آموختن علم و دانش بیشتر

آشنایی با انواع تلسکوپ

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:43

تلسكوپ ها انواع گوناگونی دارند:

* تلسكوپ های شكستی:

در تلسكوپ شكستی ، عدسی های شیئی معمولا از دو عدسی با جنس های متفاوت شیشه ای تشكیل شده اند. این قبیل عدسی ، آكرومات (عدسی ساده) نامیده می شود. منشور شیشه ای می تواند برای ساخت رنگین كمان از نور سفید استفاده شود. این به دلیل این است كه شیشه، رنگهای نور را به درجات مختلف منحرف میكند.

زمانی كه كسی تصویر واضح و تیزی (نوك دار) را از چیزی كه به آن می نگرد، می‌خواهد داشته باشد، این تاثیر آزار دهنده می شود كه بهنام خطای رنگی[1] (ابیراهی رنگ) شناخته می شود. آكرومات برای از بین بردن این تاثیر با استفاده از عدسی هایی از دو نوع شیشه طراحی شده است. یكی از عدسی ها كوژ است و جنس آن از شیشه ی گرد[2]است. عدسی دیگر كاو است و از جنس ظرف بلور، چیزی كه اگر مقارن یك عدسی هم شكلش ساخته شود ، متراكم تر و انحراف نور در آن قوی تر از شیشه ی گرد است. اگرچه، همچنین این انحراف نور بیشتر بطور قوی صورت می گیرد اما همچنین اختلاف در چگونگی انحراف نورها با رنگهای مختلف ،حتی به نسبت افزایش مقدار زیادی از انحراف، بیشتر بیان شده است.

بنابراین ،می توان دو عدسی نزدیك به هم، یكی از شیشه ی بلوری و یكی از شیشه ی گرد ساخته شود كه نور را به دو راه مخالف انحراف دهند. بنابراین این اختلاف در انحراف رنگها ، این تاثیرات را از بین می برد ، اما این عدسی هنوز خودش یك كار اساسی از انحراف نور گذرنده از میان آن در یك راستا را ایفا می كند.

هرچند ، به علت رفتار رنگهای مختلف نور در شیشه، یك قانون ساده ی ثابت را دنبال نمی كند، این حذف كردن میتواند تنها براین دو رنگ تحمیل شود. این هنوز یك پیشرفت بزرگ خارج از میدان عدسی است. اما بعضی اوقات یك پیشرفت بزرگتر مطلوب است و سپس یك عدسی از 3 عدسی شیئی برای تلسكوپهای كمی بیشتر گران قیمت طراحی شد.

عدسی شیئی روی تلسكوپ، به جای شبیه بودن به یك بزرگ كننده معمولی عدسی شیشه ای در شكل، بطور مساوی بر هر دو وجه برآمده است، معمولا یك شكل هلالی شده دارد ، و این قبیل عدسی، عدسی هلالی[3] نامیده می شوند.

این برای كم كرن انحراف دیگری، به نام خطای كروی [4] انجام شده است. انحراف نور با یك عدسی از قانونی ریاضی به نام قانون های شكست نور (قانون اسنل) [5] پیروی می كند ، و این ناشی از حقیقت نور گذرنده است كه در شیشه آرامتر از آن چه در هوا می پیماید، سرعت دارد.

یك سطح كروی بطور متناسب برای ساخت زمان ساییدن عدسیها آسان است، اما این تنها یك شباهت زیاد، به شكلی است كه سطح آن، مایل به متمركز كرن پرتوهای وارد آینده به آن در تنها یك نقطه در تصویر است.

گاهی ، مخصوصا زمانی كه خیلی از عدسی ها برای تثبیت هدف، با قالب گرفته شدن از پلاستیك ، ساخته می شوند، این بدترین هزینه برای ساخت قالب ضروری كامل تصویر به منظور ساختن سطح ایده آلی از انحراف نور در تصویر است. عدسی های شبیه این با نام عدسی های كروی نامیده می شوند.

گاهی حتی از این قبیل عدسی ها از جنس شیشه برای منظورهای خاصی ساخته می شوند ، اما این قبیل عدسی ها گران گرانهستند و بنابراین استفاده ی عمومی ندارند.

اصطلاح انحنادار، زیرا این به معنای «غیركروی» است، گاهی دیگر انواع عدسی ها كه ساختن آنها دشوار نیست، استفاده می شوند. آنها هنوز سطح خمیده دارند چیزی كه دایره هایی به جای خم های پیچیده برای ساختن تصاویر كامل را نیاز می شود. برای نمونه، تو شاید عدسی‌های استوانه‌ای را كه می‌تواند یك خط منتشره ی بلندتر را بسازد ، دیده باشی، حتی در میان آنها ، این را عریض تر نمی سازد. ازاین قبیل عدسی ها می توان ابزارهای نوری كه یك چیز در یك جهت را انجام می‌دهند و اشیا مختلف دیگر ساخت.

یك كاربرد این عدسی های تغییر شكل دهنده[6] استفاده برای فشردن عرض تصویر روی پرده‌ی فیلم (2.35 برابر به همان پهنای درازا) در قاب تصویر متحرك فیلم طراحی شده برای تصویر متحرك اصلی به نسبت صفحه كه 1.33 برابر ، به همان پهنای درازا است ، شبیه تصویر روی تلویزیون تو است. (درواقع از زمان ادیسون تصویر متحرك استاندارد كمی برای ساختن فیلم های معمولی به نسبت صفحه 1.37 : 1 تغییر داده شد. هر چند فیلمها 2.35 :1 به نسبت صفحه هستند، در یك محدوده روی فیلم ضبط شده اند اما فیلم همچنین چندین آثار صدای بزرگ را به خوبی نگه داشت)

دیگر كاربرد آن عینك است. عدسی های عینك معمولا حلقوی هستند و نه كروی ، بطوریكه همچنین می تواند برای اشتباه روی هم رفته ی فاصله كانونی در عدسی های چشمی را تصحیح كند بهاستثنای اختلاف‌ها در فاصله كانونی در جهات گوناگون یا ناهم خوانیهای بینایی[7] .

