شکست نور
دید کلی
پدیده دومی که علاوه بر بازتاب در دستگاههای نوری مهم میباشد شکست هست.
- آیا از خود پرسیدید که چرا وقتی چوبی را وارد آب استخر میکنیم از بیرون کج دیده میشود؟
- پرتوهایی که از یک عدسی میگذرد از مسیر اولیهاش منحرف میشود؟
- تیری را که از پشت شیشهای به یک نقطهای هدف گیری کنیم، به هدف نمیخورد؟ و ....
در سیستمهای نوری در برخی ساختارها حضور شکست مفید است و در برخی از سیستمها ایجاد مزاحمت (مثلاً اعوجاج) و ... مینماید. در منشورها
این شکست نور است که با انحراف از مسیر اولیه نور سفید را به ما می دهد و
... . نورهای اجسام خارجی که توسط عدسی خود چشم و برای چشم های بیمار با
همکاری عینکها روی شبکیه چشم
جمع می شوند و تشکیل تصویر میدهند. این تغییر امتداد مسیر پرتوها در عینک
و عدسی چشم همان پدیده شکست است. چون تمام سطح به سطوح کوچک تخت و کروی با هندسه معین می شوند. ما نیز سطوح اپتیکی سیستمها را به این دو سطح محدود میکنیم.
شکست در سطوح تخت
شکست نور در شیشه (تیغه نازک) را بررسی میکنیم: وقتی نور به شیشه
میتابد چون طرفین آن هوا (یا محیطی) با جنس یکسان است. مثلا طرفین تیغه
شیشهای هوا باشد در سطح اول مقداری منحرف میشود، این شکست اولیه یک
جابجایی داخلی را برای این نور سبب میشود و در سطح دوم دوباره یک شکست
دیگری پیدا کرده و امتداد اولیه خود را مییابد. پدیده شکست در مرز مشترک
محیطها از قانون اسنل تبعیت میکند.
(n1 sin (i) = n2 sin (r
شکست در سطوح کروی
در سیستمهای نوری با اجزای نوری همچون آینهها ، عدسیها ، منشورها
و ... قوانین اسنل مربوط به شکست و انعکاس مسیر پرتو را میدهد. اگر سطح
کروی ما یک دیوپترهای کروی (سطح شکست کروی) باشد که دو محیط با جنسهای
مختلف نوری را از هم جدا میکند باشد. مثلاً از یک ستارهای در بینهایت
نور به یک دیوپتر کروی بتابد، هم در بی نهایت است. و پرتوهای تابش موازی
هم میآیند و موازی محور اصلی دیوپتر به قسمتهای مختلف آن میخورند و بعد
از شکست در دیوپتر خود یا امتدادهایشان از کانون دیوپتر عبور میکنند که
محل تقاطع نقطه منفردی است و نیز شکست دو مرحلهای منشورها که طیف سالم و
دقیق نور سفید را ایجاد میکنند.
شکست دو مرحلهای
در تیغههای متوازی السطوح
و کلا شیشههای (دیوپترهای) با ضخامت معین شکست در سطح اول و شکست در سطح
دوم داریم. برای تیغه متوازی السطوح همانند شیشه نازک ساده فقط یک جابجایی
داخلی برای پرتو اتفاق میافتد، امّا برای منشورها و غیره علاوه از
جابجایی داخلی امتداد پرتو نیز عوض می شود دیو پتر های ضخیم نیز همین حالت
را دارند.
در ساختمان طیف سنجهای نوری ، منشورها حضور دارند در مسافت یاب منشوری یافت می شوند در دستگاههای رادیولوژی جهت جابجایی داخلی کاربرد دارند. در ساختمان موجبر نوری در تداخل سنجها در برخی سیستمهای اندازه گیری سرعت نور این پدیده به عنوان مکانیزم دستگاه عمل میکند. و ...
منبع :سایت دانشنامه ی رشد
نوشته شده توسط سهیل در پنجشنبه
1388/08/28 |
آینه های کروی
دید کلی:
در مصارف عمومی از این
آینه ها استفاده می شود:
- آیا تا به حال از خود پرسیده اید که چرا در ماشین ها از آینه محدب استفاده می شود؟
- آیا تصویر خود را در کاسه استیل درداخل و بیرونش یا در قاشق استیل دیده اید؟
- تشکیل تصویر روی صحفه تلویزیون
خاموش و پدیده ها متنوع طبیعی دیگر که برای پاسخ گویی به این سؤالات، آینه
های کروی را از لحاظ نوع تصویری که تشکیل می دهند. و یا روش همگرایی یا
واگرایی نور به دو دسته عمده تقسیم می کنیم.
انواع آینه های کروی:
- آینه های مقعر یا همگرا:
آینه
هایی که سبب همگرایی نور می شود و از پرتو های با زتابی تصویری حقیقی در
جلوی آینه تشکیل می دهند که دارای تصویر حقیقی و کانون حقیقی و فاصله
کانونی مثبت می باشند.
