ماهیت موجی نور: تفاوت بین نسخه‌ها
هانيه اميري (بحث | مشارکتها) (صفحه‌ای جدید حاوی '...' ایجاد کرد) |
|||
| سطر ۱: | سطر ۱: | ||
| − | ... | + | همه ما با الگوی موج که با انداختن سنگی در یک برکه آرام آب ایجاد می شود اشناییم.در این عمل انرژی حاصل از سقوط سنگ به آب منتقل می شود در سطح آب تغییر شکل ایجاد میکند و این تغییر شکل به صورت موج در تمام جهات به بیرون منتشر می شود.مولکول های آب متناوبا 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 اسباب بازی که در حاشیه ای از سطح آب قرار گرفته است می رسد و سبب بالا و پایین آمدن آن می شود.این عمل نشان میدهد که چگونه انرژی به وسیله امواج از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شود.نور هم کمیتی است که بر اثر نوسان ذرات باردار ایجاد میشود اما انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگر سبب بالا و پایین رفتن ذرات نمی شود.البته این امری بدیهی است زیرا نور در خلا هم سیر می کند که در آنجا ذراتی وجود ندارند.بنابراین وقتی که از ماهیت موجی نور سخن می گوییم منظورمان توالی تغییرات نغناطیسی و الکتریکی و نمایش منحنی این تغییرات است که به صورت موج جلوه می کند. |
| + | |||
| + | شاید پدیده باردار شدن الکتریکی را در 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 را میتوان به صورت یک میدان تلقی کرد.هر گاه ذره باردار دیگری به این میدان وارد شود نیروی ثابتی بر آن وارد می شود.اگر بار ذره ازمون مانند بار ذره ثابت باشد مثلا هر دو مثبت باشند بر ذره آزمون نیرویی دافعه وارد می شود و اگر بار ذره آزمون مخالف بار ذره ثابت باشد بر آن نیروی جاذبه وارد خواهد آمد.حال اگر ذره اول نوسان کند ذره آزمون دستخوش یک میدان متغیر می شود و با به نوسان در آمدن 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 ما بین 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 ی 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 در حرکت عقربه قطب نما آثار آن را معلوم می کند.در اینجا نیز میبینیم که مقداری از انرژی مغناطیسی در حال نوسان به قطب نما منتقل می شود.حتی اگر ماده ای ما بین آن دو وجود نداشته باشد.اکنون تصویر کاملتری از نور داریم یعنی نور را به صورت یک آشفتگی الکترومغناطیسی تجسم می کنیم.این آشفتگی الکترومغناطیسی با یک بار الکتریکی در حال نوسان ایجاد می شود که به طور همزمان یک میدان الکتریکی متغیر و یک میدان مغناطیسی متغیر به وجود می آورد.چون مولفه الکتریکی موج عامل همه آثار نوری است و چون مولفه مغناطیسی همواره با میدان متغیر الکتریکی توام است از این پس ما فقط از مولفه الکتریکی سخن می گوییم. | ||
| + | در یک قایق چگونه می شود متوجه شد که سنگی در آب افتاده است؟از طریق 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 بر هم کنشی که با چشم ما دارد.این انرژی در قالب امواج الکترومغناطیسی از ستاره به چشم ما انتقال می یابد.چشم ما سیگنالی به مغز می فرستد و ما می گوییم ستاره را می بینیم. | ||
| + | بار دیگر یاد آور می شویم که نور تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی به شمار می آید،که شامل تابش رادیویی،گرمایی،فرابنفش،پرتو های ایکس و پرتو های گاماست.عامل اختلاف این تابش ها چیست؟این عامل طول موج آنهاست.می توانیم یک طول موج در میدان الکتریکی متغیر را به صورت فاصله اشفتگی تلقی کنیم که یک نوسان کامل مثلا از قله یک موج به قله موج دیگر طی می کند.همچنین یاد اور می شویم که همه انواع اشفتگی های الکترومغناطیسی در فضای خالی با سرعت تغریبا ـــــــــــــــــــــ سیر می کند؛از این رو،اگر یک موج رادیویی در یک سیکل فاصله 1000 متر را طی کند؛می گوییم طول موج آن 1000 متر است.بدیهی است که اگر موجی 1000 متر را در یک سیکل و فاصله ــــــــــــــــــــ را در یک ثانیه طی کند،تعداد سیکل های آن در هر ثانیه ـــــــــــــــــ یعنی ـــــــــــــــــ خواهد بود که آن را بسامد آشفتگی موج می نامند.بنابراین هر جا که بحثی از طول موج به میان می آید،می توانید از تقسیم سرعت نور بر طول موج بسامد موج را حساب کنید. | ||
| + | طول موج های سیگنال هایی را که روی موج رادیویی ــــــــ دریافت میکنیم در گستره 200 تاــــــــ متر قرار دارند،در حالی که رادیو اماتور،نوعا از طول موج های 2 تا ــــــــــــمتر استفاده میکند.رادیو اخترشناسان به خصوص به امواج رادیویی ما بین ـــــــــــــــــــ علاقه مند شدند. د | ||
نسخهٔ ۲۸ ژانویهٔ ۲۰۱۳، ساعت ۱۴:۳۳
همه ما با الگوی موج که با انداختن سنگی در یک برکه آرام آب ایجاد می شود اشناییم.در این عمل انرژی حاصل از سقوط سنگ به آب منتقل می شود در سطح آب تغییر شکل ایجاد میکند و این تغییر شکل به صورت موج در تمام جهات به بیرون منتشر می شود.مولکول های آب متناوبا 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 اسباب بازی که در حاشیه ای از سطح آب قرار گرفته است می رسد و سبب بالا و پایین آمدن آن می شود.این عمل نشان میدهد که چگونه انرژی به وسیله امواج از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شود.نور هم کمیتی است که بر اثر نوسان ذرات باردار ایجاد میشود اما انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگر سبب بالا و پایین رفتن ذرات نمی شود.البته این امری بدیهی است زیرا نور در خلا هم سیر می کند که در آنجا ذراتی وجود ندارند.بنابراین وقتی که از ماهیت موجی نور سخن می گوییم منظورمان توالی تغییرات نغناطیسی و الکتریکی و نمایش منحنی این تغییرات است که به صورت موج جلوه می کند.
