هر دانش آموز می داند که نور در یک محیط شفاف همگن در مسیری مستقیم حرکت می کند. این واقعیت به ما اجازه می دهد تا بسیاری از پدیده های نوری را در چارچوب مفهوم پرتو نور در نظر بگیریم. این مقاله در مورد زاویه تابش پرتو و اینکه چرا دانستن این زاویه مهم است صحبت می کند.
یک پرتو نور یک موج الکترومغناطیسی میکرومتری است
در فیزیک، امواجی با طبیعت مختلف وجود دارد: صدا، دریا، الکترومغناطیسی و برخی دیگر. با این حال، اصطلاح "پرتو" فقط برای امواج الکترومغناطیسی، که طیف مرئی بخشی از آن است، به کار می رود. کلمه "اشعه" خود را می توان به عنوان یک خط مستقیم نشان داد که دو نقطه را در فضا به هم متصل می کند.
نور (به عنوان موج) را می توان به عنوان یک خط مستقیم دید، زیرا هر موج دلالت بر وجود ارتعاش دارد. پاسخ این سوال در مقدار طول موج نهفته است. بنابراین، برای دریایی و صدا، طول از چند سانتی‌متر تا ده‌ها متر متغیر است. البته چنین نوساناتی را به سختی می توان پرتو نامید. طول موج نور کمتر از یک میکرومتر است. چشم انسان قادر به تشخیص چنین ارتعاشاتی نیست، بنابراین به نظر ما می رسدکه ما یک پرتو مستقیم می بینیم.
به منظور کامل بودن، باید توجه داشت که پرتو نور تنها زمانی قابل مشاهده است که شروع به پراکندگی روی ذرات کوچک کند، مانند یک اتاق غبارآلود یا قطرات مه.
دانستن زاویه برخورد پرتو به مانع کجا مهم است؟
پدیده های انعکاس و انکسار معروف ترین جلوه های نوری هستند که انسان به معنای واقعی کلمه هر روز با نگاه کردن به خود در آینه یا نوشیدن یک لیوان چای پس از تماشای قاشق در آن مواجه می شود..
توصیف ریاضی انکسار و انعکاس مستلزم آگاهی از زاویه تابش پرتو است. به عنوان مثال، پدیده انعکاس با برابری زاویه بازتاب و تابش مشخص می شود. اگر از سمت فرآیند شکست توصیف شود، زاویه تابش و زاویه شکست از طریق عملکرد سینوس ها و ضرایب شکست رسانه (قانون اسنل) با یکدیگر مرتبط هستند.
زاویه ای که در آن یک پرتو نور روی سطح مشترک بین دو رسانه شفاف می افتد، هنگام در نظر گرفتن تأثیر بازتاب کلی داخلی در یک ماده از نظر نوری متراکم تر، نقش مهمی ایفا می کند. این اثر فقط در مورد زوایای فرود که بزرگتر از مقدار بحرانی است مشاهده می شود.
تعریف هندسی زاویه در نظر گرفته شده
می توان فرض کرد که سطحی وجود دارد که این دو محیط را از هم جدا می کند. این سطح ممکن است مانند یک آینه مسطح باشد یا ممکن است پیچیده تر باشد، مانند سطح برآمدگی دریا. تصور کنید که در این سطح می افتدپرتو نور چگونه زاویه تابش نور را تعیین کنیم؟ انجام این کار بسیار ساده است. در زیر دنباله ای از اقداماتی است که باید برای یافتن زاویه مورد نظر انجام شود.
- ابتدا باید نقطه تقاطع پرتو با سطح را تعیین کنید.
- ازطریق O باید عمود بر سطح در نظر گرفته شود. اغلب به آن نرمال می گویند.
- زاویه تابش پرتو برابر با زاویه بین آن و عادی است. می توان آن را با یک نقاله ساده اندازه گیری کرد.
همانطور که می بینید، یافتن زاویه در نظر گرفته شده دشوار نیست. با این حال، دانش آموزان اغلب در اندازه گیری آن بین هواپیما و پرتو اشتباه می کنند. باید به خاطر داشت که بدون توجه به شکل سطح و محیطی که در آن منتشر می شود، زاویه تابش همیشه از حالت عادی اندازه گیری می شود.
آینه های کروی، عدسی ها و پرتوهایی که بر روی آنها می افتند
آگاهی از خواص زوایای تابش پرتوهای خاص در ساخت تصاویر در آینه های کروی و عدسی های نازک استفاده می شود. برای ساخت چنین تصاویری کافی است بدانیم دو پرتوی مختلف در هنگام تعامل با دستگاه های نوری نامبرده چگونه رفتار می کنند. تقاطع این پرتوها موقعیت نقطه تصویر را تعیین می کند. در حالت کلی، همیشه می توان سه پرتو مختلف را پیدا کرد که مسیر آنها دقیقا مشخص است (پرتو سوم می تواند برای بررسی صحت تصویر ساخته شده استفاده شود). نام این پرتوها در زیر آمده است.
- در حال اجرا به موازات محور نوری اصلی دستگاه. پس از بازتاب یا شکست از کانون عبور می کند.
- پرتویی که از کانون دستگاه عبور می کند. همیشه منعکس می کندشکست موازی با محور اصلی.
- عبور از مرکز نوری (برای یک آینه کروی با مرکز کره منطبق است، برای یک عدسی داخل آن است). چنین پرتوی مسیر خود را تغییر نمی دهد.
شکل بالا طرح‌هایی را برای ساخت تصاویر برای گزینه‌های مختلف برای مکان جسم نسبت به لنزهای نازک نشان می‌دهد.
