پرتوهای نور: همراهان همیشهحاضر
پرتو نور چیست؟
نور شکلی از انرژی است که در مسیر مستقیم و با سرعت بسیار زیاد حرکت میکند. برای درک بهتر چگونگی حرکت نور، دانشمندان از مفهومی به نام «پرتو نور»1 استفاده میکنند. شما میتوانید یک پرتو نور را مانند یک خط راست بسیار نازک و پرانرژی تصور کنید که نشاندهندهی مسیر حرکت نور است. در دنیای واقعی، نور همیشه به صورت دستهای از پرتوهای بسیار زیاد حرکت میکند. رفتار این دسته پرتوها نسبت به یکدیگر است که حالتهای مختلفی را ایجاد میکند.
سه حالت اصلی حرکت دسته پرتوهای نور
دسته پرتوهای نور میتوانند نسبت به یکدیگر در سه حالت کلی قرار بگیرند: موازی، همگرا و واگرا. شناخت این سه حالت، کلید فهم کار بسیاری از وسایل نوری است.
| نوع پرتو | تعریف و رفتار | مثال ملموس از محیط زندگی |
|---|---|---|
| پرتوهای موازی | پرتوهایی که در تمام طول مسیر، فاصلهی یکسانی از هم دارند و هیچگاه به هم نمیرسند و از هم دور نمیشوند. مانند خطکشهای موازی. | نور خورشید وقتی به زمین میرسد (به دلیل فاصله زیاد، تقریباً موازی است)، نور لیزر2 نشانهگیر. |
| پرتوهای همگرا | پرتوهایی که به تدریج به سمت یک نقطه مشترک نزدیک میشوند و در نهایت در یک نقطه به هم میرسند. این نقطه را «کانون»3 مینامند. | نورهای جمع شده توسط یک ذرهبین روی یک کاغذ که میتواند آن را آتش بزند. |
| پرتوهای واگرا | پرتوهایی که از یک نقطه شروع میشوند و به تدریج از هم دور میشوند و دایرهی نور وسیعتری ایجاد میکنند. | نور یک چراغ قوه معمولی وقتی آن را به دیوار میتابانید، پرتوها از جلوی چراغ قوه پخش میشوند. |
کاربردهای شگفتانگیز در وسایل اطراف ما
شاید جالب باشد بدانید که همین سه رفتار سادهی نور، پایهی ساخت بسیاری از ابزارهای مفید هستند. بیایید نگاهی به چند نمونه بیندازیم:
عینک: چشم برخی افراد نور را به درستی متمرکز نمیکند. عدسی عینک با همگرا یا واگرا کردن پرتوهای نور، مسیر آنها را اصلاح میکند تا تصویر واضحی روی شبکیه6 چشم تشکیل شود.
پروژکتور سینما: در داخل پروژکتور یک لامپ قوی وجود دارد که نور واگرا تولید میکند. مجموعهای از عدسیها این نور واگرا را ابتدا جمعآوری (همگرا) و سپس به صورت پرتوهای موازی درمیآورند تا تصویر بزرگ و واضحی روی پرده ایجاد کنند.
چراغهای جلو ماشین: در این چراغها از آینههای مقعر7 (کاو) استفاده میشود. این آینهها پرتوهای نور لامپ (که ابتدا واگرا هستند) را منعکس کرده و به صورت دستهای تقریباً موازی به جلو هدایت میکنند تا مسیر را به خوبی روشن کنند.
حتی دوربین موبایل شما نیز یک عدسی کوچک دارد که نور بازتابیده از صورت شما را همگرا میکند تا روی حسگر دوربین متمرکز شده و عکس بگیرد.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 پرتو نور (Light Ray): خطی فرضی که جهت انتشار موج نور را نشان میدهد.
2 لیزر (Laser): وسیلهای که نور بسیار شدید و مستقیم (تقریباً موازی) تولید میکند.
3 کانون (Focus): نقطهای که پرتوهای نور پس از عبور از یک عدسی یا بازتاب از یک آینه در آن جمع میشوند.
4 عدسی (Lens): قطعهای شفاف از جنس شیشه یا پلاستیک که حداقل یک سطح منحنی دارد و نور را همگرا یا واگرا میکند.
5 آینه (Mirror): سطح صیقلی که نور را بازمیتاباند. انواع مختلفی مانند تخت، مقعر (کاو) و محدب (کوژ) دارد.
6 شبکیه (Retina): پردهای حساس به نور در پشت چشم که تصویر بر روی آن تشکیل میشود.
7 مقعر (Concave): به شکل کاسه یا گود است. آینه مقعر پرتوهای نور را همگرا میکند.
8 تصویر مجازی (Virtual Image): تصویری که پرتوهای نور، در واقع از آن نقطه نمیآیند، بلکه امتداد آنها به نظر از آن نقطه میرسد. در آینه معمولی یا ذرهبین هنگام بزرگنمایی، این تصویر را میبینیم.
