شکست نور

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
شکست پرتوی از نور در یک بلاک پلاستیکی.

شکست نور یک پدیده نورشناسی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعت در دو محیط با ضریب شکست متفاوت تغییر مسیر می‌دهد.[۱][۲] هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده‌است.[۳] شکست نور تابع قانون اسنل است.[۴]

سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یکسان نیست، بطوریکه بیشترین سرعت آن در خلأ (یا تقریباً هوا) بوده و برابر ۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متر بر ثانیه (نزدیک ۳۰۰٫۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه) است. در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه و غیره سرعت نور کمتر از این مقدار است؛ لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر و با افزایش غلظت سرعت کاهش پیدا می‌کند و برعکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است. با ورود نور از محیط رقیق به غلیظ (هوا به آب) با فرض کردن این‌که یک خط عمود بر روی مرز آب و هوا که یک طرف آن در آب و طرف دیگر در هوا هست نور به خط عمود نزدیکتر می‌شود و برعکس از غلیظ به رقیق باشد (شیشه به هوا) از خط عمود دور تر می‌شود؛ و اگر نور مستقیم بتابد شکستی رخ نمی‌دهد.[۵][۶]

بخشی از قلم که در آب فرورفته به دلیل شکست نور در سطح آب به نظر خمیده می‌آید.

کاربردها[ویرایش]

هرگاه موجی به محیطی رقیقتر وارد می‌شود جبهه موج فشرده می‌شود. اگر موج تغییر جهت دهد جبهه موج در یک مسیر پیوسته می‌ماند.

با استفاده از پدیده شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود.

اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود؛ بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند.[۷] نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود.

با استفاده از پدیدهٔ شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود. اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود.[۵]

بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجهٔ این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود. این پدیده را می‌توان به‌طور طبیعی در رنگین کمان مشاهده کرد. قطرات آب باران نور خورشید را به طول موج‌های مختلف تجزیه می‌کنند و رنگین کمان در آسمان مشاهده می‌شود.

فرمول‌های شکست نور[ویرایش]

رابطهٔ ضریب شکست با زاویهٔ پرتو نور[ویرایش]

حاصل ضرب سینوس زاویهٔ مایل در ضریب شکست ان محیط مقداری ثابت است:

مقدار ثابت

رابطهٔ ضریب شکست با سرعت نور[ویرایش]

حاصل ضرب سرعت نور در ضریب شکست ان محیط مقداری ثابت است:

مقدار ثابت

رابطهٔ ضریب شکست با طول موج نور[ویرایش]

حاصل ضرب طول موج نور در ضریب شکست محیط مقداری ثابت است:

مقدار ثابت

گالری[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. «هیجان با نور و لیزر - شکست نور (اپتیک هندسی)». www.sbu.ac.ir. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  2. «شکست نور». موسسه فرهنگی و اطلاع‌رسانی تبیان. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  3. «علت شکست نور». موسسه فرهنگی و اطلاع‌رسانی تبیان (به Persian). دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  4. University of Colorado. «شکست نور». PhET (شبیه‌سازی‌های تعاملی علوم (فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و زمین‌شناسی) و ریاضیات). دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ «هیجان با نور و لیزر - آیا نور خمیده هم می‌شود؟ (بررسی شکست نور و تغییر مسیر آن در مایع با غلظت متغیر)». www.sbu.ac.ir. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  6. «شکست نور». elearning.roshd.ir. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.
  7. «شکست نور». danesh.roshd.ir. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۴-۱۲.