اپتیک موجی (Wave Optics)

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: فهرست مقالات موجی

مباحث علمی مباحث کاربردی و تجربی
خاصیت دوگانگی نور فیبر نوری ماهیت الکترومغناطیسی نور سنگ شکن لیزری امواج الکترومغناطیسی آندوسکوپی برهمنهی امواج دوربین عکاسی حرکت نوسانی ستاره هیدروژنی همدوسی نور آینه لوید موج نوری تداخل سنج مایکلسون سرعت نور تداخل سنج فابری پرو اختلاف فاز فیلتر تداخلی سرعت فاز تیغه نیم موج موج عرضی تیغه ربع موج موج طولی تاخیر انداز همسانگرد فاز جبهه موج آینه چندلایه.ای انتشار موج لایه ضد بازتابش موج تخت پلاروید موج سینوسی منشور نیکول موج کروی کریستال دوشکستی موج استوانه.ای کریستال دای کروئیک مشخصه محیط نوری توری فرنل گروه موج اجزای موجی تداخل نوری دستگاههای موجی نظریه هویگنس توری پراش توری فیزیک لایه نازک پدیده دوپلر نوری تجزیه گر نورs پهن شدگی دوپلری آزمایش فرانک - هرتز بردار موج روشهای قطبش نور بردار پوئنتینگ تداخل با دو شکاف یانگ نور قطبیده تداخل با دو منشور فرنل قطبش تداخل با دو آینه فرنل دریچه بروستر تعیین سرعت ستارگان قطبش خطی کاربرد تداخل سنج مایکلسون قطبش دایروی تعیین طول موج با تداخل سنج قطبش بیضوی نحوه ساخت لایه نازک موج قطبی p نحوه ساخت توری موج قطبی s
قوانین اسنل
بازتاب موج
شکست موج
اصل استقلال انتشار امواج
شرایط تداخل
تداخل سازنده
تداخل ویرانگر
راه نوری
همدوسی زمانی نور
همدوسی فضایی نور
طول همدوسی
محور نوری کریستال
معادلات ماکسول
معادله موج
ضابطه رایله
پراش فرنل
پراش فرانهوفر
پراش در تک شکاف
پراش در دو شکاف

نگاه اجمالی

از مکانیک کوانتومی .می.دانیم که پلانک و به تبع او انیشتین نشان دادند که نور از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده است. بنابراین نور علاوه بر خاصیت موجی که قبلا شناخته شده بود، دارای ماهیت ذره.ای نیز می.باشد. همچنین می.دانیم که اصل مکملی نور مانع از این می.شود که در یک مورد خاص بتوانیم هر دو حالت موجی و ذره.ای را بطور همزمان در نظر بگیریم. به عنوان مثال ، اگر بخواهیم تداخل یا پراش نور را مورد بحث قرار دهیم، بهتر است که نور را به صورت موج در نظر بگیریم. بر این اساس نورشناسی را که بر اساس ماهیت موجی نور بنا شده است، اپتیک موجی می.گویند.
پیشگامان نظریه موجی نور

نیوتن از جمله افرادی بود که با نظریه موجی نور شدیدا مخالف بود و این مخالفت بیشتر از آن جهت بود که نمی.دانست چگونه ممکن است انتشار مستقیم الخط نور توجیه شود. اما مردی که با بحثهای نیوتن در مورد جنس و طبیعت نور مخالف بود و عاقبت هم نظریه او پیروز شد، فیزیکدان هلندی ، کریستیان هویگنس بود. هویگنس به دلایلی که در قسمت اول کتاب خود به نام مبحث نور به خوبی خلاصه شده است، ترجیح می.داد که نور را به جای آنکه پرتوی از ذرات تندرو بشمارد، مانند امواجی در نظر بگیرد که در محیطی که فضا را پر کرده است، انتشار پیدا می.کنند. مدت بسیار درازی طول کشید تا نظریه موجی هویگنس در مورد نور ، با وجود برتری ظاهری آن بر نظریه نیوتن ، پیروز شود.