معمولا عدسی های شیئی تلسكوپ در تلسكوپهای شكستی نجومی از ابزار كروی استفاده نمی كنند.

دو مثال برای تلسكوپ شكستی درمقابل تصویر شده است:

عدسی های باریك، خطای كروی كمتری از عدسی های كلفت دارند. حتی بعد از تصحیح برای رفع انحراف رنگی ، دو ابزار شیئی، مختصری كلفت تر از یك عدسی شامل تنها یك ابزار ساخته است، باز هم خطای كروی هنوز بطور مساعد ضعیف می باشد.

درست كردن عملی یك عدسی هلالی، آن را به حداقل می رساند، زیرا هنگامیكه روی هم رفته شكل عدسی ، سطح منحنی را دنبال می كند تا جایی كه جریان پرتوهای نور منحرف می‌شود به جهت مطلوب جدید، هنگامی است كه نگاه داشتن فضای یكنواخت بین آنها ، ازدست نرود. (البته، چرا آن باید یك اختلاف پیچیده بسازد.)

همچنین ممكن است توجه بشود كه انحناها بر عدسی ها در شكل بالا، برای هدفهای تصویری اغراق شده است.

زمانی كه در جلوی سطح شدیدا كوژ شده باشد، در فاصله كانون كوتاهتر تلسكوپ در قسمت پایین تر شكل نشان داده شده است ، تراز كردن نوار انحراف بین دو سطح هدایت كننده به سطح پشتی ،كوژ به جای كاو می شود، اما با انحنای سطح كمتر قوی. این تلسكوپ سومین ابزار را نیاز دارد ، همچنین ساخت از فلوئوریت كلسیم یا از گونه خاصی شیشه ، برای تنظیم كردن بیشتر سراسر آن را برای گرایش شیشه به منحرف ساختن نور آبی بیشتر قوی از نور زرد و نور زرد بیشتر قوی از نور قرمز. با دو ابزار ، یك عدسی آكروماتیك می تواند هر دو نور قرمز و آبی به كانون یكسان بیاورد اما نور زرد نیز به جای كانونی شدن در یك نقطه، به طول معمولی شیشه های گرد و بلوری است ، استفاده می شوند ، انحراف بیشتر قوی و زودتر به كانون آوردن.

استفاده از 3 ابزار و بطور بیشتر مهم ، ابزاری كه شیشه معمولی نیستند، به 3 رنگ اجازه می دهد تا به كانون یكسانی آورده شوند، اما این نیز زمانی كه كانونی شدن رنگها در بین داشتن اشتباه های خیلی كمتر، به خوبی صورت بگیرد ،منجرمی شود.

این گونه عدسی ها با توجه به بالا، آكروماتیك هستند. طراحی كردن عدسی آكروماتیك بدون استفاده از فلوئوریت یا مواد شبیه آن ممكن است. پلاستیك ها، از قبیل آكریلیك ، نیز با شیشه های نوری در دومین قابل فرق می كنند، گرچه آنها خیلی زیاد نسبت به دما از شیشه حساس هستند. همچنین، اینجا اختلاف بین شیشه های نوری معمولی كه اجازه بدهد به آنها تا برای ساخت آكروماتیك، به خوبی استفاده شود، وجود دارد.

اچ دنیس تیلور[8] یك شی نوری–بصری در سال 1895 طراحی كرد چیزی كه به فلوئوریت یا پودر گرد با هم نیاز نداشت.

زیرا فلوئوریت بیشتر بطور قوی، با شیشه های معمولی فرق می كند، هرچند یك آكروماتیكی كه از فلوئوریت استفاده كند (دوباره یا شیشه ای كه تقریبا شبیه آن باشد) به داشتن سطحی هرچند دارای انحنای قوی ، برای بدست آوردن فاصله كانونی مشابه، نیاز ندارد. ابزار مثبت و منفی عدسی، نیاز رسیدن كامل برای نزدیك شدن به حذف هر قدرت خارجی دیگری را، انجام نمی دهد. این تصمیمها انحراف دیگر عدسی را داراست. آكروماتیكِ اچ دنیس تیلور طراحی شد، برای استفاده در تلسكوپ f/16 ، فاصله ای كه بیشتر مردم برای تلسكوپهای شكستی آكروماتیك نشان می دادند، چیزی كه هنوز برای تصاویر عالی دردسترس قرار دارد. 3 ابزار آكروماتیك -با فلوئوریت- مشابه ابزار ، ازطرفی ، اجازه داد، تلسكوپی ساخته شود كه تصاویر گیرا در فاصله كانونی f/6 را انتقال خواهد داد و دو ابزار عدسی ها كه خطای كروی را با استفاده از فلوئوریت كم می‌كند – مشابه ابزار ، حتی اگر كسی درباره استفاده از اصطلاح «آكروماتیك» برای توضیح آن بپرسد، می تواند هنوز شبیه f/9 انجام دهد.

* تلسكوپهای نیتونی:

گونه دیگر معمول تلسكوپ، تلسكوپهای نیوتنی[9] هستند كه معمولا از ابزار غیركروی برای ساخت آنها استفاده می شود. در تلسكوپ نیوتنی جای عدسی شیئی با آینه كاو جایگزین می شود، چیزی كه می‌تواند بزرگ كند و از تصاویر در بسیاری مشابه طرز عدسی كوژ باشد. یك آینه یدكی، آینه تخت كوچك كه به نام مورب [10] نامیده می شود كه برای خارج نگهداشتن سر شخص استفاده كننده از تلسكوپ از راه ورود نور می باشد.