- آینه های محدب یا واگرا:
آینه
هایی که سبب واگرایی نور می شوند و از امتداد پرتوهای باز تابی تصویری در
پشت آینه تشکیل می دهند این آینه ها دارای تصویر مجازی، کانون مجازی،
فاصله کانونی منفی می باشند.
تعاریف بنیادی در تصویر گیری:
- تصویر حقیقی : از تقاطع پرتو های بازتابش که همگرایند، در فضای جسم ابجاد می شود .
- تصویر مجازی :از تقاطع امتدادهای پرتوهای بازتابش که واگرایند در فضای تصویر در پشت آینه ایجاد می شوند.
- فضای جسم : فضای جلوی آینه یا سمت چپ آینه فضای جسم نام دارد که جسم و تصویر در این فضا حقیقی می باشند.
- فضای تصویر : فضای پشت آینه یا سمت راست آینه فضای تصویر نام دارد که جسم و تصویر در این فضا مجازی می باشند.
- کانون حقیقی :
از تجمع و همگرا شدن پرتوهایی که موازی محور اصلی بر آینه می تابد و از
بینهایت می آیند، در یک نقطه روی محور اصلی آینه در فضای جسم تشکیل می شود.
- کانون مجازی :
از تقاطع امتدادهای پرتو های واگرا شونده از سطح آینه که موازی محور اصلی
آینه بر آن تابش کرده بودند، بر روی محور اصلی در پشت آینه در فضای تصویر
ایجاد می شود .
- میدان دید آینه ها : فضایی که آینه پوشش می دهد تا از تمام اجسام موجود در آن فضا تصویر دهد.
- محور اصلی: محور نوری
اشیاء نوری است. که از مرکز آنها می گذرد و محور تقارن آنها نیز هست و هر
پرتوی تابش موازی آن یا خود و یا امتدادش از کانون آینه می گذرد.
- محور فرعی : هر محور موازی محور اصلی که محور تقارن آینه نبوده و بر خارج ازرأس آن وارد می شود.
- رأس آینه :
نقطه ای که محور اصلی،آینه را در آن نقطه قطع می کند و آینه کروی فقط بر
این نقطه در باز تابش ها همانند آینه تخت عمل می کند یعنی زاویه تابش و
باز تابش برابر می شود.
- فاصله کانونی :
فاصله کانونی مربوط به کانونهای حقیقی مثبت که در سمت چپ آینه اند و فاصله
کانونی مربوط به کانونهای مجازی منفی که در سمت راست آینه واقع هستنددر
آینه های کروی اندازه فاصله کانونی نصف شعاع کره ای است که آینه قسمتی از
آن کره است.
اگریک تکه شیشه ای را داشته باشیم که آن را صیقلی دهیم و یک طرف آنرا بصورت یک
دیو پتر کروی
(سطح کروی) در آوریم که جدا کننده دو محیط با ضرایب شکست مختلف از هم
هستندآینه کروی بوجود می آید اگر تراش شیشه طوری باشد که بتوان قسمت قعودی
آنرا
نقره اندود نماییم آینه مقعر ساخته می شود. بنابراین آینه های کروی قطاعی از کراتی است که به مرکزیت آینه شکل می گیرند.
اگر یک دیو پتر شیشه ای داشته باشیم با اندود کردن قسمت داخلی دیو پتر آینه محدب و با اندودسازی قسمت خارجی آن آینه مقعررا می سازیم.
برای تشکیل تصویر در آینه های کروی ردیابی کلیه پرتو ها لازم نیست و
پرتو های خاصی را ردیابی می کنیم تا تصویر را تشکیل دهیم;قواعد تابش و باز
تابش و سایر مشخصات برخی پرتو های ویژه عبارتند از:
- آینه جهت کلی نور تابش را تغییر می دهد و معمولا جسم در سمت چپ آینه قرار می گیرد.
- پرتو های نور موازی با محور اصلی (محور اپتیکی یا محور نوری)، پس
از باز تابش خود یا امتدادش به ترتیب از کانون آینه مقعر یا محدب می گذرد
که به فاصلهf از رأس آینه قرار دارد.
- پرتو های تابشی که خود یا امتدادش از کانون آینه می گذرد بعد از برخورد با سطح آن موازی با محور اصلی سیستم باز می تابند.
- پرتوی نوری که از رأس آینه باز تابش می یابد، زاویه ای با محور اپتیکی می سازد که برابر با زاویه پرتوی فرودی نسبت به محور نوری است.
- پرتوی نوری که از مرکز انحنای آینه عبور می کند، روی خودش باز می تابد.
پرتوهای ویژه اخیر جهت شکل دهی و یافتن تصویر جسم نورانی مقابل
آینه کافی است و ردیابی پرتوی به توسط این پرتو های خاص و مشخص صورت می
پذیرد.
