فصل 2 ،‌نور ،‌رنگ ، بينايي

ديدن :
براي آن كه جسمي ديده شود، بايد از آن جسم نور به چشم برسد. بنابراين جسم يا بايد از خودش نور تابش كند و يا نورهايي كه بر آن تابيده شده است، به طرف چشم بيننده بازتاب دهد.
جسم هايي مانند شمع روشن، لامپ روشن يا يك قطعه چوب شعله ور از خود نور تابش مي كنند. به اين اجسام كه از خود نور تابش مي كنند منير يا چشمه ي نور مي گويند. اما جسم هايي مانند ميز، صندلي،‌تخته ي كلاس و ... از خود نوري تابش نمي كنند، بلكه نوري را كه از چشمه هاي نور به آن ها تابيده است به طرف چشم ما باز مي گردانند كه در نتيجه ما مي توانيم آنها را ببينيم. به اين جسم ها غير منير مي گويند.

 

 

نور به خط راست منتشر مي شود.

دانستيم كه براي ديدن يك جسم بايد از آن جسم نور به چشم ما برسد. به همين دليل حتي اگر جسمي در مقابل ما باشد ولي نوري كه از آن مي تابد به چشم ما نرسد ديده نمي شود.
تجربه هاي روزانه ما نشان مي دهد كه نور به خط راست منتشر مي شود. براي مثال، مسير پرتوهاي نور خورشيد وقتي از پنجره به درون اتاق مي تابد، يا از لابه لاي شاخ و برگ درختان انبوه و بلند به زمين مي رسد و يا از سوراخ يك سقف مي تابد، نشانگر اين است كه نور به خط راست منتشر مي شود.
هنگام رسم شكل، مسير نور را با خط هاي جهت دار نشان مي دهند و به هر يك از آن شعاع يا پرتو نور مي گويند. يك باريكه ي نور را مي توان مجموعه اي از پرتوهاي نور دانست.


 



  تشكيل سايه :

وقتي نور به جشم هاي غيرمنير مي تابد،چه روي مي دهد به جسم هايي كه نور از آن عبور مي كند جسم شفاف و به جسم هايي كه نور از آن ها عبور نمي كند جسم كدر مي گويند.
وقتي پرتوهاي نور به يك جسم كدر، كه در مقابل صفحه اي قرار دارد، مي تابد در پشت جسم برروي صفحه قسمت تاريكي ايجاد مي شود كه سايه نام دارد.


 



  خورشيد گرفتگي و ماه گرفتگي :

عكس زير :‌خورشيد گرفتگي سال 1378 در ايران را نشان مي دهد.


 

براي نشان دادن خورشيد و ماه گرفتگي مي توان از دستگاه شبانه روز استفاده نمود.
دستگاه شبانه روز، چگونگي ماه گرفتگي و خورشيد گرفتگي را به خوبي نشان مي دهد.


 

مي دانيد كه كره ماه به دور زمين مي گردد و ماه و زمين نيز با هم به دور خورشيد مي گردند. خورشيد چون از خودش نور تابش مي كند يك چشمه ي نور است. در حالي كه ماه و زمين جسم هاي غيرمنير هستند و نورخود را از خورشيد مي گيرند.
هر گاه در چرخش ماه به دور زمين، و هر دو به دور خورشيد،‌مركزهاي آن سه (ماه ، زمين،‌خورشيد) روي يك خط راست واقع شود به طوري كه ماه در وسط باشد،‌ماه جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه آن روي زمين مي افتد. در نتيجه كساني كه در سايه ماه قرار دارند،‌خورشيد را تاريك مي بينند. در اين صورت مي گوئيم خورشيد گرفتگي رخ داده است. حال اگر زمين ماه و خورشيد واقع شود. زمين جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه ي آن روي ماه مي افتد و آن را تاريك مي كند. در اين صورت مي گوئيم ماه گرفتگي رخ داده است.  



  بازتاب نور :

برگشت نور از سطح يك جسم را بازتاب نور مي ناميم.
اگر سطح اجسام را با دست لمس كنيم ، بعضي را صاف و بعضي را ناصاف حس مي كنيم،‌اجسام صاف را هم اگر در زير ريزبين (ميكروسكوپ) مشاهده كنيم، آن ها را ناصاف و دندانه دار مي بينيم.


اينكه مي توانيم تصوير جسمي را درون سطح هاي صافي مثل شيشه و آينه، ببينيم به دليل بازتاب منظم نور در آن هاست، در حالي كه درون سطح هاي ناصاف، تصويري ديده نمي شود.
  قانون بازتاب نور:
بازتاب پرتوهاي نور از سطح يك جسم همواره از قاعده معيني پيروي مي كند كه به آن قانون بازتاب نور گفته مي شود. براي آشنايي با اين قانون بايد آزمايش كنيد. در بازتاب نور از سطح يك جسم، همواره زاويه ي تابش و بازتاب برابرند.

تصوير يك جسم در آينه، مانند همان جسم است.

