پنجشنبه, 22 آذر 1397

به سـایـت هـیـجـان بـا نـور و لـیـزر خـوش آمـدیـد

بـخـش آزمـایـشـگـاه را حـتـما مـشـاهـده کـنـیـد

مـنـتـظـر نـظـرات شـمـا هـسـتـیـم

سوالات خود را از طریق بخش "از متخصص نور بپرس" ارسال کنید

اگر ایده ای دارید در بخش "کار های شما" می توانید برای ما ارسال کنید

 خــــوش آمـــــدیـــــــد 
یک منشور چقدر میتواند نور را منحرف کند؟.........................................................................منشور

 

 

استفاده از مطالب این سایت، بدون ذکر منبع، مجاز نمی باشد.


 

یک منشور چقدر میتواند نور را منحرف کند؟

محاسبه توان انحراف نور در منشور


 

 

 

مقدمه:

منشور محیط شفافی است که بین دو سطح تخت متقاطع محصور می‌باشد و به دلیل بستگی ضریب شکست آن به طول موج، نور پس از عبور از آن به رنگهای تشکیل دهنده اش تجزیه می­شود. مثلا در تابش نور سفید به منشور، طیف وسیع هفت رنگ آن را مشاهده خواهیم کرد.

بدیهی است که هر طول موج نور تابیده به منشور به اندازه ای متناسب با ضریب شکست منشور در آن طول موج منحرف می شود. اگر پرتو لیزر که از یک رنگ تشکیل شده است را به منشور بتابانیم مسیر اولیه منحرف می شود. میزان توانایی منشور در انحراف باریکه نور را توان منشور نامیده و با واحد دیوپتر بیان میکنیم. منشوری با توان یک دیوپتر، می تواند در فاصله ی یک متری، یک سانتیمتر در نور جابه جایی ایجاد کند . البته با چرخاندن منشور یا به عبارتی با تغییر زاویه تابش نور به منشور، میزان انحراف هم تغییر می کند که بین زوایای مختلف یک زاویه تابش به منشور کمترین انحراف را ایجاد می کند که زاویه حداقل انحراف نامیده می شود و برای اندازه گیری مشخصات منشور بکار می رود.


هدف:

در این آزمایش قصد داریم توان انحراف باریکه نور را در یک منشورمحاسبه کنیم. به این منظور باید موقعیت لکه نور لیزر با حضور منشور و بدون آن را در فاصله ثابتی مقایسه کنیم.


چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

میخواهیم با اندازه گیری میزان انحراف پرتو لیزر تابیده به منشور، توان انحراف آن را محاسبه کنیم. به این منظور به اقلام زیر نیاز داریم:

- لیزر با پایه مناسب

- منشور

- خط کش


برای انجام علمی تر آزمایش و افزایش دقت این روشها به شما کمک می کند:

- موازی کردن پرتو لیزر با سطح میز


آزمایش:

- قبل از قرار دادن منشور روی پایه چرخان لیزر را موازی سطح میز کنید و محل لکه لیزر روی پرده مقابل را علامت بزنید و مطمئن باشید که لیزر و پایه و پرده در طول آزمایش تکان نخورند.

- منشور را روی پایه چرخان گذاشته و در مقابل لیزر قرار دهید. همچنین باید موقعیت منشور به گونه ای تنظیم شود که با چرخاندن آن لکه لیزر جابجا نشود. برای اطمینان از این مسئله باید پایه منشور را به آرامی چرخاند و در صورت جابجا شدن لکه لیزر، منشور را آنقدر جابجا کرد تا محل تلاقی لکه لیزر با منشور روی محور دوران پایه قرار گیرد و لکه جابجا نشود.

- پایه منشور را بچرخانید تا پرتو لیزر روی پرده جابجا شود. خواهید دید که با چرخاندن منشور، لکه روی پرده به مسیر نور بدون منشور نزدیک و سپس دور می شود. درست هنگام برگشتن لکه لیزر، آن نقطه را روی پرده علامت بزنید. این موقعیت را حداقل انحراف منشور می نامند.

 

- پرده را در مقابل منشور نصب کنید به نحوی که لکه پرتو منحرف شده از منشور روی پرده نمایان شده و در صورت برداشتن منشور، نور لیزر در راستای عمود بر پرده فرود بیاید. منشور را بردارید و محل لکه لیزر را روی پرده علامت بزنید.

 

 

- فاصله این پرتو منحرف شده با امتداد پرتو ورودی یعنی محل دو لکه ایجاد شده در روی  پرده را اندازه بگیرید و بر فاصله پرده تا منشور تقسیم  کنید (دقت  نمایید که واحدهای به کار رفته برای اندازه گیری طول یکسان باشند.). حال میتوانید با کمک رابطه زیر، زاویه شکست منشور را بدست آورید.

اگر زاویه شکست منشور را δ ، فاصله دو لکه را A و فاصله پرده تا منشور را نیز C بنامیم، این زاویه مطابق شکل  زیر برابر است با:

( tan δ =  A/C    → δ  =  Arctan(A/C

 

 

 

 

در صورتیکه فاصله پرده تا منشور یک متر باشد، با استفاده از رابطه زیر میتوان توان انحراف منشور را بدست آورد:

فاصله پرده از منشور /  فاصله پرتو خروجی تا امتداد نور ورودی  (در فاصله ی 1 متری)  =  توان انحراف منشور

آزمایش (پیشرفته تر):

- می توانید با استفاده از رابطه منشور و با دانستن طول موج نور، زاویه راس منشور و زاویه انحراف، ضریب شکست منشور را برای آن طول موج بدست آورد. این روش اساس کار برخی ضریب شکست سنجها با رفرکتومترها است.


به چه کار می آید:

از کاربردهای منشور میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

- انحراف نور شاید بدیهی ترین کاربرد منشور باشد و کاربردهای زیادی دارد

- تجزیه نور نیز از جمله کاربردهایی است که در طیف نمایی و طیف سنجی کاربرد فراوان دارد.

- بازتاب کلی نور در منشورهای بازتاب کلی می تواند جای آینه را با مزایای بیشتر بگیرد.

- همچنین نشت بازتاب کلی نیز کاربردهایی از قبیل ثبت اثر انگشت دارد.

- قابلیت اندازه گیری ضریب شکست با دقت بالا برای هر طول موج  نیز از دیگر کاربردهای منشور است.

- از خاصیت انحراف نور منشور در چشم پزشکی و عینک سازی استفاده های بسیاری میشود.

سؤال پیشنهاد ونکته:


- چرا اندازه گیری ضریب شکست با منشور دقت بیشتری از اندازه گیری با استفاده از یک تکه شیشه تخت دارد.

- برای هرکدام از کاربردهای بالا نمونه ای طراحی کنید.

- چرا از زاویه حداقل انحراف برای اندازه گیری استفاده می شود.


آزمایشهای مرتبط:

شما هم یک طیف نمای ساده بسازید!

 


بیشتر بدانید:

منشور – بازتاب کلی -

 

 

 

بازگشت


Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info