دلتاس خاص

پاشندگي نور – فيزيك دوازدهم (۳)

با توجه به شكل فوق، به طور مثال اگر دو باريكه نور قرمز و آبي با زاويه تابش يكساني از هوا وارد شيشه شوند، باريكه آبي به دليل طول موج كوتاه‌تري (فركانس بيشتري) كه دارد، بيشتر از نور قرمز با طول موج بلند‌تر (فركانس كمتر)، دچار شكست مي‌شود. با سلام و احترام خدمت شما مخاطبين عزيز وبلاگ آموزشي بين جو (Binjo)، در اين مقاله قصد داريم تا به مبحث كوتاه و البته مهم پاشندگي نور از كتاب ۳ پايه دوازدهم بپردازيم. توجه داشته باشيد كه پديده پاشندگي تنها مختص به نور نبوده و ساير امواج الكترومغناطيسي نظير راديويي، مايكروويو، فروسرخ و … نيز مي‌توانند دچار پاشندگي شوند. همان‌طور كه مشاهده مي‌كنيد، پرتو SI از هوا (ضريب شكست تقريبي ۱) به وجه سمت چپ منشور تابيده شده و پس از شكست در نقطه I، وارد منشور با ضريب شكست n مي‌شود.

نخستين بار نيوتون با عبور دادن نور خورشيد از يك منشور، مشاهده كرد كه نور خورشيد كه به نور سفيد نيز موسوم است، شامل رنگ‌هاي مختلفي است. با توجه به مبحث پديده شكست و رفتار نور در منشور مي‌توانيم بگوييم كه رنگ‌هاي مختلف در منشور در زاويه‌هاي مختلفي دچار شكست مي‌شوند. مطابق با شكل مشاهده مي‌شود كه پرتو خارج شده از منشور (پرتو I’R) نسبت به امتداد مسير اوليه پرتو SI به ميزان قابل توجهي منحرف شده است. منشور قطعه‌اي شفاف از جنس پلاستيك (به بيان بهتر عايق يا دي‌الكتريك) و يا شيشه است كه كاربردهاي زيادي در فيزيك اپتيك و ليزر دارد. سوالي كه در اينجا پيش مي‌آيد اين است كه چرا زاويه شكست براي رنگ‌هاي مختلف يا به عبارتي فركانس يا رنگ‌هاي مختلف متفاوت است ؟!.

پرتو پس از شكست در نقطه I وارد منشور شده و به مسير خود در محيط منشور ادامه مي‌دهد تا به وجه سمت راست در نقطه ‘I برخورد كند. به طور كلي، ضريب شكست يك محيط به صورت (large n = sqrt{varepsilon_{r}}) تعريف شده كه در آن (large varepsilon_{r}) ضريب گذردهي الكتريكي محيط است. پس به بيان ساده‌تر، عامل پاشندگي نور در يك محيط نظير منشور، وابستگي ضريب شكست آن محيط به طول موج يا فركانس نور است. لازم به ذكر است كه اين موضوع درس علوم تجربي دانش آموزان هشتم دوره اول متوسطه (تيزهوشان) نيز مي‌تواند مفيد باشد. توجه داشته باشيد كه ضريب شكست خلأ براي تمامي فركانس‌هاي طيف الكترومغناطيسي برابر با مقدار ثابت ۱ است.

در پاشندگي نور سفيد توسط منشور، كدام يك از رنگ هاي نور، بيشتر و كدام يك كمتر شكسته شده است؟

چگالي نوري يك ماده، ميل اتم هاي آن ماده براي نگهداري انرژي موج نور به صورت نوسان الكترون اتم هاي آن ماده است؛ قبل از گسيل مجدد كه به صورت يك اغتشاش مغناطيسي جديد است. زاويه انحراف براي طيف هاي مختلف نور سفيد متفاوت است، زيرا مقدار خميدگي براي طيف هاي مختلف نور سفيد كه داراي طول موج هاي متفاوت مي باشند، فرق مي كند. هر چه بسامد موج نور با بسامد تشديد الكترون هاي ماده، هم خواني بيشتري داشته باشد، چگالي نوري بيشتر و در نتيجه ضريب شكست بزرگتر خواهد بود. زاويه انحراف، زاويه بين پرتو فرودي است كه به وجه اول منشور برخورد مي كند و پرتو شكسته شده كه از وجه دوم منشور خارج مي شود.

