ماهیت موجی نور: تفاوت بین نسخه‌ها
| (۷ نسخهٔ میانی ویرایش شده توسط ۲ کاربر نشان داده نشده) | |||
| سطر ۱: | سطر ۱: | ||
| − | همه ما با الگوی موج | + | همه ما با الگوی [[موج]] که با انداختن سنگی در یک برکه آرام آب ایجاد می شود، آشناییم. در این عمل [[انرژی]] حاصل از سقوط سنگ به آب منتقل می شود، در سطح آب تغیر شکل ایجاد می کند، و این تغییر شکل به صورت [[موج]] در تمام جهات به بیرون (کناره های برکه)منتشر می شود. [[مولکول]] های آب متناوباً و به نحو بسیار بارز و قابل پیشگویی، بالا و پایین می روند، به این ترتیب مقداری از [[انرژی]] سقوط سنگ به جسم کوچکی مانند یک قایق کوچک اسباب بازی که در حاشیه ای از سطح آب قرار گرفته است می رسد، و سبب بالا و پایین رفتن آن می شود. این عمل نشان می دهد که چگونه [[انرژی]] به وسیله امواج از نقطه ای به نقطه ی دیگر منتقل می شود. [[نور]] هم کمیتی است که بر اثر نوسان (بالا و پایین رفتن) ذرات باردار ایجاد می شود، اما انتقال آن از نقطه ای به نقطه ی دیگر سبب بالا و پایین رفتن ذرات نمی شود. این امر بدیهی است، زیرا [[نور]] در خلأ هم سیر می کند که در آنجا ذراتی وجود ندارد. |
| − | + | بنابراین، وقتی که از ماهیت موجی نور سخن می گوییم، منظورمان توالی تغییرات مغناطیسی و الکتریکی و نمایش منحنی این تغییرات است که به صورت نور جلوه می کند. | |
| − | + | شاید پدیده باردار شدن الکتریکی را وقتی که روی یک فرش راه می روید تجربه کرده باشید. جسم کوچکی را در نظر بگیرید که باردار شده و در حال سکون است، [[فضا]]ی اطراف این جسم باردار ("منطقه نفوذ" آن) را می‌توان به صورت یک میدان تلقی کرد. هرگاه ذره (آزمون) [[بار الکتریکی|بار]] دیگری به این میدان وارد شود، [[نیرو]]ی ثابتی بر آن وارد می آید. اگر [[بار الکتریکی|بار]] ذره آزمون مانند بار ذرات ثابت باشد، مثلاً هر دو مثبت باشند، بر ذره آزمون [[نیرو]]ی، دافعه ( رانش) وارد می آید و اگر بار ذره آزمون مخالف (ناهمنام) بار ذره ثابت باشد، بر آن [[نیرو]]ی جاذبه (ربایشی) وارد خواهد آمد. حال اگر ذره اول، نوسان کند، ذره آزمون دستخوش یک میدان متغیر می شود و با به نوسان درآمدن به این تاثیر پاسخ می دهد. | |
| − | به | + | به این ترتیب قسمتی از [[انرژی]] ذره ای در حال نوسان به ذره دیگر منتقل می شود، بدون آن که ماده ای مابین آن دو وجود داشته باشد. این مدل ناقصی است از سیر [[نور]] در فضای خالی. برای کامل شدن این مدل باید بدانیم که وقتی یک [[میدان الکتریکی]] متغیر ایجاد می شود، یک [[میدان مغناطیسی]] متغیر به همراه دارد. این دو میدان همیشه لازم و ملزوم یکدیگرند. برای تجسم [[میدان مغناطیسی]] متغیر، یک میله مغناطیسی را با یک دست بگیرید و یک قطب نما را به آن نزدیک کنید. در این حال میله مغناطیسی را به جلو و عقب بچرخانید. با این کار یک [[میدان مغناطیسی]] متغیر برقرار می شود که حرکت عقربه قطب نما آثار آن را معلوم می کند. در اینجا نیز می بینیم که مقداری از [[انرژی]] مغناطیسی در حال نوسان به قطب نما منتقل می شود. حتی اگر ماده ای مابین آن دو وجود نداشته باشد. اکنون تصویر کامل تری از [[نور]] داریم، یعنی [[نور]] را به صورت یک آشفتگی الکترومغناطیسی تجسم می کنیم. این آشفتگی الکترومغناطیسی با یک بار در حال نوسان ایجاد می شود که به طور همزمان یک [[میدان الکتریکی]] متغیر و یک میدان مغناطیسی متغیر به وجود می‌آورد. چون مؤلفه الکتریکی موج عامل همه آثار نوری است، و چون مؤلفه مغناطیسی همواره با میدان متغیر الکتریکی توأم است، از این پس ما فقط از مؤلفه الکتریکی سخن می گوییم. |