مشخصات تصویر در آینه های کروی:
آینه مقعر دارای تصویری حقیقی و معکوس در جلوی آینه می باشد که بزرگی و کوچکی آن به فاصله جسم ازآینه بستگی دارد. در صورتی که
آینه محدب تصویری مجازی و مستقیم در پشت آینه دارد که همواره تصویری کوچکتر از جسم ارائه می دهد. آینه های مقعر محدودترین
میدان دید را دارند در صورتیکه آینه های محدب بیشترین میدان دید را دارا هستند و برای همین در
اتوبوس ها و سایر وسائل نقلیه از این آینه ها استفاده می شود.
علائم بکار رونده در آینه ها:
رابطه بین فاصله کانونی و تصویر و جسم از آینه بصورت (f=1/(1/p+1/q
می باشدکه در آن p فاصله جسم از آینه و q فاصله تصویر از آینه و f فاصله
کانونی است و مقدارش نصف شعاع دایره شامل آینه است، یعنی اگر شعاع دایره
Rباشد،(f=R/2) می شود.
منبع : سایت رشد
نوشته شده توسط سهیل در سه شنبه
1388/08/26 |
بازتاببازتاب(نور)
دید کلی:
در ماهیت هندسی
نور (
اپتیک هندسی ) یکی از پدیده های مهمی که در تمام سیستم های نوری اتفاق می افتد، باز تاب است:
- آیا تا به حال باز تاب یا انعکاس نور از سطح آب استخر را دیده اید؟
- آیا انعکاس نور به توسط شیشه ساعت را مشاهده نموده اید؟
- آیا پدیده سراب بیابان را دیده و شنیده اید؟
هزاران پدیده طبیعی هست که حضور باز تاب را در آن می توان دید. که در سیستم های نوری ایجاد کننده
تصویرحضور دارد. برای مثال فرد عینکی حتما بازتاب های نور های اضافی را از شیشه
عینک خود دیده که میزان و کیفیت دید او را محدود می کند.در واقع به خاطر اینکه همه
دستگاه های نوری شامل دو نوع
سطح اپتیکی هستند، باز تاب ها را نیز به این دو نوع محدود می کنیم.
انعکاس
نور در سطح
آینه تخت را به عنوان مثال مورد بررسی قرار می دهیم.وقتی نوری تحت
زاویه
ای معین به یک آینه تخت می تابد اگر خط عمود بر آینه را مشخص نماییم بر
طبق قانون بازتاب نور (قانون ترا گسیل نور) تحت همان زاویه از سطح انعکاس
می یابد.اگر (i)زاویه بین پرتو تابش و خط عمود باشدو زاویه بین پرتو
انعکاس و خط عمود بر سطح آینه(یا شیشه) (r) باشد این دو زاویه برابر
خواهندبود.یعنی:(i=r)
دستگاه های نوری که دارای
اجزای نوری گوناگونی مانند
آینه،
عدسی و
منشور است می توان با بکار بردن قوانین باز تاب و
شکست نور هندسی مسیر پرتو ها را به راحتی و بدقت بر حسب پرتوهای نور مشخص نمود که این روش رد یابی و تعقیب مسیر پرتو معین در دستگاه
رد یابی پرتو نام دارد.
سطح کروی ما می تواند یک سطوح
آینه های کروی یا سطح شکست کروی (
دیو پتر کروی ) که دو محط نوری را از هم جدا می کند،باشد. مثلااگر
جسم نورانی آینه مقعر را در
بینهایت در نظر بگیریم. پرتو هایی که از آن موازی محور اصلی آینه به آینه می تابد در حین بازتاب، تمام پرتو های باز تابی از کانون می گذرند.
در
تیغه های
متوازی السطوح
یک پرتو از جسم بر تیغه می تابد. یک مرحله باز تاب در سطح اول صورت می
گیرد و باز تاب دوم مربوط به پرتوی است که در داخل تیغه در جهت مسیر پرتو
شکست یافته از سطح اولیه طی مسیر کرده و از سطح دوم تیغه باز می تابد و
دوباره به سطح اول که بر می گردد ازآن خارج می شود.
البته بازتاب
سطح دوم که به سطح اول بر می گردد مقداری از این پرتو دوباره به داخل تیغه
بازتاب مجدد می کند و مقداری با شکست از داخل تیغه خارج میشود و با پیگیری
امتداد پرتوهای خروجی از تیغه پدیده
تداخل و
فریزهای روشن و تاریک شکل می گیرد و تیغه به عنوان
موجبر نوری برای پرتوی داخلی است که در طول تیغه هدایت می یابد .
کاربرد در دستگاه های نوری:
در تلسکوپ های بزرگ دنیا از جمله تلسکوپ هابل و .... جهت کانونی کنندگی نورهای خورشید و ستارگان و سیارات مورد استفاده قرار می گیرد . در اکثر سیستم های مخابراتی جهت کانونی کنندگی امواج تلویزیونی و امواج رادیویی در سیستم های گیرنده بکار رفته است در سیستم برخی مسافت یاب های نوری کاربرد دارند و در شیشه های رفلکس یا نیم نقره اندود از این فرایند استفاده شده است و .....
منبع : سایت رشد
نوشته شده توسط سهیل در سه شنبه
1388/08/26 |