این گونه تلسكوپ درمقابل تصویر شده است:

در تلسكوپ نیوتنی ،آینه كه كار مشاهده را انجام می دهد به نام آینه نخست نامیده می شود و معمولا بصورت كروی جایگزین نمی شود، اما در طی سایش برای گرفتن ، بر روی شكل سهمیگون با دقت تنظیم می شود. (بنابراین مرحله ای به نام سهموی كردن آینه را تنظیم می كند.)

* تلسكوپهای ماكستوف:

نوع دیگر تلسكوپ با نام تلسكوپ ماكستوف[11] شناخته می شود. این تلسكوپ برای استفاده در بعضی تلسكوپهای خیلی گران با اندازه نسبتا كوچك، طراحی شده است. اخیرا ، بیشتر هزینه های قابل كنترل تلسكوپهایی ازاین گونه دارد فراهم می شود. این تلسكوپ شهرت خیلی خوبی برای كیفیت نوری خود دارد. در این تلسكوپ، آینه نخست با كروی جایگزین شده است. یك ابزار كلفت شیشه ای در جلوی تلسكوپ ، با خمیدگی مشابه بر جلو و عقب، به عنوان مصحح برای خطای كروی آینه رفتار می كند.

یه طور مخصوص درمقابل از تلسكوپ ماكستوف تصویر شده است. همچنین نقطه ی دایره ای در مركز آن وجود دارد كه در داخل آینه آن پوشانده شده است. این آینه نوری را كه معمولا به كانون آورده می شود ، كمی فراتر از این بازتاب می كند و چون كه این آینه سهمویگون است ، كانونی كردن بازتاب نور بازتاب شده در آن تاخیر دارد تا این نور به پشت تلسكوپ از میان سوراخی در مركز آینه نخست بیرون برود.

تلاشی ،برای كشیدن شكل مقیاسی ساخته شده است، كه بر طراحی حقیقی در دفتر دیمیتری ماكستوف[12] بنا شده است. هرچند فاصله از سطح آینه خارجی پشت تلسكوپ تا سطح صاف كانون در عدسی چشمی هنوز اغراق می شود.

این به خصوص از تلسكوپ ماكستوف-كاسگرین[13] عموما شناخته می شود به نام تلسكوپ گریگوری ماكستوف [14] ، زیرا جان گریگوری طراحی ای شامل نقطه ی نقره پوش كرد كه ابتدا درغرب به خوبی شناخته شد. طرح نشان داده شد در تصویر بالا برای تلسكوپ f/9 است. تلسكوپهای ممتاز نوری كاملا با آنها تركیب شده اند.

مشابه، اما كمتر گران و بنابراین محبوبیت مردمی این نوع تلسكوپ بیشتر است كه اشمیت كاسگرین تلسكوپ[15] نامیده می شود. در آن، به جای یك قطعه ی كلفت شیشه ای با دو سطح كروی ،اصلاح با قطعه ی خیلی نازك شیشه ای ، تخت بر روی یكطرف و با سطح غیركروی روی طرف دیگر میسر می شود.

اینجا ،آینه برای بازتاب نور به عقب از میان انتهای تلسكوپ به جلو وسیله بازگردانده می شود. اینگونه تلسكوپ عموما فاصله ی كانونی f/10 با 8 ثانیه (یا 220 میلیمتر) یا دهانه بزرگتر دارد. كسی با 4 ثانیه (یا110 میلیمتر) دهانه شاید ، كمی آهسته فاصله ی كانونی f/12 داشته باشد.



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

تمرکز دقیق نور به وسیله ی دیود های نوری جدید

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:41

تمركز دقیق نور به وسیله ی دیودهای نوری جدید
شنبه 1 تیر 1387 / 21 ژوئن 2008 ... دیودهای نورانی انرژی را ذخیره می كنند ، اما از لحاظ خروجی نور تا به حال قادر به رقابت با لامپها نبوده اند . یك ابزار كم قیمت اپتیكی جدید برای تغییر این شرایط بكار رفته است كه نور را دقیقا در هر مكان مورد نیازی متمركز میكند.

دیود های نورانی از لحاظ بازده انرژی بی نظیرند. یك LED یك وات حدودا خروجی اپتیكی برابر با یك لامپ 100 وات را دارد . اما اگر نور زیاد مورد نظر باشد منابع نور ریز وسیله تابش مناسبی نیستند . یك وسیله اپتیكی جدید برای تغییر شرایط بكار می رود . این وسیله نور را به محل دقیق مورد نیاز می تاباند . مثلا در مورد یك چراغ مطالعه نور میتواند طوری متمركز شود كه تنها یك سطح با اندازه A4 در وسط میز بطور كامل روشن شود . LED میتواند مكان مورد نظر را روشن كند ، در حالی كه سایر مكانها همچنان در تاریكی بمانند .
بنا به گفته دكتر Christian Wenzel رییس دپارتمان تكنولوزی در موسسه فرانهوفر ((IPT :" این دیود نورانی یك منبع نور نقطه ای است كه كه نور را در ناحیه نامحدود و بزرگی منتشر میكند . ما از عدسیهای مخصوصی برای تمركز تمام نور در مكان مورد نظر استفاده میكنیم كه این باعث افزایش بازده LED میشود . بنابر این محل نورانی ایجاد شده توسط این منبع نور دارای لبه های تیزی در كناره ها خواهد بود و نیم سایه نخواهد داشت . "
این روش بر اساس یك سیستم آزاد بنا شده یعنی یك عدسی پلاستیكی كه هندسه آن در هر شكل دلخواه میتواند قرار بگیرد . " این عدسیها با استفاده از تكنیك قالبهای تزریقی طراحی میشوند . دو نیمه وسیله ای كه برای قالب گیری استفاده میشود با دقت زیادی (در حد چند میكرون یا كمتر از یك دهم ضخامت موی انسان ) در كنار هم قرار میگیرند . به محض اتمام قالب گیری این عدسیها در گروههای بزرگ و با قیمت كم میتوانند مورد استفاده قرار بگیرند ." محققان IPT تمام مراحل كار را از طراحی و ساخت عدسیها تا كنترل دقت آنها ، بهینه سازی كرده اند . بنا به گفته این متخصص شبیه این روش در جای دیگری در اروپا بكار نمیرود . تنها در یك روش بهتر پلاستیك گرم داخل قالب تزریق میشود و موقع سرد شدن منقبض میگردد . كه عدسیهای بدست آمده كمی كوچكتر خواهند بود. محققان این اثر را در یك پیشرفت مكرر و تدریجی برای رسیدن به دقت چند میكرون بكار میبرند. پس از ساخت عدسیها محققان انها را كنترل میكنند . برای این كار انها طرحی از نوارها را بر روی عدسی قرار میدهند ، اعوجاج نوارها انحنا ، خمیدگی و شكل عدسیها را بدست میدهد.
محققان كل این پروسه را به همراه سیستم های اپتیكی برای كاربرد عملی در نمایشگاه تجارت اپتیكی در آلمان، فرانكفورت از 17 تا 20 ژوئن به نمایش خواهند گذاشت.



