چرا این نور از این شیشه رد نمی‌شود؟

عبور نور از محیط‌های مختلف

 

مقدمه:

حتما پنجره‌هایی که از شیشه‌های رنگی استفاده کرده را بخصوص در ساختمان‌های قدیمی دیده‌اید. وقتی از یک پنجره رنگی به بیرون نگاه می‌کنیم، هر قسمت بسته به رنگ شیشه، به آن رنگ دیده می‌شود. مثلا پشت شیشه قرمز همه چیز خوب دیده می‌شود ولی به رنگ قرمز. شیشه‌های مات را هم دیده‌اید. از پشت شیشه‌های مات فقط تصویر محوی از آن طرف دیده می‌شود و اثری روی رنگ نورهای طرف دیگر ندارد.

وقتی که نور خورشید یا نور یک چراغ قوه را از یک شیشه رنگی عبور می‌‌دهیم، نور خروجی رنگی می‌شود و همان رنگ شیشه را پیدا می‌کند. مثلا اگر شیشه قرمز باشد، نور خورشید پشت آن قرمز دیده می‌شود. البته این به نظر بدیهی می‌آید ولی اتفاق‌های زیادی داخل شیشه می‌افتد تا چنین نوری خارج شود. وقتی که نور قرمز خارج می‌شود به معنی آن است که بقیه نورهای به رنگ‌های دیگر، توسط شیشه قرمز متوقف شده‌اند. ولی آن نورها چه شده‌اند؟ در این شرایط بقیه رنگ‌ها غیر از قرمز در شیشه قرمز جذب شده‌اند و بخاطر همین است که شیشه قرمز دیده می‌شود.

معمولا شفاف در مقابل مات بکار می‌رود. یعنی پشت شیشه شفاف، بطور واضح طرف دیگر قابل مشاهده است و اگر این شیشه مات باشد، اجسام در طرف دیگر وضوح ندارند. ولی اگر شیشه شفاف ولی رنگی بود، اجسام در طرف دیگر وضوح دارند ولی رنگی دیده می‌شوند. چنین شیشه‌ای برخی رنگ‌ها را عبور نمی‌دهد. ممکن است مثلا شیشه قرمز باشد که در این حالت نور سبز از آن رد نمی‌شود. دیده نشدن اجسام در این حالت با حالت قبل فرق دارد. در این حالت شیشه مات نیست ولی تیره است. پس شفاف یا تیره بودن شیشه به رنگ نور تابیده بستگی دارد ولی مات بودن به سطح مات شده آن بستگی دارد.

در این آزمایش به مات بودن شیشه کاری نداریم و فقط شیشه‌های رنگی شفاف مورد نظر است.

 

هدف:

هدف از این آزمایش تجربه کردن ویژگی‌های نور و متناسب با آن، ویژگی‌های جنس شیشه‌ای که نور قرار است از آن عبور کند، می‌باشد. با این آزمایش کمی سعی می‌کنیم وارد ساختار ماده شویم و نگاهی مقدماتی به برهمکنش نور و ماده داشته باشیم.

 

چه کاری می‌خواهیم انجام دهیم و به چه لوازمی نیاز داریم:

می‌خواهیم چگونگی عبور نورهای مختلف از شیشه‌های رنگی را بررسی کنیم. بدین منظور به اقلام زیر نیاز داریم:

 

آزمایش:

  • سعی کنید نتایج مشاهده شده را برای نتیجه‌گیری بهتر در جدول بنویسید تا بهتر بتوانید مقایسه و نتیجه‌گیری را انجام دهید.
  • ابتدا نور سفید را روی نگهدارنده نصب کنید و مقابل آن فیلترهای رنگی را یکی یکی قرار دهید و نتیجه را ثبت کنید. چه می‌بینید؟ همین کار را با نور خورشید انجام دهید. ممکن است که فیلتر را مقابل چشمتان قرار دهید و یا روی پنجره‌ای نصب کنید به نحوی که فقط نور از آن فیلتر وارد شود. این کار را می‌توانید با پوشاندن پنجره با کاغذ سیاه و نصب فیلتر انجام دهید. البته نتیجه به نظر بدیهی می‌آید ولی چرا ما پشت فیلتر رنگی، نور را به همان رنگ می‌بینیم. در این مورد فکر کنید.
  • مقابل نور رنگی که ایجاد کردید کاغذهای رنگی را یکی یکی نگاه کنید. چه رنگی دیده می‌شوند. سعی کنید تمام مشاهدان خودتان را بنویسید. این مشاهدات به نظر ساده و بدیهی می‌آید ولی پایه بسیار مهمی دارد که از طرفی به ساختار ماده، و از طرف دیگر به برهمکنش نور با ماده و از طرف دیگر به دید چشم ما بستگی دارد. می‌خواهیم در هر سه مورد با توجه به شواهد و سوابق کمی فکر کنیم.
  • حالا لیزر قرمز و سبز را روی نگهدارنده‌هایشان قرار دهید و به کاغذهای رنگی بتابانید. برای مشاهده بهتر می‌توانید با یک عدسی یا یک فیلتر مات نور را مقداری واگرا و پخش کنید و به کاغذها بتابانید. مشاهدات را با دقت بنویسید. دقت کنید که در آزمایش قبل با فیلتر رنگی و نور سفید توانستید نور رنگی تهیه کنید و اینجا با لیزر نور رنگی دارید. این دو نوع مشاهده را با دقت مقایسه کنید.
  • لیزرهای دو رنگ سبز و قرمز را از فیلترهای رنگی مختلف عبور دهید و نتیجه را بنویسید.

