نور را هر نوع تابش نوری می دانند. به عبارت دیگر، این امواج الکترومغناطیسی هستند که طول آنها در محدوده واحدهای نانومتر است.
تعاریف کلی
از دیدگاه اپتیک، نور تابش الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان درک می شود. مرسوم است که یک منطقه در خلاء 750 هرتز به عنوان واحد تغییر در نظر گرفته شود. این لبه طول موج کوتاه طیف است. طول آن 400 نانومتر است. در مورد مرز امواج گسترده، مقطع 760 نانومتر، یعنی 390 هرتز، به عنوان واحد اندازه گیری در نظر گرفته می شود.
در فیزیک، نور به عنوان مجموعه ای از ذرات جهت دار به نام فوتون در نظر گرفته می شود. سرعت توزیع امواج در خلاء ثابت است. فوتون ها دارای تکانه، انرژی، جرم صفر معینی هستند. در یک مفهوم گسترده تر، نور پرتو فرابنفش قابل مشاهده است. امواج همچنین می توانند مادون قرمز باشند.
از دیدگاه هستی شناسی، نور آغاز هستی است. این را فلاسفه و علمای دین می گویند. در جغرافیا، این اصطلاح برای اشاره به مناطق خاصی از سیاره به کار می رود. نور خود یک مفهوم اجتماعی است. با این وجود، در علم دارای خواص، صفات و قوانین خاصی است.
طبیعت و منابع نور
تشعشعات الکترومغناطیسی در فرآیند برهمکنش ذرات باردار ایجاد می شود. شرایط بهینه برای این گرما خواهد بود که دارای طیف پیوسته است. حداکثر تابش به دمای منبع بستگی دارد. یک مثال عالی از یک فرآیند، خورشید است. تابش آن نزدیک به یک جسم کاملا سیاه است. ماهیت نور خورشید با دمای گرمایش تا 6000 کلوین تعیین می شود. در عین حال، حدود 40 درصد تابش در محدوده دید است. حداکثر طیف توان نزدیک به 550 نانومتر قرار دارد.
منابع نور نیز می توانند:
باشند
- پوسته های الکترونیکی مولکول ها و اتم ها در طول انتقال از یک سطح به سطح دیگر. چنین فرآیندهایی دستیابی به یک طیف خطی را ممکن می سازد. به عنوان مثال LED ها و لامپ های تخلیه گاز هستند.
- تشعشعات چرنکوف، که هنگام حرکت ذرات باردار با سرعت فاز نور ایجاد می شود.
- فرایندهای کاهش سرعت فوتون. در نتیجه، تشعشع سنکرو یا سیکلوترون تولید می‌شود.
ماهیت نور همچنین می تواند با درخشندگی مرتبط باشد. این هم برای منابع مصنوعی و هم برای منابع ارگانیک صدق می کند. مثال: نورتابی شیمیایی، سوسوزن، فسفرسانس، و غیره.
به نوبه خود، منابع نور بر اساس شاخص های دما به گروه هایی تقسیم می شوند: A، B، C، D65. پیچیده ترین طیف در یک جسم کاملا سیاه مشاهده می شود.
ویژگی های نور
چشم انسان به طور ذهنی تابش الکترومغناطیسی را به عنوان یک رنگ درک می کند. بنابراین، نور می تواند ته رنگ های سفید، زرد، قرمز، سبز ایجاد کند. این فقط استاحساس بصری، که با فرکانس تابش همراه است، خواه طیفی یا تک رنگ باشد. ثابت شده است که فوتون ها حتی در خلاء هم منتشر می شوند. در غیاب ماده، سرعت جریان 300000 کیلومتر بر ثانیه است. این کشف در اوایل دهه 1970 انجام شد.
در مرز رسانه، جریانی از نور انعکاس یا شکست را تجربه می کند. در حین انتشار، از طریق ماده پراکنده می شود. می توان گفت که شاخص های نوری محیط با مقدار شکست برابر با نسبت سرعت در خلاء و جذب مشخص می شوند. در مواد همسانگرد، انتشار جریان به جهت بستگی ندارد. در اینجا، ضریب شکست با کمیت اسکالر تعیین شده توسط مختصات و زمان نشان داده می شود. در یک محیط ناهمسانگرد، فوتون ها به صورت یک تانسور ظاهر می شوند.
علاوه بر این، نور را می توان قطبی کرد و نه. در حالت اول، کمیت اصلی تعریف، بردار موج خواهد بود. اگر جریان قطبی نباشد، از مجموعه‌ای از ذرات تشکیل شده است که در جهت‌های تصادفی هدایت می‌شوند.
مهمترین ویژگی نور، شدت آن است. با مقادیر فتومتریک مانند توان و انرژی تعیین می شود.
