نور و ویژگی‌های آن | علوم تجربی پایه هشتم
در این مقاله در مورد نور و ویژگی‌های آن صحبت خواهیم کرد. ما برای دیدن اجسام به نور نیاز داریم. هر جسمی که از خود نور تولید می‌کند چشمه نور یا جسم منیر نام دارد. خورشید،لامپ روشن و هر جسم شعله‌ور مانند شمع روشن همگی چشمه نور هستند. بسیاری از اجسامی که در اطراف ما وجود دارند از خود نور نمی‌دهند. بنابراین به آنها جسم غیرمنیر می‌گویند. اجسام غیرمنیر نوری را که به آنها تابیده می‌شود بازتاب می‌کنند و ما می‌توانیم اجسام را ببینیم.
برخی اجسام مانند آینه‌ها به دلیل صاف و صیقلی بودن نور را به خوبی بازتاب می‌کنند. آینه‌ها انواع مختلف دارند: آینه تخت،آینه مقعر و آینه محدب. تصویر در این آینه‌ها به صورت های مختلف دیده می‌شود. ما از آینه‌ها در کارهای مختلف استفاده می‌کنیم. در کتاب علوم تجربی پایه هشتم، دانش آموزان در درس نور و ویژگی‌های آن با نور و پدیده‌های مربوط به آن بیشتر آشنا خواهند شد.
نور و ویژگی‌های آن
نور در خلا با سرعت سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. حدود هشت دقیقه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. یعنی وقتی نور از خورشید جدا می‌شود حدود هشت دقیقه دقیقه طول می‌کشد تا به سطح زمین برسد. بنابراین نوری که هر لحظه می‌بینیم نور هشت دقیقه پیش خورشید است.
ما چگونه اجسام را می‌بینیم؟
یک جسم یا چشمه نور است یا بازتاب دهنده نور، یعنی یا نور تولید می‌کند و یا آن را منعکس می‌کند. ما زمانی می‌توانیم اجسام پیرامون خود را ببینیم که یا خود منبع نور باشند و یا نور را به چشم ما بازتاب کنند.
چشمه‌های نور
به هر جسمی که از خود نور تولید کند چشمه نور می‌گویند. چشمه‌های نور ممکن است طبیعی مثل خورشید یا مصنوعی مثل لامپ باشند. چشمه‌های نور انواع مختلف دارند.
جسم منیر
هر جسمی که از خود نور منتشر کند جسم منیر یا چشمه نور نام دارد.
جسم غیر منیر
بسیاری از اجسامی که در اطراف ما وجود دارند از خود نور منتشر نمی‌کنند. بنابراین به آنها جسم غیرمنیر می‌گویند. اجسام غیرمنیر نوری را که به آنها تابیده می‌شود بازتاب می‌کنند به همین دلیل ما می‌توانیم اجسام را ببینیم.
چشمه نور گسترده
خورشید و لامپ روشن چشمه نور گسترده هستند.
چشمه نور نقطه‌ای
نور ستارگان و نور لامپی که از فاصله دور به ما می‌رسد چشمه نور نقطه‌ای هستند.
نور چگونه منتشر می‌شود؟
اگر به پرتوهای نور که از میان شاخه‌های درختان یا از میان ابرها به زمین می‌رسد دقت کنید مشاهده خواهید کرد که نور به خط راست منتشر می‌شود.
باریکه نور
مسیر نور هنگام انتشار و عبور از میان شکاف، باریکه نور نام دارد. باریکه نور از بی نهایت پرتو نور تشکیل شده است. باریکه نور ممکن است شامل پرتوهای موازی، همگرا یا واگرا باشد.
پرتو نور
نازک‌ترین باریکه نوری که می‌توان تصور کرد پرتو نور نام دارد.
سایه چگونه تشکیل می‌شود؟
تشکیل سایه یکی از دلایل انتشار نور به خط راست است.
جسم شفاف
به اجسامی که نور را از خود عبور می‌دهند جسم شفاف می‌گویند، مانند شیشه و آب.
جسم کدر
به اجسامی که مانع از عبور نور می‌شوند جسم کدر می‌گویند، مانند چوب و فلز.
جسم نیمه شفاف
به اجسامی که تنها بخشی از نور تابیده شده را از خود عبور می‌دهند جسم نیمه شفاف می‌گویند، مانند کاغذ پوستی. از پشت اجسام نیمه شفاف اجسام دیگر به وضوح دیده نمی‌شوند.
هرگاه جسم کدری را مقابل یک چشمه نور قرار دهیم پشت جسم محدوده تاریکی ایجاد می‌شود که به آن سایه می‌گویند.
خورشیدگرفتگی چگونه رخ می‌دهد؟
در حرکت زمین و ماه و چرخش هر دو به دور خورشید، هرگاه ماه از میان زمین و خورشید عبور کند، ماه مانع رسیدن نورخورشید به زمین می‌شود، در این حالت سایه ماه روی زمین می‌افتد. بنابراین کسانی که در آن ناحیه از زمین زندگی می‌کنند برای لحظه‌ای کوتاه خورشید را تاریک می‌بینند. در اینجا می‌گوییم خورشیدگرفتگی یا کسوف رخ داده است. خورشیدگرفتگی در روز روی می‌دهد.
