میزان شكست نورهای رنگی مختلف، با هم یكسان نیست.  هرگاه نور سفید وارد منشور شود،  تغییر مسیر رنگ های  تشكیل  دهنده ی نور سفید از قرمز تا بنفش بیش تر شده و به هنگام خروج از منشور رنگ های مختلف نور سفید از یكدیگر جدا می شوند.
جداسازی رنگ های نور سفید به وسیله ی منشور را پاشیدگی نور (پاشیده شدن) می گویند.


به مجموعه نورهای رنگی كه از پاشیده شدن نور در منشور به وجود می آید طیف نور گفته می شود.
عدسی ها:

اگر دو منشور را مطابق شكل های مقابل به هم بچسبانیم و سطح آن ها را به صورت خمیده تراش دهیم، عدسی به وجود می آید.


عدسی ها مانند منشور می تواند جهت پرتوهای نور را تغییر دهد، همین امر سبب می شود اجسام از پشت عدسی به صورتهای مختلف دیده شوند.

انواع عدسی:
1- عدسی همگرا(محدب یا كوژ) ضخامت وسط این عدسی بیش تر از ضخامت كناره های آن است.
این نوع عدسی پرتوهای نور موازی را شكسته و در یك نقطه متمركز می كند یا به عبارت دیگر پرتوهای نور را به یكدیگر نزدیك می كند.
2- عدسی واگرا (مقعر یا كاو) ضخامت وسط این عدسی كم تر از ضخامت كناره های آن است.
این نوع عدسی پرتوهای نور موازی را شكسته و آنها را واگرا می نماید به عبارت دیگر پرتوهای نور را از یكدیگر دور می كند.



عدسی همگرا:


این نقطه كانون عدسی(ذره بین)است. اگر فاصله ی بین عدسی تا صفحه ی كاغذ را اندازه بگیرید، این فاصله را فاصله كانونی عدسی گویند.
هرگاه یك دسته پرتو نور موازی با محور اصلی به عدسی همگرا بتابد پس از عبور از عدسی شكسته شده و پرتوها در یك نقطه یكدیگر را قطع می كنند. این نقطه كانون اصلی عدسی بوده و با F نمایش داده می شود.


فاصله ی بین كانون و مركز نوری عدسی را فاصله ی كانونی عدسی می گویند و با علامت (f) نمایش می دهند.
نكته: عدسی های همگرا هم تصویر حقیقی و هم تصویر مجازی ایجاد می كنند.
ویژگی های تصویر در عدسی همگرا بستگی به فاصله شی از عدسی و فاصله ی كانونی دارد.

عدسی واگرا:

 هر گاه پرتوهایی موازی محور اصلی به عدسی واگرا بتابد پس از شكست و عبور از عدسی طوری از هم دور می شوند كه امتداد آن ها از یك نقطه روی محور اصلی بگذرند. این نقطه را كانون عدسی واگرا می نامند.
نكته: عدسی ها واگرا همواره تصویری مجازی، مستقیم، كوچك تر از جسم و نزدیك تر(در همان طرف شی) ایجاد می كند.

منبع:WWW.olympiadelmi.ir




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
بردیا
1389/12/13 04:43 بعد از ظهر
واو...خیلی وبلاگ جالبی داری...دستت واقعا درد نکنه...خیلی بم کمک کرد.

تبارک الله!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر