سه شنبه, 23 مرداد 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 
چرا این خط کش، رنگی دیده میشود؟............................................................................... قطبش

 

 

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


چرا این خط کش، رنگی دیده میشود؟

مشاهده اثر تنش در اجسام شفاف با استفاده از قطبشگر


 

مقدمه:

هنگامی که ماده­ اي شفاف (مثل پلاستيک و شيشه) را تحت فشار قرار مي­دهيم، دربرخی ویژگیهای اپتیکی آن مثل ضخامت و ضریب شکست، تنش وتغییر ایجاد می شود و راستایی که نیرو به آن اعمال شده از سایر جهات متمایز میگردد ضریب شکست آن در جت نیرو نسبت به جهات دیگر فرق می کند. ممکن است این قطعه شفاف هنگام ساخت دارای تنشهایی باشد که بدون ایجاد فشار دارای ناهمسانگردی باشد مثل خط کش پلاستیکی. وقتی که در یک محیط شفاف یک جهت با یک جهت دیگر متفاوت باشد، رفتار نور در آن بنحوی است که نور قطبیده در آن می تواند تغییر قطبش دهد. در اصل این قطعه مثل یک تیغه موج عمل می کند که با افزایش فشار تغییر بیشتری ایجاد می کند. بنابراین اگر یک ماده شفاف را بین دو قطبشگر عمود بر هم قرار داده و در آن تنشی ایجاد کنیم، نتیجه قابل بررسی خواهد بود. این تنش میتواند در اثر فشار و کشیدگی وحرارت یا هر چیز دیگری باشد. اگر هر جسم شفافی مثل شیشه بین این دو قطبشگر قرار بگیرد و نوری خارج نشود، به این معنااست که آن جسم، تغییری در قطبش نور ایجاد نمی کند. ولی اگر با قرار دادن این جسم میان دو قطبشگر، نوری از سمت دیگر خارج شد، نشانه آن است که جسم شفاف توانایی تغییر محور قطبشگر اول را به میزانی که نزدیک محور قطبشگر دوم باشد، داشته در نتیجه بخشی از نور از سمت دیگر خارج شده است.

 

 

اجسام مختلفی  مانند سلفون، انواع خط کش ها یا تلق های پلاستیکی، کیسه های پلاستیکی فریزر و یا پلاستیک های شفاف دارای این اثر هستند. این ویژگی به دلیل تفاوت ضریب شکست در دو امتداد عمود بر هم ایجاد می شود که این خود به دلیل چگونگی ساخت چنین قطعات شفاف پلاستیکی است. البته ناگفته نماند که با چرخاندن چنین قطعاتی وضعیت بین دو قطبشگر و مقدار نور عبوری نیز تغییر می کند. هم چنین اگر چنین قطعه ای هم جهت با محور یکی از قطبشگرها قرار بگیرد، تأثیری روی قطبش نور نخواهد داشت ولی در صورتیکه با آن زاویه پیدا کند، می تواند قطبش نور را تغییر دهد. چگونگی تغییر قطبش کمی پیچیده است که در کتابهای اپتیک قابل مطالعه است. اگر خط کش پلاستیکی را بین دو قطبشگر قرار دهیم، با چرخاندن آن شاهد تغییراتی در نور عبوری خواهیم بود. خط کش پلاستیکی ضخامت یکنواختی دارد ولی به دلیل نوع ساختار آن و پرس گرمی که روی آن انجام گرفته، بعضی قسمتها دارای تنش و فشردگی بیشتر یا کمتر شده و ضریب شکست تمام قسمتها یکسان نیست و در نتیجه به دلیل تغییر ضریب شکست در قسمتهای مختلف، تغییر قطبش را نیز خواهیم داشت. در کیسه ی فریزر یا کیسه­ ی شفاف نیز همین طور است. نکته ی جالب در مورد این ماده این است که با کشیدن آن میزان تنش آن بیشتر شده و در جهت کشیدن و نازک شدن آن، تغییراتی در ضریب شکست و ضخامت ایجاد می شود. باید توجه کرد که تغییرات در یک جهت خاص انجام شده باشد که تنها در اینصورت شاهد عبور نور یعنی تغییر قطبش هستیم.


هدف:

در این آزمایش قصد داریم اثر ایجاد تنش در اجسام شفاف را بر قطبش نور عبوری از آنها بررسی کنیم برای اینکار نمونه ها را میان دو قطبشگر عمود بر هم قرار میدهیم. وقتی یک جسم شفاف مثل شیشه را بین دو قطبشگر عمود بر هم قرار میدهیم در حالتیکه دو قطبشگر عمود بر هم باشند، شدت نور خروجی صفر میشود و چرخاندن شیشه هم تاثیری در آن ندارد ولی حضور برخی از اجسام مانند چسب نواری وسلیفون میان دو قطبشگر، قطبش نور را تغییر داده و موجب میشود که نور از دو قطبشگر عبور کند چون در این مواد، سرعت نور در دو جهت مختلف، متفاوت است. در موادی که سرعت نور در دو مسیر یکسان باشد قطعه مثل شیشه عمل کرده و تاثیری بر قطبش نخواهد داشت.


چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

با قراردادن نمونه مورد تنش در میان دو قطبشگر عمود بر هم، می توانیم تاثیر تنش را بر قطبش نور عبوری از نمونه بررسی کنیم. به این منظور به اقلام زیر نیاز داریم:

-منبع نور سفید

-دو قطبشگر با پایه مناسب

- نمونه های پلاستیکی مختلف


آزمایش:

- منبع نور سفید را روی میز قرار داده و روشن کنید.

- يکي از قطبشگرها را مقابل منبع نور قرار دهيد.

- قطبشگر دوم را هم در امتداد آنها گذاشته و آنرا حول محورش بچرخانيد تا حالتي راپيدا کنيد که قطبشگر اول از پشت آن در تاريک ترين حالت ديده شود.

- حال جسم مورد نظر را بين دو قطبشگر قرار داده و آن را به نحوي تحت فشار بگذارید، مثلاً آن را خم کنيد يا اگر از نايلون استفاده کرده ايد، آن را بکشيد. قسمتهائی که تحت فشار قرار گرفته اند را روشنتر ويا رنگي خواهيد ديد.

 

 

 

اين آزمايش را مي توانيد با اجسام شفاف ديگر انجام دهيد. فقط مراقب باشيد که هنگام اعمال فشار آن را نشکنيد!


به چه کار می آید:

از این روش برای آزمایش کیفیت ظروف شیشه ای و میزان تنش در آن استفاده میشود.

هم چنین در مطالعه تنش ها در مهندسی مکانیک نیز کاربرد دارد.


سؤال، پیشنهاد ونکته:

مشاهده رنگ های مختلف در هنگام اعمال فشار به چه معناست؟

-قطعات مختلف شفاف از قبیل لیوان، ظروف شیشه ایی، پلاستیک ها و امثال اینها را بین دو قطبشگر قرار دهید و با چرخاندن آن ببینید که آیا قطعه­ی شفاف از نوع شیشه ایی یا اصطلاحاً آمورف است یا نوعی ناهمسانگردی دارد؟

-شیشه ناهمسانگردی ندارد و این ویژگی را نشان نمی دهد ولی بعضی شیشه ها این مشخصه را دارند و بین دو قطبشگر تغییر شدیدی را نشان می دهند و در نتیجه نور از بعضی قسمتها عبور می کند. از این امکان برای مطالعه ی تنش در شیشه ها و در خط تولید کارخانجات شیشه استفاده می شود. دقت کنید بعضی شیشه ها که بنام شیشه ی نشکن معروف هستند بطور مصنوعی بین آنها تنش ایجاد شده و بین دو قطبشگر عمود بر هم باعث عبور نور می شوند. ولی شیشه های اپتیکی و بعضی شیشه های دیگر  که تنشی در آنها ایجاد نشده نوری را عبور نمی دهند و کاملاً همسانگرد هستند.

-میتوانید اجسام مختلف را به روشهای مختلف تحت تنش قرار دهید و اثر آن را بین دو قطبشگر مشاهده کنید ؟

-اگر یک لیوان شیشه ای را بین دو قطبشگر عمود بر هم نگاه کنید در بعضی از لیوانها که اصطلاحاا لیوان نشکن گویند تنشهای زیادی را میبینید علت آن را بررسی کنید ؟

-ظرفهای شیشه ای و نشکن که در دسترس دارید بین دو قطبشگر عمود بر هم بررسی کنید قطعه های پلاستیکی  را بین دو قطبشگر عمود بر هم  بررسی کنید؟


آزمایشهای مرتبط:

شکر هم میتواند قطبش نور را تغییر دهد؟

آیا این نور قطبیده است؟

 


بیشتر بدانید:

قطبش - قطبشگر

 

 

 

 

 

 

 

بازگشت


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