خورشیدگرفتگی چقدر طول می‌کشد؟
مدت خورشیدگرفتگی کوتاه و در حد چند دقیقه است. با توجه به اندازه ماه، سایه‌ای که ماه تشکیل می‌دهد بخش کوچکی از کره زمین را دربرمی‌گیرد. بنابراین مدت خورشیدگرفتگی کوتاه است. همچنین خورشیدگرفتگی را تنها در نقاط خاصی از کره‌ی زمین می‌توان مشاهده کرد.
ماه‌گرفتگی چگونه رخ می‌دهد؟
زمانی که زمین میان ماه و خورشید قرار بگیرد، زمین مانع رسیدن نور خورشید به ماه می‌شود، در این حالت سایه زمین روی ماه می‌افتد و آن را تاریک می‌کند. بنابراین کسانی که در این ناحیه از زمین زندگی می‌کنند ماه را تاریک می‌بینند. در اینجا می‌گوییم ماه‌گرفتگی یا خسوف رخ داده است. ماه‌گرفتگی در شب روی می‌دهد.
به طور کلی ماه‌گرفتگی زمانی روی می‌دهد که ماه از تمام یا بخشی از سایه زمین عبور کند. با توجه به اینکه ماه در کدام بخش از سایه زمین واقع می‌شود نوع ماه‌گرفتگی‌ها متفاوت خواهد بود.
ماه‌گرفتگی چقدر طول می‌کشد؟
مدت ماه‌گرفتگی از خورشیدگرفتگی طولانی‌تر است و ممکن تا یک ساعت و کمی بیشتر طول بکشد. با توجه به اینکه زمین از ماه بزرگتر است، سایه‌ای که زمین تشکیل می‌دهد نیز از ماه بزرگتر خواهد بود، بنابراین ماه مدت بیشتری در تاریکی به سر خواهد برد. برخلاف خورشیدگرفتگی، ماه‌گرفتگی را از هر نقطه‌ی کره‌ی زمین می‌توان مشاهده کرد.
بازتاب نور
ما زمانی می‌توانیم اجسام را ببینیم که:
1. جسم یا خود چشمه نور باشد و نور آن مستقیم به چشم ما برسد،
2. یا جسم نوری را که از چشمه نور به آن رسیده است به چشم ما منعکس کند.
به برگشت نور از سطح اجسام بازتاب نور می‌گویند.
در بازتاب یا انعکاس نور مسیر نور هنگام برخورد با اجسام تغییر می‌کند. نحوه بازتاب نور به شکل جسم بستگی دارد.
بازتاب منظم
اگر سطح جسم صاف و صیقلی باشد پرتوهای موازی نور با همان زاویه‌ای که به سطح جسم می‌تابند با همان زاویه از جسم دور می‌شوند. به این بازتاب، بازتاب منظم می‌گویند. بازتاب منظم را می‌توان در آینه، شیشه، آب زلال و فلزات براق دید.
بازتاب نامنظم
سطح بسیاری از اجسام ناصاف است. اگر با میکروسکوپ به سطح یک میز یا کاغذ نگاه کنید، مشاهده خواهید کرد که برخلاف تصور، بسیار ناهموار است. وقتی پرتوهای موازی نور به سطح این اجسام می‌تابند، در جهت‌های مختلف پراکنده می‌شوند و به طور نامنظم بازمی‌تابند. به این بازتاب، بازتاب نامنظم می‌گویند.
قانون بازتاب نور
زاویه بین پرتو تابش و خط عمود را زاویه تابش می‌گویند. زاویه بین پرتو بازتاب و خط عمود را زاویه بازتاب می‌گویند. برای همه اجسام قانونی به نام قانون بازتاب نور وجود دارد. طبق این قانون زاویه تابش و زاویه بازتاب برابرند.
انواع آینه‌ها
آینه‌ها اجسامی هستند که به دلیل صاف و صیقلی بودن نور را کاملا بازتاب می‌کنند. ما با استفاده از آینه‌ها می‌توانیم تصویر خود و سایر اجسام را مشاهده کنیم. ما در روز با انواع آینه‌ها سر و کار داریم. آینه‌ها ممکن است تخت یا کروی باشند. هر کدام از این آینه‌ها با توجه به سطح بازتاب‌کننده خود، ویژگی‌های منحصر به فرد دارند و تصویر را به گونه‌ای خاص نشان می‌دهند.
تصویر در آینه تخت چگونه تشکیل می‌شود؟
سطح بازتاب‌کننده این آینه‌ها مسطح است. در واقع آینه‌های تخت شیشه‌هایی هستند که یک طرف آنها جیوه‌اندود یا نقره‌اندود شده است.
به تصویر مستقیم و برگردان، وارون جانبی می‌گویند.