| − | در | + | در یک قایق چگونه می شود متوجه شد که سنگی در آب افتاده است؟ از [[انرژی]] دریافتی که آن را بالا و پایین می برد. ما چگونه می دانیم که [[ستاره]] ای وجود دارد؟ با دریافت [[انرژی]] از [[ستاره]] و برهم کنشی که با چشم ما دارد. این انرژی در قالب [[امواج الکترومغناطیسی]] از [[ستاره]] به چشم ما انقال می یابد. چشم ما سیگنالی به مغز می فرستد و ما"[[ستاره]] را می بینیم." |
| − | بار | + | بار دیگر یادآور می شویم که [[نور]] تنها بخش کوچکی از [[طیف امواج الکترومغناطیسی|طیف الکترومغناطیس]] به شمار می آید، که شامل تابش رادیویی، گرمایی ([[پرتو فروسرخ|فروسرخ]])، [[پرتو فرابنفش|فرابنفش]]، [[پرتو ایکس|پرتوهای ایکس]]، و [[پرتو گاما|پرتوهای گاما]]ست.عامل اختلاف این تابش ها چیست؟ این عامل [[طول موج]] آن هاست. می‌توانیم که [[طول موج]] در [[میدان الکتریکی]] متغیر را به صورت فاصله آشفتگی تلقی کنیم که یک نوسان کامل، مثلاً قله یک موج به قله دیگر، طی می کند. همچنین یادآور می شویم که همه انواع آشفتگی الکترومغناطیسی در فضای خالی با سرعت تقریباً 300000 کیلومتر بر ثانیه سیر می کنند؛ از این رو، اگر یک موج رادیویی در یک سیکل فاصله 1000 متر را طی می‌کند، سیکل و فاصله 300,000,000 متر را در یک ثانیه طی کند، تعداد سیکل های آن در هر ثانیه 300,000,000/1000 یعنی ثانیه/سیکل 300000 خواهد بود که آن را بسامد (فرکانس) آشفتگی موج می نامند. بنابراین، هر جا که بحثی از [[طول موج]] به میان می آید، می‌توانید از تقسیم [[سرعت نور]] بر [[طول موج]] (البته، با واحد های یکسان) [[بسامد]] موج را محاسبه کنید. |
| − | طول موج | + | [[طول موج]] های سیگنال هایی را که روی امواج رادیویی AM دریافت می کنیم، در گستره 200 تا 500 متر قرار دارند، در حالی که رادیو آماتور، نوعاً از [[طول موج]] های 2 تا 160 متر استفاده می کند. رادیو اخترشناسان به خصوص به امواج رادیویی ما بین 0.001 متر (1میلیمتر) و ا متر علاقه مندند.طول موج نورهای مرئی بسیار کوتاه و در گستره<sup>7- </sup>10×4 تا <sup>7-</sup>10×7 قرار دارد و طول موج تابش های فرابنفش، پرتوهای ایکس و گاما از این هم کوتاه ترند. [1] |
نسخهٔ کنونی تا ۲۶ ژانویهٔ ۲۰۱۷، ساعت ۲۰:۴۰
همه ما با الگوی موج که با انداختن سنگی در یک برکه آرام آب ایجاد می شود، آشناییم. در این عمل انرژی حاصل از سقوط سنگ به آب منتقل می شود، در سطح آب تغیر شکل ایجاد می کند، و این تغییر شکل به صورت موج در تمام جهات به بیرون (کناره های برکه)منتشر می شود. مولکول های آب متناوباً و به نحو بسیار بارز و قابل پیشگویی، بالا و پایین می روند، به این ترتیب مقداری از انرژی سقوط سنگ به جسم کوچکی مانند یک قایق کوچک اسباب بازی که در حاشیه ای از سطح آب قرار گرفته است می رسد، و سبب بالا و پایین رفتن آن می شود. این عمل نشان می دهد که چگونه انرژی به وسیله امواج از نقطه ای به نقطه ی دیگر منتقل می شود. نور هم کمیتی است که بر اثر نوسان (بالا و پایین رفتن) ذرات باردار ایجاد می شود، اما انتقال آن از نقطه ای به نقطه ی دیگر سبب بالا و پایین رفتن ذرات نمی شود. این امر بدیهی است، زیرا نور در خلأ هم سیر می کند که در آنجا ذراتی وجود ندارد.
بنابراین، وقتی که از ماهیت موجی نور سخن می گوییم، منظورمان توالی تغییرات مغناطیسی و الکتریکی و نمایش منحنی این تغییرات است که به صورت نور جلوه می کند.