 

آزمایش (پیشرفته‌تر):

  • می‌توانید نقشی مثل یک بارکد از رنگ‌های مختلف با کاغذ رنگی مختلف بسازید و ببینید کدام رنگ به بارکد ریدر پاسخ بهتری می‌دهند. برای انتخاب رنگ‌ها چه فرض‌هایی کرده‌اید.
  • می‌توانید نور لیزر سبز با توان نسبتا بالا را روی بادکنک‌های با رنگ‌های مختلف کانونی کنید و ببینید کدام بادکنک می‌ترکد. این آزمایش هم به نظر ساده می‌آید ولی بسیاری کاربردهای لیزر از این ویژگی استفاده می‌کند.
  • در مورد کاربردهای کم توان و پرتوان لیزر در پزشکی تحقیق کنید و با یافته‌هایتان در این آزمایش‌ها ارتباط برقرار کنید.
  • برای دستیابی به اطلاعات اینکه ماده در طول موج‌های مختلف چگونه و چقدر جذب دارد، از ابزاری به نام اسپکترومتر استفاده می‌شود. در این دستگاه نور تکفام شده و با طول موج‌های مختلف به ترتیب از مقابل جسم مورد مطالعه می‌گذرد. با ثبت شدت نور گذر کرده، مشخص می‌شود جسم در هر طول موج چقدر جذب دارد. به چنین اطلاعاتی طیف گفته می‌شود. در آزمایش دیگر جزئیات بیشتری از این روش گفته می شود.

 

کاربرد:

لیزر کاربردهای بسیاری پیدا کرده است ولی بخش مهمی از کاربردهای آن، بخاطر تکفامی و یا تک رنگ بودن آن است. از نمونه‌ چنین کاربردهایی، کاربردهای لیزر در پزشکی را می‌توان نام برد. در این کاربردها طول موج لیزر برای انتخاب نوع اثر، در اغلب موارد بسیار مهم است و باید با دقت انتخاب شود. بر اساس طول موج و البته پس از آن پارامترهای دیگر لیزر، می‌توان در مورد نوع اثری که لیزر روی ضایعه یا بافت می‌گذارد نظر داد.

کاربردهای دیگر شناخت وابستگی طول موجی نور به برهمکنش با ماده، در اغلب مباحث پردازش مواد و بکارگیری آن‌ها است. اگر قرار باشد نوری جذب ماده‌ای شود باید موقعیت جذب ماده شناسایی شود و سپس بررسی شود که با جذب نور چه اتفاقی می‌افتد. مهم این است که ببینیم اگر ماده در چند ناحیه طول موجی جذب دارد، جذب هر یک از آن‌ها چه تفاوتی با دیگری دارد. بر اساس این مطالعات کاربردهای متنوعی ایجاد می‌شود که می‌توانید در مورد آن‌ها فکر کنید.

 

سوال، نکته و پیشنهاد:

  • چطور چشم ما فقط با سه نوع گیرنده، این همه تنوع رنگ را می‌بیند؟
  • چرا معمولا چشم ما تحت تابش نورهای رنگی که از فیلتر عبور کرده است، نسبت به استفاده از لیزر متفاوت می‌بیند.
  • ارتباط این جذب با اطلاعات ناشی از ساختار کوانتمی ماده را بررسی کنید.
  • چطور با دیدن یک جسم و حتی با مشاهده رنگ آن می‌توانیم اطلاعاتی از ساختار کوانتمی ماده بدست آوریم؟

 

ایده‌پردازی:

  • می‌توانید اثر استفاده از نورهای رنگی در گلخانه‌ها یا فضاهای دیگر را بررسی کنید و پس از آشنایی با عملکرد نورهای رنگی، در زمینه‌های دیگر برای استفاده از نور رنگی یا لیزر ایده بدهید.
  • می توانید بر اساس اطلاعات بدست آمده از میوه‌ها و سبزیجات به ویژگی‌های آن دست یابید.
  • می‌توانید ایده‌های دیگران را مرور کنید و با تمرین ایده‌پردازی، به خلق ایده خود بپردازید.

 

آزمایش های مرتبط:

 

بیشتر بدانید:

 

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با