دلیل این امر به خاطر شخصیت بزرگ نیوتن در میان معاصرانش و ناتوانی هویگنس در تکمیل نظریاتش با دقت ریاضی کافی بود. از این رو موضوع جنس و ماهیت نور مدت یک قرن معلق ماند، تا اینکه در سال 1800 یک فیزیکدان انگلیسی به نام تامسن یانگ (Yong) ، توانست پدیده حلقه.های نیوتن را بر مبنای خاصیت موجی نور توضیح دهد. کارهای یانگ و معاصر فرانسویش ، اوگوستن فرنل (Fresnel) صحت و اعتبار نظریه موجی نور را به طرز قاطعی برقرار ساختند و به این ترتیب ، هویگنس بعد از مرگ نیوتن در استدلال فرضیه.های تمام دوران زندگی خویش موفق شد.
پدیده.های بارز اپتیک موجی

پدیده دوپلر نوری: اگر چشمه و گیرنده فیزیک امواج نسبت به یکدیگر حرکت داشته باشند، فرکانس موج دریافتی ، با حالتی که این دو نسبت به هم حرکت نداشته باشند، متفاوت خواهد بود. این پدیده معروف اولین بار در مورد امواج صوتی به وسیله دوپلر بررسی شد. اما در آزمایشگاه ، اندازه.گیری جابجایی دوپلری فیزیک امواج نورانی به کمک نور گسیلی از باریکه.های اتمی .که در آن اتمها سرعت زیادی دارند، امکان پذیر است. فیزو از اولین افرادی بود که این پدیده را در مورد فیزیک امواج نورانی بررسی کرد. به این دلیل اثر دوپلر در نور به نام پدیده دوپلر فیزو هم معروف است. جابجایی دوپلری خطوط طیفی در نجوم کاملا شناخته شده است. از این پدیده برای اندازه گیری سرعت حرکت اجرام آسمانی استفاده می.شود. پدیده تداخل: در این پدیده نور حاصل از یک چشمه نور بر روی صفحه.ای که دارای دو سوراخ کوچک است تابیده می.شود. پرتوهای نوری خارج شده از شکافها در پشت صفحه با هم تداخل انجام می.دهند. در نقاطی که تداخل ، سازنده باشد، نقاط روشن و در نقاطی که تداخل ، ویرانگر باشد، نقاط تاریک دیده می.شود. پدیده پراش: اگر نور تولید شده به وسیله یک چشمه بر روی صفحه.ای که بر روی آن شکافی قرار دارد، تابیده شود، در این صورت ، پرتوها از لبه.های شکاف بازتابیده می.شوند، که این پدیده را پراش نور می.گویند. کاربردهای اپتیک موجی

موجبرهای نوری: یکی از کاربردهای متعدد علمی. بازتابش داخلی کلی ، گذراندن نور از تارهای کوچک پیوسته موجبر است. دسته.ای از این تارها را می.توان به اندازه.ای نرم ساخت که تا حد معینی خمش را تحمل کنند. تاری را که از استوانه دی.الکتریک جامدی تشکیل شده است و درون محیطی با ضریب شکست کمتر از خود قرار دارد، در نظر می.گیریم.

اگر نور در جهت کلی محور تار به آن نزدیک شود و زاویه فرودی روی دیواره ، نامساوی و یا بزرگتر از زاویه حد باشد، نور در تار محبوس خواهد شد. نور تکفام از درون تارهای بسیار نازک یکنواخت که قطر آنها حدود چند میکرون است ، با مد مشخص حرکت می.کند. در این حالت ما موجبر نوری داریم. این وسیله در مخابرات نوری (با نور لیزر) ، داده پردازی و کاربردهای دیگر حائز اهمیت است. اندازه.گیری قطر ستارگان: چون فاصله ستارگان از زمین زیاد است، قطر ظاهری آنها خیلی کم است و از یک صدم ثانیه کمانی هم تجاوز نمی.کند. بنابراین پهنای همدوسی عرضی نور یک ستاره که از زمین رصد می.شود، حدود چندین متر است. یکی از روشهای تعیین قطر زاویه.ای یک چشمه دور ، استفاده از یک آرایش تداخلی دو شکافی است که در آن بتوان فاصله دو شکاف را تغییر داد.

مایلکسون اولین کسی بود که برای تعیین قطر ستارگان از روش تداخل سنجی استفاده کرد (تداخل سنج نجومی مایکلسون). وی برای افزایش فاصله میان شکافها ، از چند آینه استفاده کرد. یکی از بزرگترین ستارگانی که قطر زاویه.ای آن اندازه.گیری شد، ستاره Betelgeuse بود نقش اپتیک موجی در زندگی

از اپتیک موجی در ساختن انواع عینکهای ضد آفتاب استفاده می.گردد. در مکانیزم ساخت این عینکها از قوانین بازتابش و شکست نور استفاده می.شود. این عینکها بگونه.ای ساخته می.شوند که از برخورد نور خیره کننده خورشید در روزهای آفتابی جلوگیری کند. البته نقش اپتیک موجی در زندگی انسان فقط به همین مورد ختم نمی.شود، بلکه در ساخت انواع آینه ، چراغ خودروها ، انواع لیزر ، انواع ردیاب و غیره از قوانین اپتیک موجی استفاده می.شود.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 5053]