خواص اساسی نور
فوتون ها نه تنها می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند، بلکه جهت هم دارند. در نتیجه تماس با یک محیط خارجی، جریان بازتاب و شکست را تجربه می کند. این دو ویژگی اساسی نور هستند. با بازتاب، همه چیز کم و بیش روشن است: این به چگالی ماده و زاویه تابش پرتوها بستگی دارد. با این حال، با شکست، وضعیت بسیار دور استسخت تر.
برای شروع، می‌توانیم یک مثال ساده را در نظر بگیریم: اگر یک نی را در آب فرو کنید، از کنار آن خمیده و کوتاه به نظر می‌رسد. این شکست نور است که در مرز محیط مایع و هوا رخ می دهد. این فرآیند با جهت توزیع پرتوها در طول عبور از مرز ماده تعیین می شود.
وقتی جریانی از نور مرز بین رسانه ها را لمس می کند، طول موج آن به طور قابل توجهی تغییر می کند. با این حال، فرکانس انتشار یکسان باقی می ماند. اگر پرتو متعامد به مرز نباشد، هم طول موج و هم جهت آن تغییر می کند.
شکست مصنوعی نور اغلب برای اهداف تحقیقاتی (میکروسکوپ، لنز، ذره بین) استفاده می شود. نقاط نیز به چنین منابع تغییرات در ویژگی های موج تعلق دارند.
طبقه بندی نور
در حال حاضر بین نور مصنوعی و طبیعی تمایز قائل شده است. هر یک از این گونه‌ها توسط یک منبع تشعشع مشخص تعریف می‌شوند.
نور طبیعی مجموعه ای از ذرات باردار با جهت آشفته و به سرعت در حال تغییر است. چنین میدان الکترومغناطیسی ناشی از نوسانات متغیر شدت است. منابع طبیعی شامل اجسام داغ، خورشید، گازهای قطبی شده است.
نور مصنوعی از انواع زیر است:
- محلی. در محیط کار، آشپزخانه، دیوارها و غیره استفاده می شود. چنین نورپردازی نقش مهمی در طراحی داخلی دارد.
- ژنرال. این روشنایی یکنواخت کل منطقه است. منبع آن لوسترها، لامپ های کف است.
- ترکیبی.مخلوطی از نوع اول و دوم برای رسیدن به روشنایی ایده آل اتاق.
- اورژانس. در هنگام قطع برق بسیار مفید است. برق اغلب از باتری ها تامین می شود.
آفتاب
امروزه منبع اصلی انرژی روی زمین است. اغراق نیست اگر بگوییم نور خورشید بر همه امور مهم تأثیر می گذارد. این یک مقدار ثابت است که انرژی را تعریف می کند.
لایه های فوقانی جو زمین حاوی حدود 50٪ مادون قرمز و 10٪ اشعه ماوراء بنفش است. بنابراین، مقدار نور مرئی فقط 40٪ است.
انرژی خورشیدی در فرآیندهای مصنوعی و طبیعی استفاده می شود. این فتوسنتز، و تبدیل اشکال شیمیایی، و گرم کردن، و خیلی بیشتر است. به لطف خورشید، بشریت می تواند از برق استفاده کند. به نوبه خود، جریان های نور می توانند مستقیم و پراکنده باشند اگر از ابرها عبور کنند.
سه قانون اصلی
از دوران باستان، دانشمندان در حال مطالعه اپتیک هندسی بوده اند. امروزه، قوانین نور زیر اساسی هستند:
- قانون توزیع. بیان می کند که در یک محیط نوری همگن، نور در یک خط مستقیم توزیع می شود.
- قانون شکست. یک پرتو نور بر روی مرز دو رسانه و برآمدگی آن از نقطه تقاطع در یک صفحه قرار دارد. این امر در مورد عمودی که به نقطه تماس پایین می آید نیز صدق می کند. در این صورت، نسبت سینوس های زوایای تابش و شکست مقدار خواهد بود.ثابت.
- قانون بازتاب. پرتوی از نور که بر روی مرز رسانه فرود می‌آید و برون‌تابی آن در همان صفحه قرار دارد. در این حالت زوایای انعکاس و تابش برابر است.
درک نور
دنیای اطراف برای شخص به دلیل توانایی چشمانش در تعامل با تابش الکترومغناطیسی قابل مشاهده است. نور توسط گیرنده های شبکیه درک می شود که می توانند طیف طیفی ذرات باردار را شناسایی کرده و به آن پاسخ دهند.
یک فرد دو نوع سلول حساس در چشم دارد: مخروط ها و میله ها. اولی مکانیسم دید در روز را با سطح روشنایی بالا تعیین می کند. میله ها به تشعشع حساس تر هستند. آنها به شخص اجازه می دهند در شب ببیند.
سایه های بصری نور با طول موج و جهت آن تعیین می شوند.