ویژگی‌های تصویر در آینه تخت
1. در آینه تخت اندازه تصویر جسم با اندازه جسم برابر است.
2. تصویر در آینه تخت مستقیم است، یعنی معکوس نمی‌شود.
3. تصویر در آینه تخت وارون جانبی است، یعنی آینه دست راست شما را دست چپ نشان می‌دهد.
4. تصویر در آینه تخت مجازی است.
5. فاصله تصویر تا آینه با فاصله جسم تا آینه برابر است.
وقتی جسمی مقابل آینه تخت قرار می‌گیرد، پرتوهای نور از هر نقطه از آن جسم به آینه برخورد می‌کند. این پرتوها پس از بازتاب به چشم ما می‌رسند و باعث دیده شدن آن جسم می‌شوند. تصویری که در آینه تخت تشکیل می‌شود کاملا شبیه به جسم است. از دید ما این طور به نظر می‌رسد که پرتوهای نور از پشت آینه به چشم ما می‌رسند. اما در حقیقت تصویر با بازتاب نور از آینه تشکیل شده است. بنابراین می‌گوییم تصویر در آینه تخت مجازی است.
تصویری که در آینه تخت تشکیل می‌شود مجازی است.
آینه‌های کروی
سطح بازتاب‌کننده آینه‌های کروی، خمیده است. در واقع آینه‌های کروی بخشی از یک کره هستند. آینه‌های کروی دو دسته‌ی کلی دارند. اگر سطح بازتاب‌کننده آینه کروی، به طرف داخل و سطح بیرونی آن نقره‌اندود باشد، به آن آینه کاو یا مقعر می‌گویند. اگر سطح بازتاب‌کننده آینه کروی رو به بیرون و سطح داخلی آن نقره‌اندود باشد، به آن آینه کوژ یا محدب می‌گویند.
ویژگی‌های تصویر در آینه مقعر
وقتی مقابل آینه مقعر می‌ایستید اندازه تصویری که در آینه مشاهده می‌کنید با توجه به فاصله‌ای که تا آینه دارید، متفاوت خواهد بود. بنابراین نوع تصویر در آینه مقع کاملا وابسته به این است که جسم در چه فاصله‌ای از آینه قرار دارد.
تصویر در آینه مقعر ممکن است مجازی یا حقیقی، مستقیم یا معکوس باشد. همچنین تصویر ممکن است هم اندازه با جسم، بزرگتر یا کوچکتر از جسم باشد.
بنابراین دو حالت وجود دارد:
الف) اگر جسم در فاصله کانونی قرار بگیرد:
1. تصویر از جسم بزرگتر است.
2. تصویر وارون جانبی است.
3. تصویر مستقیم است.
4. تصویر مجازی است.
5. فاصله تصویر تا آینه از فاصله جسم تا آینه بیشتر است.
ب) اگر جسم دور از کانون آینه باشد:
1. تصویر ممکن است از جسم بزرگتر یا کوچکتر باشد.
2. تصویر معکوس است.
3. تصویر حقیقی است. تصویر حقیقی روی پرده تشکیل می‌شود.
4. فاصله تصویر تا آینه بستگی به فاصله جسم تا آینه دارد.
در آینه مقعر هرچه جسم را به آینه نزدیک کنیم تصویر از آینه دورتر و هرچه جسم را از آینه دور کنیم تصویر به آینه نزدیکتر می‌شود.
کانون آینه
هرگاه جسمی در فاصله‌ای دور از آینه مقعر قرار بگیرد، پرتوهایی که از آن جسم به آینه می‌رسند با هم موازی هستند. این پرتوها پس از بازتاب از آینه مقعر در نقطه‌ای همدیگر را قطع می‌کنند که به آن کانون آینه می‌گویند. به آینه‌های مقعر آینه‌های همگراکننده نیز می‌گویند.
فاصله کانونی
به فاصله کانون تا آینه فاصله کانونی می‌گویند.
ویژگی‌های تصویر در آینه محدب
5. تصویر در آینه محدب همواره از جسم کوچکتر است.
6. تصویر در آینه محدب وارون جانبی است.
7. تصویر در آینه محدب مستقیم است.
8. تصویر در آینه محدب مجازی است.
9. فاصله تصویر تا آینه از فاصله جسم تا آینه کمتر است.
این آینه‌ها به دلیل شکلی که دارند وسعت و میدان دید بیشتری دارند.
تصویر در آینه‌های کوژ همواره کوچکتر از جسم، مجازی و مستقیم است.
کانون مجازی آینه محدب
هرگاه پرتوهای موازی نور به آینه محدب برخورد کنند این پرتوها پس از بازتاب از آینه محدب از یکدیگر دور می‌شوند. امتداد این پرتوها در پشت آینه همدیگر را در نقطه‌ای قطع می‌کنند که به آن کانون مجازی آینه محدب می‌گویند. به آینه‌های محدب آینه‌های واگراکننده نیز می‌گویند.
دیدگاهتان را بنویسید