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

رنگ ها و موج ها

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:32

رنگها و موجها
بدون تردید نور خورشید یكی از مهمترین نیازهای زندگی روی كره زمین است. اما دامنه ویژگیهای آن تنها به ایجاد زندگی و حیات در میان جانداران ختم نمی‌شود. در سال 1665 میلادی ، دانشمند بیست و سه ساله انگلیسی به نام آیزاك نیوتن به مطالعه نور مشغول بود...

رنگها و موجها

بدون تردید نور خورشید یكی از مهمترین نیازهای زندگی روی كره زمین است. اما دامنه ویژگیهای آن تنها به ایجاد زندگی و حیات در میان جانداران ختم نمی‌شود. در سال 1665 میلادی ، دانشمند بیست و سه ساله انگلیسی به نام آیزاك نیوتن به مطالعه نور مشغول بود. او در یك روز آفتابی و درخشان ، شیشه‌های اطاق را به كمك پرده‌هایی ضخیم و بسیار تیره مسدود كرد، به گونه‌ای كه اطاق كاملا تاریك شد و از میان شكاف كوچكی در میان یكی از پرده‌ها ، باریكه‌ای از نور به درون اطاق می‌تابید. او این باریكه نور را از میان یك قطعه شیشه به شكل مثلث ، كه منشور نامیده می‌شود، عبور داد. باریكه نور با گذشتن از میان منشور ، در مسیرش خمیده شد و شكست پیدا كرد.


تصویر

شكست نور در منشور

نوری كه از منشور بیرون آمده بود در راستایی سیر می‌كرد كه اندكی با راستای وارد شدنش به منشور تفاوت داشت و به دیوار مقابل می‌تابید. جالب آنكه ، هنگامی كه نیوتن منشور را از سر راه نور بر می‌داشت، باریكه تنها لكه گرد سفید رنگی را روی دیوار ایجاد می كرد، در حالی كه وقتی منشور در مسیر باریكه نور می‌رفت، باریكه نور پخش می‌شد و به صورت رنگین كمان در می‌آید! در یك سر این رنگین كمان نور سرخ و در انتهای دیگر نور بنفش دیده می‌شد و در میان آنها رنگهای نارنجی ، زرد ، سبز و آبی قرار داشت. ما اینگونه رنگها را در اطراف خود می‌بینیم و قادریم آنها را لمس كنیم، در حالی كه نیوتن قادر نبود نور را لمس كند، به همین دلیل بود كه او نوار نور رنگی را طیف (Spectrum) نامید كه در زبان لاتین به معنای روح است!

به راستی این رنگها از كجا می‌آیند؟!

نیوتن دریافت آن چیزی را كه چشمهای ما به عنوان نور سفید می‌بینند در حقیقت مخلوطی از رنگهای گوناگون است كه شكست آنها پس از منشور یكسان نیست و برای نور سرخ از همه رنگهای دیگر كمتر و برای نور بنفش از همه بیشتر است. نیوتن برای اثبات شكستهای متفاوت از دو منشور استفاده كرد و دوباره توانست نور سفید را بدست آورد. اما هنوز یك سوال دیگر باقی بود و آن این بود كه چرا نور باید، رنگهای مختلفی را دارا باشد؟!

جنس نور

نیوتن به دنبال جنس نور بود. دو نظریه در این زمینه وجود داشت: اول آنكه نور از مجموعه‌ای از ذرات تشكیل شده است كه بر خطی راست و به سرعت در حال حركتند و دوم آنكه نور مجموعه‌ای از امواج است كه بسیار كوچكند و در مسیری مستقیم حركت می‌كنند. نكته بسیار قابل توجه در مورد امواج این بود كه آنها می‌توانند خمیده شوند، این امر زمانی رخ خواهد داد كه امواج با موانع برخورد كنند. شما می‌توانید خمیده شدن امواج آب را در برخورد با موانع ببینند. همچنین صدایی را كه در یك طرف كنج دیوار می‌شنوید، می‌توانید در طرف دیگر آن كنج نیز گوش كنید، پس امواج صدا باید در اطراف آن كنج خمیده شده باشند. از سوی دیگر می‌دانید كه اگر نور به یك طرف كنج بتابد خمیده نمی‌شود، به عبارت دیگر شما نمی‌توانید شخصی را از طرف دیگری ‌از كنج دیوار مشاهده كنید.
به همین دلیل بود كه نیوتن تصور می‌كرد، نور جریانی از ذرات متحرك كوچك است، نه جریانی از امواج. اما همه دانشمندان با او موافق نبودند. یك هلندی به نام كریستین هویگنس نظریه موجی بودن نور را قبول داشت. او عقیده داشت كه امواج كوچك بسادگی امواج بزرگ خمیده نمی‌شوند و اگر نور از امواج بسیار كوچك تشكیل شده باشد، به هیچ وجه خمیده نخواهد شد! او با نیوتن مخالف بود، هر چند كه بسیاری عقیده داشتند كه نیوتن بزرگترین دانشمند جهان است.

