نور (011)

با وجود اینکه این وبلاگ بطور تخصصی در زمینه ی الکترومغناطیس کار نمی کند ولی بنا به درخواست و پاسخ به سوال یکی از دوستان این کار صورت گرفت.

مطالب زیر چکیده ایست از کتاب فیزیک هالیدی جلد چهارم

((مفاهیم پایه مبحث نور))

نور مرئی

 

نور هیچ تفاوت بنیادی با امواج الکترومغناطیسی ندارد،نور خود از جنس امواج الکترومغناطیسی است.

تفاوت میان نور و امواج الکترومغناطیسی آن است که ما گیرنده هایی داریم(چشمان) که به تابش الکترومغناطیسی فقط به گستره باریکی از طول موج، از 400 نانو متر تا 700 نانومترحساس است.

چشم انسان فقط قادر به دیدن تابش با طول موج بین 400 تا 700 نانومتر (بنفش – قرمز) را ببیند.

همچنین حساسیت به طول موجهای مختلف ثابت نیست!

حدود گسترهء مرئی خوش تعریف نیست.

چشمه های نور مرئی در نهایت به حرکت الکترون ها وابسته اند. که الکترونهای اتم را می توان به راههای مختلف از حالت پایه به حالت برانگیخته بُرد.(گرم کردن و عبور جریان الکتریکی و...)

وقتی الکترون به تراز پایه برمی گردد،اتم تابشی گسیل می دارد که ممکن است در گسترهء مرئی باشد.

گسیل نور مرئی زمانی محتملتر است که الکترونهای خارجی والانس برانگیخته شوند.

آشناترین چشمه نور مرئی خورشید است.سطح خورشید در همهء طیف الکترومغناطیسی تابش گسیل می کند.

همهء اجسام، به واسطه دمایشان تابش الکترومغناطیسی ای گسیل می کنند که به آن تابش گرمایی می گوییم.

به اجسامی مانند خورشید که تابش الکترومغناطیسی (گرمایی) شان مرئی است ملتهب گوییم.

مانند:شعله آتش ذغال،رشته درون لامپهای معمولی و...

التهاب معمولا مربوط به اجسام داغ است،یعنی اجسامی که دمایشان بیش از 1000 سانتی گراد است.

اجسام سرد هم ممکن است نور گسیل کنند،این پدیده را نورتابی می نامند.

ساعت شب نما،آذرخش،لامپ فلوئورسان و.. نمونه هایی از این مثال هستند.

نورتابی می تواند علت های مختلفی داشته باشد.اگر انرژی برانگیزانندهء اتم ها ناشی از واکنش های شیمیایی باشد،به پدیده نورتابی شیمیایی گویند.

اغلب این پدیده در موجودات زنده رُخ می دهد،مثل سوسک شب تاب و بسیاری از موجودات زنده دریایی که در اینصورت به آن نورتابی زیستی می گویند.

بعضی از بلورها هنگام خرد شدن نور می گسیلند(مثل شکر) به این اثر ساولیانی گویند.

 

سرعت نور

 

بر اساس نظریه ماکسول،همه امواج الکترومغناطیسی در خلا با سرعت یکسان حرکت می کنند،این سرعت را سرعت نور می نامیم. هر چند این سرعت مربوط به همهء تابش های الکترومغناطیسی است نه فقط نور.

این سرعت(سرعت نور) یکی از ثابتهای بنیادی طبیعت است.

تا قرن هفدهم عموما تصور می شد که نور آنا منتشر می شود،یعنی سرعت نور بی نهایت است.

گالیله در کتاب مشهورش(گفت و گو درباره دو علم جدید) که در سال 1638 منتشر شد،به این مسئله

می پردازد.

اکنون سرعت نور را بصورت دقیق زیر تعریف می کنیم.

C=299792458 m/s

وقتی می گوییم سرعت نور منظورمان سرعت نور در خلا است و همچنین سرعت نور در ماده به طول موج و بسامد نور بستگی دارد.

 

تابش گرمایی(یکی از انواع امواج الکترومغناطیسی)

تابش گرمایی

 

اغلب اجسام را با نور بازتابیده از آنان می بینیم.اما در دماهای به اندازه کافی زیاد،خود اجسام درخشان می شوند و در تاریکی تابان اند.رشتهء لامپ های التهابی،و نیز آتش بازی مثالهایی از این دسته اند.

به تابشی که اجسام به خاطر دمایشان گسیل می کنند تابش گرمایی می گویند.

همه اجسام نه تنها تابش گرمایی می گسیلند،بلکه تابش از محیط را هم جذب می کنند.اگر یک جسم از محیط اطراف خود داغتر باشد،تابشی که می گسیلد بیش از تابشی است که جذب می کند و جسم سرد می شود.

معمولا سرانجام جسم با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی می رسد و آهنگ گسیل و جذب تابش برای آن برابر می شود.

طیف تابش گرمایی ناشی از یک جسم داغ پیوسته است،و جزئیات آن به شدت، تابع دماست.

اگر دمای جسم را زیاد کنیم،متوجه دو چیز می شویم:

1.اگر دما زیاد شود،تابش گرمایی زیادتری گسیل می شود.ابتدا جسم کم نور به نظر می رسد سپس درخشان می شود.

2.هر چه دما بیشتر شود طول موج بخشی از تابش که شدت آن از همه بیشتر است کوتاهتر می گردد.

 

چون مشخصات طیف گرمایی جسم به دما بستگی دارد،از روی تابشی که اجسام داغ،مثلا یک شمس فولاد سرخ یا یک ستاره، گسیل می کند می شود دمای آنها را برآورد کرد.چشم عمدتا رنگ متناظر با شدیدترین تابش با ناحیهء مرئی را می بیند.