نور بنفش، سرعتش كمتر است به دليل اين كه فرآيند جذب و گسيل بيشتر طول مي كشد در نتيجه نور بنفش بيشتر از نور قرمز مي شكند. نور قرمز انحراف كمتري داشته و كمتر شكسته شده است ولي نور بنفش بيشترين انحراف و شكست را داشته است. در پاشندگي نور سفيد توسط منشور، كدام يك از رنگ هاي نور، بيشتر و كدام يك كمتر شكسته شده است؟. انرژي نوراني جذب شده را قبل از گسيل مجدد به فضاي خالي بين اتمي، مدت زمان بيشتري نگه مي دارند. اگر نور سفيد به اولين مرز منشور مثلثي برسد، اندكي به رنگ هاي طيف تشكيل دهنده اش تجزيه مي شود. ميزان شكست كلي حاصل از عبور از يك منشور به زاويه انحراف معروف است كه با دلتا نمايش مي دهند.

اما پس از رسيدن به مرز دوم جداسازي بيشتر شده و پاشندگي نور سفيد به وضوح قابل مشاهده است. مقدار ضريب شكست n)) براي يك محيط خاص، در واقع چگالي نوري آن محيط را تعيين مي كند. بيشترين شكست مربوط به نور بنفش وكمترين شكست مر بوط به نور قرمز است. 2 - شما با هر كارت بانكي عضو شتاب (همه كارت هاي عضو شتاب ) و داشتن رمز دوم كارت خود و cvv2  و تاريخ انقاضاكارت ، مي توانيد بصورت آنلاين از سامانه پرداخت بانكي  (كه كاملا مطمئن و محافظت شده مي باشد ) خريد نمائيد. فايل بعد از خريد هم مستقيم دانلود مي شود هم به ايميل شما فرستاده مي شود (پوشه inbox يا s pam ). ليست گزارش تخصصي   ليست اقدام پژوهي     ليست كليه طرح درس ها.

 پاشنگي در منشور ناشي از وجود تفاوت در ضريب شكست ماده سازنده منشور براي رنگ‌هاي مختلف نور (طول موج هاي متفاوت) است كه در نتيجه آن، ميزان انحراف هر يك از رنگ‌هاي سازنده نور سفيد با گذر از منشور متفاوت با ساير رنگ‌ها مي‌باشد. در حقيقت، ضريب شكست شيشه براي پرتوهاي با طول موج بلندتر (به سمت طول موج قرمز در طيف رنگين كمان) كمتر از ضريب شكست همين ماده براي طول موج‌هاي كوتاهتر (به سمت طول موج بنفش در طيف رنگين كمان) مي‌باشد. در ساخت شيشه‌هايي كه كارخانه هاي معظم صنعت شيشه‌سازي از قبيل شات (SCHOTT) در كشور آلمان توليد مي‌كنند، يكي از مهمترين نكته‌ها، داشتن تنوع پاشندگي در مقابل تنوع ضريب شكست مي‌باشد.

به منظور ارزيابي پاشندگي از عدد آبه (نام خانوادگي Ernst Abbe، فيزيكدان آلماني نيمه ي دوم قرن نوزدهم) استفاده مي‌گردد كه معادل با اختلاف ميان زاويه انحراف دو طول موج قرمز و آبي ميباشد. اما زماني كه نور وارد محيطي مادي مانند شيشه گردد، ضريب شكست و سرعت نور براي طول موج‌هاي مختلف متفاوت خواهد بود كه اين به پاشندگي نور منجر مي‌شود. اين امر باعث مي‌شود تا با توجه به قانون اسنل، نور قرمز رنگ در عبور از شيشه، شكست بيشتري را در قياس با نور آبي رنگ تجربه نمايد. پاشندگي، نور را علاوه بر منشور در برخي قطعات و بعضي شرايط ديگر مثل تابيدن نور به ساختارهاي ريز مثل CD شاهد هستيم.

با اين حال چگونگي ايجاد آن و ويژگي‌هايي كه از خود بروز مي‌دهد در محيط‌هاي مختلف، متفاوت است. در خلال حركت نور در خلأ، تمام طول موج‌ها با سرعت يكسان 300000 كيلومتر بر ثانيه انتشار مي‌يابند. هر چه اختلاف ميان ضريب شكست شيشه، براي اين دو طول موج بيشتر باشد، پاشندگي آن شيشه بيشتر است. پاشندگي در شيشه‌هاي مختلف متفاوت است و مقدار آن بسته به جنس شيشه ممكن است زياد يا كم باشد. ممكن است ضريب شكست شيشه براي نور زرد زياد باشد اما پاشندگي بالايي نداشته باشد (و بالعكس). پديده  پاشندگي در تمام طبيعت و هر جا كه نور از داخل ماده شفافي عبور كند، رخ مي‌دهد. مهمترين ويژگي كه از منشور در زندگي روزمره با آن سروكار داريم ايجاد طيف رنگي است.

شكست پرتو نور قرمز از يك قطعه شيشه با شكست پرتو آبي رنگ از همان قطعه، تفاوت دارد.

منبع