سطح آينه ي تخت صاف و صيقلي است. آينه ي تخت يك قطع شيشه است كه پشت آن را نقره يا جيوه اندود كرده اند به همين دليل مي تواند نور را بازتاب دهد. بازتاب نور از سطح آينه تخت منظم است.
وقتي جسمي جلوي تخت آينه ي تخت قرار مي گيرد، پرتوهاي نور از هر نقطه آن به آينه مي تابد. اين پرتوها پس از بازتاب از آينه به چشم مي رسند. در ظاهر به نظر مي رسد، كه اين پرتوها از محل برخورد آنها در پشت آينه وارد چشم شده اند و در نتيجه، تصويري شبيه به جشم در پشت آينه بوجود آورده اند در حالي كه مي دانيم در پشت آينه چيزي وجود ندارد، به همين دليل مي گوئيم تصوير در آينه تخت، مجازي است.

آينه هاي كروي :

اندازه تصوير يك جسم در آينه ي تخت با اندازه ي خود جسم برابر است. نوع ديگر از اين آينه وجود دارد كه تصوير جسم در آن ها، گاهي از خود جسم بزرگتر است. شكل زير، نمونه اي از اين دو آينه و تصوير كه در آن ها تشكيل مي شود را نشان مي دهد.


 


  كانون آينه :

شكل زير طرح فعاليتي را كه شما انجام داده ايد نشان ميدهد. نقطه F ‌محل تشكيل تصوير خورشيد است كه آن را كانون آينه مي گويند. در اين شكل قمستي كه سايه زده شده پشت آينه است. تصوير در آينه هاي كوژ، همواره كوچكتر از جسم و مجاز است. يعني درون آينه ديده مي شود اما آينه هاي كاو مي توانند از يك جسم هم تصوير مجازي و هم تصوير حقيقي ايجاد كنند. تصوير مجازي در درون آينه ديده مي شود. اما تصوير حقيقي، بيرون آينه روي يك صفحه تشكيل مي شود. تشكيل تصوير حقيقي يا مجازي،‌بستگي به فاصله ي جسم از آينه ي كاو دارد.

 


  شكست نور :

وقتي نور به جسم مي تابد، مقداري از آن بازتاب مي كند و ممكن است مقداري از آن نيز از جسم عبور كند.

 

اما جسم هاي شفاف مانند هوا، شيشه ، آب ، طلق هاي پلاستيكي نور را به خوبي از خود عبور مي دهند. نور در يك محيط معين در مسير مستقيم حركت مي كند. در اين حالت اگر در مسير نور يك قطعه جسم شفاف عمود در مسير نور قرار گيرد،‌مسير نور در هنگام عبور از جسم هم چنان مستقيم خواهد بود. اما اگر نور در مسير خود، با زاويه اي ديگر به يك جسم شفاف مثلاً شيشه برخورد كند. هنگام ورود به شيشه مسير حركتش مقداري كج مي شود. به اين پديده شكست نور مي گويند. چون در اگر مسير حركت نور را در اين حالت رسم كنيم به صورت يك خط شكسته خواهد بود.

 

دانستيد كه نور در يك محيط بطور مستقيم حركت مي كند، به همين دليل وقتي شما عقب مي رويد ديگر نور نمي تواند از سكه به چشم شما برسد و آن را نمي بيند،اما وقتي در كاسه آب مي ريزيد، نوري كه از سكه مي آيد، هنگام خروج از آب ورود به هوا،‌مسيرش كج مي شود و به چشم شما مي رسد در نتيجه مي توانيد سكه را ببيند.  



  منشور :

منشور قطعه اي به شكل مقابل است از يك ماده شفاف مثل شيشه يا پلاستيك بي رنگ ساخته مي شود. وقتي پرتوهاي نور به يكي از ديواره هاي منشور برخورد مي كند و به آن وارد مي شود در اثر پديده ي شكست مسيرش تغيير مي كند. اين پرتو هنگام خروج از ديواره ي ديگر منشور نيز، دوباره دچار تغيير مسير مي شود.
حال اگر نوري كه به منشور مي تابد، نور سفيد يعني نور خورشيد باشد كه از رنگ هاي مختلفي تشكيل شده است. پاشيده (تجزيه) مي شود. علت اين پديده آن است كه ميزان شكست نورهاي رنگي مختلف ، با هم يكسان نيست. براي مثال،‌ نور بنفش بيشتر و نور سرخ كمتر از همه رنگ هاي نور تغيير مسير مي دهد. به اين ترتيب رنگ هاي مختلف نور به هنگام عبور از منشور از هم جدا مي شوند. به اين پديده پاشيده شدن مي گويند.


 


  عدسي ها :

اگر دو منشور را مطابق شكل به هم بچسبانيم و بعد آن سطح آن را به صورت خميده تراش دهيم. به چه شكلي در مي آيد؟
به اين شكل جديد عدسي مي گوئيم . عدسي هم مانند منشور مي تواند جهت پرتوهاي نور را تغيير دهد. همين امر سبب مي شود اجسام از پشت عدسي به صورتي متفاوت ديده شوند. ذره بين يك نوع عدسي است.
در ساخت بسياري از ابزارهاي نوري، مانند دوربين هاي عكاسي، دوربين هاي شكاري، پروژكتورها و ... از عدسي همگرا استفاده مي شود. نوعي ديگر از عدسي نيز وجود دارد كه به آن عدسي واگرا يا كاو گفته مي شود. اين نوع عدسي به اندازه عدسي همگرا كاربرد ندارد اما در ساخت عينك ها از آن استفاده ي بسياري مي شود. تصوير همه اجسام از پشت عدسي واگرا كوچكتر از خود جسم است و به صورت مستقيم ( و نه وارون) ديده مي شود.