با این حال ، حتی ممكن است بزرگترین دانشمند جهان هم دچار اشتباه شود. شخصی به نام یانگ این مشكل را حل كرد. او در كار طبابت و تنظیم دایرة المعارف بریتانیكا استاد بود و ختی نوشته‌های مصریان را برای نخستین بار ترجمه كرد. با این وجود علاقه بسیاری به آزمایشهای مربوط به نور داشت. یانگ صوت را مطالعه كرد و فهمید هنگامی كه دو صدا به هم می‌رسد، از هم می‌گذرند.

گاهی اوقات یك صدا ، صدای دیگر را كاملا حذف می‌كند. اما اگر موجهای صدا طولهای متفاوتی داشته باشند، موج بلندتر از موج كوتاهتر جلو می‌افتد و برای مدتی ، صدا بلندتر از حالت عادی خواهد شد، اما مدتی بعد سكوت برقرار می‌شود و این امر پی در پی ادامه خواهد داشت. اگر نور جریانی از ذرات باشد، این وضع پیش نمی‌آید، زیرا یك ذره نمی‌تواند دیگری را حذف كند. در سال 1801 میلادی ، یانگ با فرستادن یك باریكه نور از دو شكاف باریك متفاوت بسیار نزدیك به هم آزمایشی انجام داد.



img/daneshnameh_up/f/f2/p197youngs_moleexp.JPG

آزمایش دو شكاف یانگ

در این آزمایش دو باریكه نور خارج شده از شكافها ، ابتدا اندكی پخش می‌شدند و هنگامی كه به دیوار می‌رسیدند، بر هم می‌افتادند. ممكن است تصور كنید كه در جایی كه دو باریكه نور بر هم می‌افتند، نور بیشتری وجود خواهد داشت و بنابراین دیوار روشنتر از جاهایی خواهد بود كه باریكه بر هم نیفتاده‌اند، اما به هیچ وجه چنین نیست. در جاهایی كه دو باریكه بر هم می‌افتند، نوارهای روشن و تاریك متناوبی ایجاد می‌شود.

باریكه‌های نور در نقاطی همدیگر را حذف می‌كنند و در نقاطی دیگر بر هم اضافه می‌شوند و این عمل بصورت متناوب و درست همانند صوتهای موسیقی و تغییرات آنها صورت می‌گیرد. هنگامی كه دو باریكه نور همدیگر را حذف می‌كنند، می گوییم كه باریكه ها با هم تداخل كرده اند، یا اینكه تداخل ایجاد شده است. به این ترتیب نوارهای روشن و تاریك "فریزهای تداخلی" نامیده می‌شوند. با این آزمایش مسأله حل شد و معلوم گردید كه حق با هویگنس است و نیوتن اشتباه می‌كرده است.

طول موج نور

نور از موجهایی بسیار ریز تشكیل شده است. یانگ از روی پهنای فریزهای تداخلی توانست طول یك موج نور را محاسبه كند. این طول را طول موج می‌نامند. با این محاسبه معلوم شد كه طول موج نور حدود 20000/1 سانتیمتر است. البته همه امواج نور دارای طول یكسانی نیستند. نور سرخ بلندترین طول موج را دارد و نور بنفش كوتاهترین طول موج را دارا است. هر قدر طول موج كوتاهتر باشد، نور بیشتر شكسته می‌شود و به همین دلیل است كه منشور رنگها را از هم جدا می‌كند.

منبع: دانشنامه رشد



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

ابیراهی در عدسی

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:27

ابیراهی در عدسی
در سیستمهای نوری هر انحرافی از تصویر كامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود كه این انحراف برای نور تكرنگ شامل ابیراهی كروی ، ابیراهی كما ، انحنای میدان ، اعوجاج و آستیگماتیسم می‌باشد. نور مركب علاوه بر ابیراهیهای مذكور ابیراهی رنگی نیز خواهد داشت.

در سیستمهای نوری هر انحرافی از تصویر كامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود كه این انحراف برای نور تكرنگ شامل ابیراهی كروی ، ابیراهی كما ، انحنای میدان ، اعوجاج و آستیگماتیسم می‌باشد. نور مركب علاوه بر ابیراهیهای مذكور ابیراهی رنگی نیز خواهد داشت.

در سیستمهای نوری مركزدار و عدسیها چنین فرض می‌شود كه در تمام حالات از طرف جسم دسته باریكی اشعه كه شعاع اصلی آن عمود بر سطح عدسی باشد، می‌تابد. همچنین ، جسم كوچك ، عمود بر محور اصلی و نور تابشی تك‌رنگ فرض می‌شود، ولی در عمل شرایط فوق موجود نیست، در نتیجه تصویری كه توسط دستگاهی ، از یك جسم حاصل می‌شود، با تصویر نظری یكسان نمی‌باشد، یعنی در نتیجه عدم رعایت تقریب گاوس و بكار نبردن نور تك‌رنگ معایبی در تصویر حاصل می‌شود و هر انحرافی از تصویر كامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود.



img/daneshnameh_up/d/d0/chromatic_aberration.jpg


انواع ابیراهی

ابیراهی رنگی

هر جا كه تغییر ضریب شكست یا رنگ نور به حساب بیاید، ابیراهی رنگی مطرح می‌شود، زیرا ضریب شكست مواد شفاف با رنگ نور تغییر می‌كند. عدسی از جسم ، تنها یك تصویر نمی‌دهد بلكه از آن یك سری تصویر (به ازای هر رنگ موجود در دسته شعاع یك تصویر) تشكیل می‌دهد. مشابهت عدسی با منشور كه در لبه‌های آن مشهودتر است، موجب پاشندگی نور می‌گردد. بزرگنمایی جانبی هم به دنبال تغییر فاصله كانونی با رنگ تغییر می‌كند. خود ابیراهی رنگی به دو نوع ابیراهی رنگی محوری یا طولی و ابیراهی جانبی یا عرضی تقسیم می‌شود.