شاید پدیده باردار شدن الکتریکی را وقتی که روی یک فرش راه می روید تجربه کرده باشید. جسم کوچکی را در نظر بگیرید که باردار شده و در حال سکون است، فضای اطراف این جسم باردار ("منطقه نفوذ" آن) را می‌توان به صورت یک میدان تلقی کرد. هرگاه ذره (آزمون) بار دیگری به این میدان وارد شود، نیروی ثابتی بر آن وارد می آید. اگر بار ذره آزمون مانند بار ذرات ثابت باشد، مثلاً هر دو مثبت باشند، بر ذره آزمون نیروی، دافعه ( رانش) وارد می آید و اگر بار ذره آزمون مخالف (ناهمنام) بار ذره ثابت باشد، بر آن نیروی جاذبه (ربایشی) وارد خواهد آمد. حال اگر ذره اول، نوسان کند، ذره آزمون دستخوش یک میدان متغیر می شود و با به نوسان درآمدن به این تاثیر پاسخ می دهد.
به این ترتیب قسمتی از انرژی ذره ای در حال نوسان به ذره دیگر منتقل می شود، بدون آن که ماده ای مابین آن دو وجود داشته باشد. این مدل ناقصی است از سیر نور در فضای خالی. برای کامل شدن این مدل باید بدانیم که وقتی یک میدان الکتریکی متغیر ایجاد می شود، یک میدان مغناطیسی متغیر به همراه دارد. این دو میدان همیشه لازم و ملزوم یکدیگرند. برای تجسم میدان مغناطیسی متغیر، یک میله مغناطیسی را با یک دست بگیرید و یک قطب نما را به آن نزدیک کنید. در این حال میله مغناطیسی را به جلو و عقب بچرخانید. با این کار یک میدان مغناطیسی متغیر برقرار می شود که حرکت عقربه قطب نما آثار آن را معلوم می کند. در اینجا نیز می بینیم که مقداری از انرژی مغناطیسی در حال نوسان به قطب نما منتقل می شود. حتی اگر ماده ای مابین آن دو وجود نداشته باشد. اکنون تصویر کامل تری از نور داریم، یعنی نور را به صورت یک آشفتگی الکترومغناطیسی تجسم می کنیم. این آشفتگی الکترومغناطیسی با یک بار در حال نوسان ایجاد می شود که به طور همزمان یک میدان الکتریکی متغیر و یک میدان مغناطیسی متغیر به وجود می‌آورد. چون مؤلفه الکتریکی موج عامل همه آثار نوری است، و چون مؤلفه مغناطیسی همواره با میدان متغیر الکتریکی توأم است، از این پس ما فقط از مؤلفه الکتریکی سخن می گوییم.
در یک قایق چگونه می شود متوجه شد که سنگی در آب افتاده است؟ از انرژی دریافتی که آن را بالا و پایین می برد. ما چگونه می دانیم که ستاره ای وجود دارد؟ با دریافت انرژی از ستاره و برهم کنشی که با چشم ما دارد. این انرژی در قالب امواج الکترومغناطیسی از ستاره به چشم ما انقال می یابد. چشم ما سیگنالی به مغز می فرستد و ما"ستاره را می بینیم."
بار دیگر یادآور می شویم که نور تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیس به شمار می آید، که شامل تابش رادیویی، گرمایی (فروسرخ)، فرابنفش، پرتوهای ایکس، و پرتوهای گاماست.عامل اختلاف این تابش ها چیست؟ این عامل طول موج آن هاست. می‌توانیم که طول موج در میدان الکتریکی متغیر را به صورت فاصله آشفتگی تلقی کنیم که یک نوسان کامل، مثلاً قله یک موج به قله دیگر، طی می کند. همچنین یادآور می شویم که همه انواع آشفتگی الکترومغناطیسی در فضای خالی با سرعت تقریباً 300000 کیلومتر بر ثانیه سیر می کنند؛ از این رو، اگر یک موج رادیویی در یک سیکل فاصله 1000 متر را طی می‌کند، سیکل و فاصله 300,000,000 متر را در یک ثانیه طی کند، تعداد سیکل های آن در هر ثانیه 300,000,000/1000 یعنی ثانیه/سیکل 300000 خواهد بود که آن را بسامد (فرکانس) آشفتگی موج می نامند. بنابراین، هر جا که بحثی از طول موج به میان می آید، می‌توانید از تقسیم سرعت نور بر طول موج (البته، با واحد های یکسان) بسامد موج را محاسبه کنید.
طول موج های سیگنال هایی را که روی امواج رادیویی AM دریافت می کنیم، در گستره 200 تا 500 متر قرار دارند، در حالی که رادیو آماتور، نوعاً از طول موج های 2 تا 160 متر استفاده می کند. رادیو اخترشناسان به خصوص به امواج رادیویی ما بین 0.001 متر (1میلیمتر) و ا متر علاقه مندند.طول موج نورهای مرئی بسیار کوتاه و در گستره7- 10×4 تا 7-10×7 قرار دارد و طول موج تابش های فرابنفش، پرتوهای ایکس و گاما از این هم کوتاه ترند. [1]
منبع[ویرایش]
1. کتاب نجوم دینامیکی
