شکست نور | علوم تجربی پایه هشتم

در این مقاله در مورد پدیده شکست نور و پاشندگی نور صحبت خواهیم کرد. نور سفید از رنگ‌های مختلف تشکیل شده است که به آن طیف نور می‌گویند. وقتی نور را از یک منشور عبور دهیم می‌توانیم طیف نور را مشاهده کنیم.

مسیر نور هنگام عبور از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگر تغییر می‌کند. به این پدیده شکست نور می‌گویند. در اثر شکست نور پدیده‌های مختلف رخ می‌دهد. ما در طول روز با این پدیده‌ها سر و کار داریم. در کتاب علوم تجربی پایه‌ی هشتم، دانش‌آموزان در درس شکست نور با پدیده شکست نور، منشور، پاشندگی نور، عدسی‌ها و ‌انواع آن‌ها بیشتر آشنا می‌شوند.

شکست نور

برای اینکه با شکست نور آشنا شوید آزمایش زیر را انجام دهید:

یک لیوان را از آب پر کنید و به اندازه یک بند انگشت خالی بگذارید. سپس یک مداد یا میله باریک را در لیوان قرار دهید. اکنون از روبه‌رو به لیوان نگاه کنید. مشاهده خواهید کرد که بخشی از مداد یا میله  که در آب است نسبت به امتداد آن کمی جابه‌جا شده است. این پدیده به علت شکست نور اتفاق افتاده است.

شکست نور چگونه اتفاق می‌افتد؟

نور هنگام عبور از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگر می‌شود شکسته می‌شود. به این معنی که اگر نور از یک محیط با چگالی بیشتر (غلیظ) به محیط با چگالی کمتر (رقیق) و یا برعکس وارد شود، مسیر پرتوهای نور تغییر می‌کند و نور شکسته می‌شود. از شکست نور در ساخت عینک، انواع عدسی، لنزها و منشور استفاده می‌شود.

علت شکست نور چیست؟

نور در خلا با سرعت سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. سرعت نور در محیط‌های مختلف، متفاوت است. هرچه محیط غلیظ‌تر باشد یا به بیان دیگر هرچه چگالی محیط بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط کمتر است. بنابراین هنگامی که نور از یک محیط به محیط دیگر وارد می‌شود چون سرعت آن تغییر می‌کند، نور تغییر مسیر می‌دهد، بنابراین می‌گوییم نور شکسته شده است. علت شکست نور متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های مختلف است.

اگر شکست نور نباشد ما قادر به دیدن اجسام نخواهیم بود.

میزان شکست نور به چه عواملی بستگی دارد؟

شکست نور به دو عامل بستگی دارد:

جنس محیط: هرچه چگالی محیط بیشتر باشد،‌آن محیط غلیظ‌تر است و سرعت نور در آن محیط کمتر است. سرعت نور در شیشه کمتر از آب و آب کمتر از هوا است.

زاویه برخورد نور: هنگام عبور نور از محیط اول به محیط دوم هرچه نور با زاویه‌ بزرگتری وارد محیط دوم شود، زاویه شکست نور بزرگتر خواهد بود.

سرعت نور در اجسام شفاف کمتر از سرعت نور در خلا است.

ضریب شکست چیست؟

نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در یک محیط شفاف، ‌ضریب شکست آن محیط نامیده می‌شود.

منشور

منشور وسیله‌ای از جنس پلاستیک شفاف یا شیشه است که نور را تجزیه می‌کند. اگر منشور را مقابل نور خورشید بگیریم،‌ نور از منشور عبور می‌کند و به طیف رنگ‌های تشکیل دهنده‌ی آن تجزیه می‌شود.

معمولا منشور را به شکل هرم با قاعده‌ی مثلث می‌سازند. منشورها شکل‌های متنوع دارند و از آن‌ها برای کارهای مختلف استفاده می‌کنند.

شکست نور در منشور

اگر باریکه‌ای از نور را به منشور بتابانیم نور هنگام عبور از منشور تجزیه می‌شود. به این پدیده پاشندگی نور می‌گویند. تجزیه نور در حقیقت به دلیل شکست نور اتفاق می‌افتد. نور سفید از رنگ‌های مختلف تشکیل شده است. وقتی نور سفید به منشور برخورد می‌کند چون سرعت نورهای مختلف متفاوت است، هرکدام با زاویه‌ای متفاوت از منشور خارج می‌شود. به عبارت دیگر ضریب شکست برای نورهای مختلف متفاوت است. به همین دلیل است که نور سفید را به صورت طیفی از رنگ‌ها مشاهده می‌کنیم.

پاشندگی نور

اگر به طیف نوری که توسط منشور ایجاد شده است نگاه کنید متوجه خواهید شد که نور قرمز کمترین انحراف و نور بنفش بیشترین انحراف را دارد. یعنی نور قرمز نسبت به نور بنفش کمتر شکسته شده است. بنابراین انحراف کمتر به معنای شکسته شدن کمتر و انحراف بیشتر به معنای شکسته شدن بیشتر است.

رنگین کمان به علت شکست نور تشکیل می‌شود.

عدسی چیست؟

عدسی‌ تکه‌ای از شیشه یا پلاستیک شفاف است که حداقل یک سطح خمیده دارد. عدسی‌ها نور را از خود عبور می‌دهند. از عدسی‌ها برای تغییر جهت نور استفاده می‌شود. عدسی‌ها شکل‌ها و کاربردهای مختلف دارند.

شکست نور در عدسی

عدسی‌ها مانند منشور مسیر نور را تغییر می‌دهند. عدسی‌ها با توجه به شکلی که دارند پرتوهای نور را متمرکز می‌کنند یا از هم دور می‌کنند.

انواع عدسی

عدسی‌ها انواع مختلف دارند و از آن‌ها برای کارهای مختلف استفاده می‌شود. دو گونه از رایج‌ترین عدسی‌ها، عدسی همگرا و عدسی واگرا نام دارند.

1. عدسی همگرا

در عدسی همگرا یا محدب لبه‌های عدسی نازک‌تر از وسط عدسی هستند، بنابراین سطح عدسی همگرا برآمده است. اگر پرتوهای نور را از یک عدسی همگرا عبور دهیم، عدسی مسیر پرتوهای نور را تغییر می‌دهد و آن‌ها را در یک نقطه متمرکز می‌کند. به این نقطه کانون عدسی می‌گویند.

در عدسی همگرا پرتوهای نور پس از عبور از عدسی به هم نزدیک می‌شوند. عدسی همگرا اجسام را بزرگتر از اندازه‌ی واقعی نشان می‌دهد. از این گونه عدسی‌ها برای ساخت ذره‌بین استفاده می‌شود.

2. عدسی واگرا

در عدسی واگرا یا مقعر لبه‌های عدسی ضخیم‌تر از وسط عدسی هستند بنابراین سطح عدسی واگرا فرورفته است. اگر پرتوهای نور را از یک عدسی واگرا عبور دهیم، عدسی مسیر پرتوهای نور را تغییر می‌دهد و آن‌ها را پراکنده می‌کند.

در عدسی واگرا پرتوهای نور پس از عبور از عدسی از هم دور می‌شوند. عدسی واگرا اجسام را کوچکتر از اندازه‌ی واقعی نشان می‌دهند.

کاربردهای عدسی

از عدسی‌ها در ساخت عینک‌های طبی، میکروسکوپ، تلسکوپ، ‌دوربین‌های دوچشمی، دوربین عکاسی و چشمی درب منزل استفاده می‌شود. بعضی مشاغل مانند ساعت سازی‌ها و جواهر سازی‌ها از عدسی استفاده می‌کنند.