شاید پدیده باردار شدن الکتریکی را در 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 را میتوان به صورت یک میدان تلقی کرد.هر گاه ذره باردار دیگری به این میدان وارد شود نیروی ثابتی بر آن وارد می شود.اگر بار ذره ازمون مانند بار ذره ثابت باشد مثلا هر دو مثبت باشند بر ذره آزمون نیرویی دافعه وارد می شود و اگر بار ذره آزمون مخالف بار ذره ثابت باشد بر آن نیروی جاذبه وارد خواهد آمد.حال اگر ذره اول نوسان کند ذره آزمون دستخوش یک میدان متغیر می شود و با به نوسان در آمدن 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 ما بین 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 ی 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 در حرکت عقربه قطب نما آثار آن را معلوم می کند.در اینجا نیز میبینیم که مقداری از انرژی مغناطیسی در حال نوسان به قطب نما منتقل می شود.حتی اگر ماده ای ما بین آن دو وجود نداشته باشد.اکنون تصویر کاملتری از نور داریم یعنی نور را به صورت یک آشفتگی الکترومغناطیسی تجسم می کنیم.این آشفتگی الکترومغناطیسی با یک بار الکتریکی در حال نوسان ایجاد می شود که به طور همزمان یک میدان الکتریکی متغیر و یک میدان مغناطیسی متغیر به وجود می آورد.چون مولفه الکتریکی موج عامل همه آثار نوری است و چون مولفه مغناطیسی همواره با میدان متغیر الکتریکی توام است از این پس ما فقط از مولفه الکتریکی سخن می گوییم. در یک قایق چگونه می شود متوجه شد که سنگی در آب افتاده است؟از طریق 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 بر هم کنشی که با چشم ما دارد.این انرژی در قالب امواج الکترومغناطیسی از ستاره به چشم ما انتقال می یابد.چشم ما سیگنالی به مغز می فرستد و ما می گوییم ستاره را می بینیم. بار دیگر یاد آور می شویم که نور تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی به شمار می آید،که شامل تابش رادیویی،گرمایی،فرابنفش،پرتو های ایکس و پرتو های گاماست.عامل اختلاف این تابش ها چیست؟این عامل طول موج آنهاست.می توانیم یک طول موج در میدان الکتریکی متغیر را به صورت فاصله اشفتگی تلقی کنیم که یک نوسان کامل مثلا از قله یک موج به قله موج دیگر طی می کند.همچنین یاد اور می شویم که همه انواع اشفتگی های الکترومغناطیسی در فضای خالی با سرعت تغریبا ـــــــــــــــــــــ سیر می کند؛از این رو،اگر یک موج رادیویی در یک سیکل فاصله 1000 متر را طی کند؛می گوییم طول موج آن 1000 متر است.بدیهی است که اگر موجی 1000 متر را در یک سیکل و فاصله ــــــــــــــــــــ را در یک ثانیه طی کند،تعداد سیکل های آن در هر ثانیه ـــــــــــــــــ یعنی ـــــــــــــــــ خواهد بود که آن را بسامد آشفتگی موج می نامند.بنابراین هر جا که بحثی از طول موج به میان می آید،می توانید از تقسیم سرعت نور بر طول موج بسامد موج را حساب کنید. طول موج های سیگنال هایی را که روی موج رادیویی ــــــــ دریافت میکنیم در گستره 200 تاــــــــ متر قرار دارند،در حالی که رادیو اماتور،نوعا از طول موج های 2 تا ــــــــــــمتر استفاده میکند.رادیو اخترشناسان به خصوص به امواج رادیویی ما بین ـــــــــــــــــــ علاقه مند شدند. د