ابیراهی تكفام

انحراف هر شعاع از مسیر تعیین شده (ابیراهی آن) بوسیله فرمول گاوس برحسب پنج حاصل‌جمع موسوم به جمعهای سیدل بیان می‌شود. اگر تصویر حاصل بدون عیب می‌بود، تمام این حاصل‌جمعها صفر می‌شد، اما هیچ دستگاه نوری نمی‌توان ساخت كه در آن تمام این شرایط را یكجا داشته باشیم. صفر شدن هر یك از این جمله‌ها متناظر با نبودن ابیراهی معینی است. این ابیراهیها كه برای هر رنگ و ضریب شكست خاصی وجود دارد، تحت عنوان ابیراهی نور تكفام مطرح می‌شوند.

انواع ابیراهی نور تكفام

ابیراهی كروی

هرگاه دهانه عدسی‌های كروی بیش از حد مجاز در تقریب گاوس باشد، تصاویر حاصل معایبی از خود نشان می‌دهند كه ناشی از یكسان نبودن بزرگنمایی در مركز و لبه عدسی می‌باشد. این عیب و تغییر شكل تصاویر ، به نام ابیراهی كروی در عدسی خوانده می‌شود كه تحت این شرایط میان كانون پرتو پیرامحوری و كانون پرتو كناری سطحی به عنوان سطح كمترین تاری ایجاد می‌شود. خود ابیراهی كروی به دو نوع ابیراهی طولی كروی ، ابیراهی جانبی كروی تقسیم می‌شود.



img/daneshnameh_up/9/9f/spherical-aberration.JPG


ابیراهی كما

اگر نقطه نورانی خارج از محور اصلی عدسی باشد و یك دسته اشعه با زاویه بزرگ به عدسی فرستاده شود، اشعه خروجی پس از خروج از عدسی در روی صفحه‌ای عمود بر محور فرعی تصویر غیرقرینه‌ای بدست خواهد داد. این تصویر از نظر شكل و توزیع انرژی نامتقارن است، این ابیراهی تصویر را ابیراهی كما می‌نامند. در حقیقت ابیراهی كما همان ابیراهی كروی است كه از قرار گرفتن نقطه نورانی در خارج از محور اصلی حاصل می‌شود. خود ابیراهی كما بر دو نوع كما مثبت و كما منفی تقسیم می‌شود.

ابیراهی آستیگماتیسم

این عیب تصویر موقعی روی می‌دهد كه فاصله نقطه‌ای از جسم ، از محور آینه مقعر تا حدی زیاد باشد و اشعه‌های تابشی چه باهم موازی باشند و چه باهم موازی نباشند، با آینه زاویه φ می‌سازند. در مورد عدسی‌ها هم ابیراهی به همین شكل مطرح است، یعنی عدسی از نقطه دور از محور نمی‌تواند تصویر نقطه‌ای بدهد. در این صورت دچار ابیراهی آستیگماتیسم است و تصویر مبهم حاصل از آن آستیگماتیك نام دارد، زیرا خطوط شعاعی متفاوتی در كانون متفاوتی نسبت به خطوط عمودی متمركز می‌شوند.

انحنای میدان

اگر عیب دستگاه نوری از هر لحاظ اصلاح شده باشد، باز نقایصی در تصویر به علت انحنای میدان ایجاد می‌شود كه میدان و تصویر در مركز واضح است و در كناره‌‌ها به كلی ناواضح است، زیرا اشعه آمده از هر یك از نقاط جسم محدود نیست. بطوری كه شعاعهای ویژه نقاط مختلف جسم از نقاط مختلف عدسی عبور نمی‌كند.

ابیراهی اعوجاج یا واپیچش نور

ابیراهی مربوط به اعوجاج یا واپیچش در مورد اجسام مربعی بوجود می‌آید، بطوریكه تصویر یك شی مربعی ، دیگر مربع نباشد، زیرا بزرگنمایی جانبی در تمام جهات یكنواخت نیست، ممكن است اضلاع به درون خمیده باشند كه واپیچش بالشی ایجاد كنند، یا اضلاع به بیرون خمیده شوند و تولید واپیچش بشكه‌ای كنند.

كنترل و بهینه ‌سازی ابیراهی‌ها در دستگاههای نوری

ابیراهی در عدسی به نوع شیشه عدسی كه نوع محیط عدسی نیز تعبیر می‌شود، ‌توان (فاصله كانونی) تك تك اجزای نوری در صورتی كه توان اجزا مختلف عوض شوند، یكسری از ابیراهی‌ها تصحیح می‌شوند كه در رفع كما و آستیگماتیسم عامل مهم است.

شكل عدسی (میزان خمیدگی عدسی) توان عدسی تغییر كند، شعاع سطوح عوض می‌شود، آنچه بر ابیراهی‌ها اثرگذار است، شكل عدسی ، فاصله بین عدسی‌ها یا اجزای نوری دستگاه كه این فاصله بر ارتفاع پرتو و یا توان كل ذستگاه تاثیر دارد. ضخامت عدسی‌ها محل دریچه در مورد ابیراهی آستیگماتیسم ، واپیچش ،
انحنای میدان ، رنگی عرضی و كما این عامل اثر گذار است.

