نورشناسي

دانش بررسى ماهيت و رفتار نور را اپتيك می نامند. اپتيك به دو شاخه ‌«هندسى‌» و ‌«موجى‌» تقسيم مى شود. 

اپتیک هندسي

اپتيك هندسى ذر حالتى به بررسى نور مى پردازد كه اندازه ‏اجسامى كه ذر برابر نور قرار مى گيرند، بزرگتر از يك ميكرون باشد، در اين صورت مى توان نور را به صورت پرتوهايى تصور كرذ كه به خط مستقيم با سرعت ٣٠٠ ‏هزار كيلومتربرثانيه در خلاء حركت مى كنند. اين نظريه ويژگى هايى مثل شكست و بازتاب نور را به خوبى توصيف مى كند. 

اپتیک موجي

پديده هایی مانند پراش، پاشندگی و تداخل نور وجود دارند كه نمى توان آن ها را با نظريه نور هندسى توجيه كرد. در اپتيك موجى كه گاهى آن را اپتيك فيزيكى نيز مى نامند، نور به صورت يك موج الكترومغناطيسى قابل توصيف است. 

ماهیت نور

عليرغم سابقه طولانى بشر در اپتيك، ماهيت نور براى دانشمندان كاملاً روشن نيست و مجهولاتى درباره ‏آن وجود دارد. در گذشته دو ديدگاه ‏در اين باره ‏وجود داشت: ديدگاه ‏ذره ‏اى و نظريه موجى. اگر نور را ذره ‏بدانيم از فوتون سخن خواهيم گفت و اگر آن را موج بدانيم، صحبت از طول موج و بسامد به ميان مى آيد. امروزه ‏دانشمندان به اين نتيجه به ظاهر ناممكن رسيده اند كه اين دو نظريه لازم و ملزوم هم بود ٠ ‏و يكديكر را كامل مى كنند و هم زمان هر دو درست اند. يعنى نور بسته به شرايط مختلف، مى تواند رفتار ذره اى يا موجى داشته باشد. 

اصول نورشناسي:در اپتيك هندسی اصول زير را می پذيريم:

ا) پرتوهاى نور در يك محيط شفاف، به خط راست سير مى كنند. 

2) اگر دو يا چند پرتو نور در يك نقطه به هم برخورد كنند بدون تأثير بر يكديگر به حركت خود در مسير قبلی ادامه می دهند.

3) هر پرتو نورانی می تواند مسير پيموده شده را عيناً بازگردد. اين بيان را « اصل بازگشت نور » می نامند. 

4) يك پرتو نور همواره ‏انتقال مى يابد مگر اينكه با ماده  ‏‌« برهم كنش‌ » كند. برهم كنش پرتو نور با ماده ‏به چهار صورت انجام مى شود: 

در مرز بين دو ماده ‏، نور ‌«بازمى تابد‌» يا ‌«مى شكند‌ » و در درون يك ماده  ‏نور ‌«پراكنده ‏‌» يا ‌«جذب‌ »مى شود.  

‌5) «اجسام‌» چشمه پرتوهاى نورند. 

6) براى آن كه جسمى ديده شود، يايد از آن جسم نور يه چشم ما برسد، بنابراین جسم يا يايد از خودش نور تابش كتد و يا نورهایی را كه بر آن تابیده شده است، به طرف چشم بیننده بازتاب دهد. 

انتشار نور

آزمايش نشان مى دهد كه در شرايط عادى، نور بر مسير مستقيم ( خط راست) منتشر مى شود. مى توان با استفاده ‏از سه صفحه مقوايى، يك نخ و يك شمع مطابق شكل زير آزمايشى را براى نشان دادن اين موضوع طراحى كرد. 

انواع اجسام:

اجسا م مختلف از نظر نوري به سه دسته تقسيم می شوند:

جسم كدر: 

جسمى اسمت كه نور از آن عبور نمى كند. آجر، چوب و مقوا در زمره اجسام كدر محسوب  مى شوند. 

جسم شفاف:

جسمى اسمت كه نور از آن عبور مى كند. شيشه، هوا، آب و خلاء شفافند.

جسم مات:

 جسى است كه نور از آن عبور مى كند ولى از پشت آن اجسام به طور واضح ديده نمى شوند. هانند شيشه مات، كاغذ كالك و ... 