منبع : شبكه رشد http://daneshnameh.roshd.ir



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

پدیده فتوولتائیک

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:24

پدیده فتوولتائیك

اثر فتوالكتریك كه برای اولین بار توسط آلبرت انیشتین شرح داده شد. بر اساس این پدیده وقتی كه یك كوانتوم انرژی نوری یعنی یك فوتون در یك ماده نفوذ می كند، این احتمال وجود دارد كه بوسیله الكترون جذب شود. و الكترون انتقال پیدامی كند.

اخیراً دانشمندان آمده اند سلولهای خورشیدی ساخته اند. وقتی كه امواج الكترو مغناطیسی خورشید برروی آن می تابد، جفت ماده ها ( الكترون و پوزیترون ) یعنی در نوار گاف نیم رسانا به تعداد زیاد تولید می شود «تولید زوج). در نتیجه برهم كنشهای فیزیكی بین ذرات صورت می گیرد كه نهایتاً منجر به یك پیل خورشیدی می شود.

مواد سازنده سلول های خورشیدی

ماده ای كه سلولهای خورشیدی از آنها ساخته می شود سیلیكون و آرسینورگالیم هستند. سلولهایی كه از سیلیكون ساخته می شوند از لحاظ تئوری بازده ماكزیمم حدود 22 درصد دارند. ولی بازده عملی آن حدود 15 تا 18 درصد است. در صورتی كه بازده سلولها یی كه از آرسینورگالیم ساخته می شود بازده عملی آنها بیشتر از 20 درصد است.

ماهواره های دریافت كننده انرژی خورشیدی

یك ایستگاه فضایی در مداری كه هم زمان با زمین در حركت باشد دایماً با تابش خورشید روشن می شود. برقراری ماهواره های خورشیدی در مدار زمین بطور جدی در سال 1968 پیشنهاد شد. در این ماهواره ها پانل هایی ساخته اند از جنس آرسینوگالیم كه انرژی خورشید را دریافت و تبدیل به جفت الكترون می كند، در داخل ماده الكترون ها شروع به حركت می كنند كه نهایتاً منجر به تولید الكتریسته می شود. ضریب توان سلولها 18% ولتاژ بالای آن 40 كیلو وات با 5% اتلاف توان محاسبه شده است.

منبع : دانشنامه رشد



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

نور

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:19

نور
اسحاق نیوتن (Isaac Newton) در كتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت پرتوهای نور ذرات كوچكی هستند كه از یك جسم نورانی نشر می‌شوند.


img/daneshnameh_up/8/85/newton-exps.jpg

ماهیت ذر‌ه‌ای

اسحاق نیوتن (Isaac Newton) در كتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت پرتوهای نور ذرات كوچكی هستند كه از یك جسم نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً اسحاق نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت كه در محیطهای همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌شوند كه این امر را قانون می‌نامند و یكی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است.

ماهیت موجی

همزمان با نیوتن، كریسیتان هویگنس (Christiaan Huygens) (1695-1629) طرفدار توضیح دیگری بود كه در آن حركت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود به خاطر داشته باشید كه هویگنس با بكار بردن امواج اصلی و موجكهای ثانوی قوانین بازتاب و شكست را تشریح كرد. حقایق دیگری كه با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی هستند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریك در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازك و یا پراش نور در اطراف مانع.

ماهیت الكترومغناطیس

بیشتر به خاطر نبوغ جیمز كلارك ماكسول (James Clerk Maxwell) (1879-1831) است كه ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی الكترومغناطیسی است كه معمولاً به عنوان امواج الكترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده كامل امواج الكترومغناطیسی شامل: موج رادیویی ، تابش فرو سرخ ، نور مرئی از قرمز تا بنفش ، تابش فرابنفش ، اشعه ایكس و اشعه گاما می‌باشد.



تصویر

ماهیت كوانتومی نور

طبق نظریه مكانیك كوانتومی نور، كه در دو دهه اول قرن بیستم بوسیله پلانك و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الكترومغناطیسی كوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الكترومغناطیسی به مقادیر گسسته‌ای به نام "فوتون" انجام می‌گیرد.

نظریه مكملی

نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابراین گفته می‌شود كه نور خاصیت دو گانه‌ای دارد، برخی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی آنرا نشان می‌دهد و برخی دیگر مانند پدیده فوتوالكتریك ، پدیده كامپتون و ... با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند.

تعریف واقعی نور چیست؟

تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص كه شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الكترومغناطیسی و نظریه كوانتومی باهم ایجاد یك نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌كنند كه تمام پدیده‌های نوری را می‌كنند. نظریه ماكسول درباره انتشار نور و بحث می‌كند در حالی كه نظریه كوانتومی برهمكنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ، نظریه جامعی كه كوانتوم الكترودینامیك نام دارد، شكل می‌گیرد. چون نظریه‌های الكترومغناطیسی و كوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌كنند منصفانه می‌توان فرض كرد كه مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور كاملا شناخته شده است، اما باز هم این پرسش هست كه واقعیت نور چیست؟

گسترده طول موجی نور

نور گستره طول موجی وسیعی دارد چون با نور مرئی كار می‌كنیم اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الكترومغناطیسی انجام می‌گیرد اما روشهای مورد بحث می‌تواند در تمام ناحیه الكترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبی) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است كه در وسط آن طول موج 555 نانومتر (نور زرد) كه چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یك ناحیه پیوسته كه ناحیه مرئی را در بر می‌گیرد و تا فرو سرخ دور گسترش می‌یابد.



img/daneshnameh_up/2/26/Prism.gif

خواص نور و نحوه تولید

سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است كه بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الكترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله كاواك جسم سیاه می‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است كه یك نور مركبی از سایر طول موجها می‌باشد. تك طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الكتریكی كه معرف طیفهای اتمی موادی هستند كه داخلشان تعبیه شده می‌توان تولید كرد.