 انواع چشمه نور:

با توجه به اندازه  ‏و فاصله چشمه هاى نور، آن ها را به دو دسته تقسيم مى كنيم: چشمه نقطه اى و چشمه گسترده 

چشمه نقطه اي نور:

اگر ابعاد حشمه نور نسبت به اندازه های هاى موجود در مسئله به قدر كافى كوچك باشد، حشمه نور را نقطه اى مى نامند. در آزمايشگاه ‏براى ايجاد حشمه نور نقطه اى صفحه مقوايى يا فلزى را كه روى آن روزنه كوچكى ايجاد شده ‏است، در مقابل چراغ روشنى قرار مى دهيم. نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر مى شود و روزنه مانند يك چشمه نور نقطه اى عمل مى كند.

آزمایش جالب فیزیک برای انرژی جنبشی،انرژی پتانسیل کشسانی، القای مغناطیسی

در فرآیند تدریس بسیار مهم است كه معلم از وسیله هاى ساده براى انجام آزمایش ها استفاده كند. زیرا این امر موجب تشویق دانش آموزان براى آزمایش هاى فیزیک می شود.

با این وسیله ساده كه از یک ریل آلومینیمى، یک آهنرباى نسبتاً قوى و چند گلوله یا ساچمه فولادى ساخته مى شود چندین پدیده فیزیكى جالب ازجمله:

1.  انتقال انرژى جنبشى

2.  تبدیل انرژى جنبشى به پتانسیل كشسانى و برعكس

3.  پایستگى تكانه

4. القاى مغناطیسى

5.  مقایسه اصطكاک لغزشى و غلتشى را می توان به نحو جذاب مورد آزمایش و بررسى قرار داد.

1. سه گلوله در سمت چپ آهنربا (مطابق شكل) قرار مى دهیم به طورى كه به آهنربا مى چسبند سپس گلوله چهارم را در ابتداى ریل كه اندكى شیبدار است قرار داده و رها مى كنیم این گلوله به حركت در مى آید و بر اثر نیروى جاذبه آهنربا شتاب گرفته و محكم به آهنربا برخورد مى كند در همین حال بلافاصله گلوله سوم از سمت چپ از دو گلولة دیگر جدا مى شود و بر روى ریل به حركت در مى آید با این آزمایش انتقال انرژى جنبشى از یک جسم به جسم دیگر را به نحو جذاب نشان مى دهیم.

3. مرحله اول را تكرار مى كنیم با این تفاوت كه به جاى گلوله فولادى شمارة 3، یک گلوله سبک تر قرار مى دهیم با انجام این آزمایش متوجه مى شویم كه گلوله سوم در این مرحله با سرعت بیشترى به حركت درمى آید كه در واقع پایستگى تكانه را نشان مى دهد.

4. دو گلوله فولادى روى ریل و در نزدیكى آهنربا بدون تماس با آن قرار مى دهیم.

متوجه مى شویم كه این دو گلوله به هم مى چسبند. اما وقتى دو گلوله چسبیده به هم را از آهنرباى روى ریل دور مى كنیم دوباره به راحتى از یكدیگر جدا مى شوند. با این آزمایش القاى مغناطیسى در گلو له ها توسط آهنربا را به خوبى نشان داده می شود.

آیا مى توانید دلیل این امر را توجیه كنید؟

(راهنمایى: با توجه به مرحله قبل یعنى القاى مغناطیسى و همچنین مقایسه اندازه اصطكاک لغزشى با اصطكاك غلتشى مى توان به خوبى این پدیده را توجیه كرد)

دو ساچمه مستقل از هم و اصطكاک غلتشى بین آ ن ها ضعیف است

دو ساچمه متصل به هم مى شوند و  نمى توانند بغلتند و اصطكاک لغزشى آ ن ها نسبتاً بزرگ است بنابراین به رغم جذب توسط آهنربا روى ریل مى ایستند

بر گرفته از تبیان

دانلود فایل بارم بندی جدید کتب فیزیک 

1- یک شمع کوتاه و یک شمع بلند درون ظرف شیشه ای دهان گشادی که درب آن باز است در حال سوختن است .اگر درب شیشه گذاشته شود کدام یک زودتر خاموش می شود؟

الف ) شمع کوتاه                       ب ) شمع بلند                    ج ) هردو باهم

2- با لمس کردن پایانه های یک باتری 100 ولتی احساس لرزش می کنید به عبارت دیگر به شما شوک وارد می شود اما با لمس یک بادکنک لاستیکی 1000ولتی احساس شوک نمی کنید . چرا ؟

3- چگونه می توان بدون دمیدن دریک بادکنک آن را باد کرد؟

پاسخ سوالات را در ادامه مطلب ببینید .

تمام صفحه

تمام صفحه