منبع: رشد


نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

پراش نور

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-10:08

پراش نور

وقتی جسم كدری میان یك پرده و یك چشمه نقطه‌ای نور قرار گیرد، سایه‌ای پیچیده متشكل از نواحی روشن و تاریك ایجاد می‌شود. این اثر به آسانی قابل روئیت است، اما یك چشمه نسبتا قوی ضروری است. لامپی با شدت زیاد كه از یك سوراخ كوچك می‌درخشد، این كار را به خوبی انجام می‌دهد. اگر به نقش سایه حاصل از یك قلم ، تحت روشنایی یك چشمه نقطه‌ای نگاه كنید یك ناحیه روشن غیر معمولی در كناره خواهید دید.

حتی نواری با روشنایی ضعیف در وسط این سایه تشكیل می‌شود. به سایه‌ای كه توسط دستتان در امتداد نور خورشید ایجاد می‌شود، نگاهی دقیق بیندازید. معمولا پراش مربوط به موانع شفاف مورد نظر قرار نمی‌گیرد. هر چند اگر در شب رانندگی كرده باشید، در حالیكه چند قطره باران بر روی شیشه عینكتان نشسته باشد، فریزهای روشن و تاریك را مشاهده خواهید كرد.

تاریخچه

اولین مطالعه تفضیلی منتشر شده درباره انحراف نور از مسیر مستقیم توسط فرانسسیكو گریمالدی در قرن هفدهم انجام گرفت و آن را پراشه نامید.

انواع پراش

پراش فرانهوفر

فرض كنید كه یك مانع كدر حاوی یك روزنه كوچك داریم كه امواج تخت حاصل از یك چشمه نقطه‌ای شكل خیلی دور (S) ، آن را روشن كرده است. صفحه مشاهده ، پرده‌ای است موازات با مانع كدر ، دورتر بودن صفحه مشاهده به آرامی باعث تغییر پیوسته در فریزها می‌شود. در فاصله خیلی دور از مانع نقش تصویر شده بطور قابل ملاحظه‌ای پخش خواهد شد. بطوری كه به روزنه واقعی بی‌شباهت است و یا شباهت اندكی با آن خواهد داشت. از آنجا به بعد حركت دادن پرده تنها اندازه نقش پراش را تغییر می‌دهد ولی شكل آن را بدون تغییر می‌گذارد. این پراش را فرانهوفر یا پراش میدان- دور می‌گویند.

- پراش فرنهوفر تك شكاف

در این نمونه شكاف مستطیل شكل كه پهنای كوچك و طول چند سانتی متردارد، در مقابل منبع نور قرار می‌گیرد. پرتوهای نور بعد از عبور از شكاف بر روی پرده تشكیل تصویر می‌دهند، كه قسمت مركزی در مقایسه با كناره‌ها شدت بیشتری دارد. نقش‌های پراش در اطراف این ناحیه بوضوح دیده می‌شود و ضمن اینكه شدت نور با دور شدن از ناحیه مركزی كاهش ی‌یابد، نوارهای تاریك در بین نوارهای روشن قابل روئیت است.

- شكاف دوگانه

در این نمونه مانع كدر كه در مقابل نور قرار می‌گیرد از دو شكاف مستطیل شكل موازی تشكیل شده است. هر روزنه به خودی خود همان نقش پراش تك شكافی را روی پرده دید ایجاد خواهد كرد. در هر نقطه روی پرده سهم‌های مربوط به این دو شكاف روی هم می‌افتد. گرچه دامنه هر كدام از آنها اساسا باید باهم مساوی باشد، ممكن است اختلاف فاز قابل توجهی پیدا كنند. در داخل قله مركزی پراش وجود خواهد داشت. ممكن است یك بیشینه تداخل و یك كمینه پراش با یك مقدار از (زاویه انحراف از قسمت مركزی) متناظر باشند. در چنین حالتی نوری وجود ندارد، كه در آن موقعیت دقیق در تداخل شركت كند و قله حذف شده را مرتبه گم شده می‌نامند.

پراش فرنل

فرض كنید یك مانع كدر حاوی روزنه كوچك كه اموج تخت حاصل از یك چشمه نقطه‌ای شكل خیلی دور (S) ، آن را روشن كرده است. در این حالت صفحه مشاهده پرده‌ای موازی با مانع است. در این شرایط یك تصویر از روزنه بر روی پرده می‌افتد، كه علی‌رغم وجود برخی فریزهای جزئی در اطراف محیط آن ، به روشنی قابل تشخیص است. بتدریج كه صفحه مشاهده از مانع دور می‌شود، تصویر روزنه گر چه هنوز به راحتی قابل تشخیص است، هرچه شكل مشخص‌تری به خود می‌گیرد، و این در حالی است كه فریزها نمایانتر می‌شوند. این پدیده مشاهده شده پراش فرنل یا میدان- نزدیك نامیده می‌شود.

اصل بابینه

دو پرده پراشان را مكمل می‌گویند، هرگاه نواحی شفاف روی یك پرده با نواحی كدر پرده دیگر و بر عكس متناظر باشند. وقتی كه دو پرده مكمل روی هم بیافتند، آشكار است كه تركیب آنها كاملا كدر است.

توری پراش

آرایه‌ای تكراری از عناصر پراشان ، نظیر روزنه‌ها یا موانعی كه اثر آنها ایجاد تغییرات متناوبی در فاز ، دامنه یا هر دوی آنها در یك موج خروجی است، یك توری پراش نامیده می‌شود. غالبا توریهای تخت تراشه‌ای ، یا شیارهایی تقریبا مستطیلی چنان سوار می‌شوند كه بردار انتشار فرودی تقریبا بر هر یك از وجوه شیارها عمود باشند.

منبع : دانشنامه رشد



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :4
  • 1  
  • 2  
  • 3  
  • 4  
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic