آیا سایه نور از یک جسم، مرز دقیقی دارد؟

پراش نور از لبه

مقدمه:

دست خود را رو به یک منبع نور گرفته و انگشتانتان را به آرامی به یکدیگر نزدیک کنید. درست قبل از اینکه انگشت‌ها همدیگر را لمس کنند، یک هاله تیره رنگ میان آن‌ها مشاهده خواهید کرد که در اثر پراش نور از لبه انگشت‌ها ایجاد شده است.

همینطور هنگام مشاهده نور از یک روزنه و یا وقتی نوری که بر لبه­ای تیز فرود آمده، نیز شاهد پدیده پراش هستیم. علی‌رغم ظاهر ساده این تجربیات روزانه، پدیده پراش یکی از مباحث مهم علم نور و نتیجه موجی بودن آن است و کاربردهای زیای دارد.

هدف:

پدیده پراش یکی از نتایج مهم موجی بودن نور است و برای مشاهده دقیق و مطالعه آن می­توان از لیزر استفاده کرد. در این آزمایش قصد داریم با تاباندن نور لیزر به لبه چاقو یا تیغ، پراش نور از لبه یک جسم تیز را مشاهده و بررسی کنیم.

 

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

می‌خواهیم با استفاده از لیزر پراش نور از لبه یک تیغ تیز را بررسی کنیم. برای مشاهده پراش پرتو از لبه تیز یک تیغ، به اقلام زیر نیاز داریم:

 

آزمایش:

  • ابتدا عدسی لیزر را بردارید یا به آن یک عدسیواگرا اضافه کنید تا نور لیزر گسترده شود.
  • صفحه کاغذ را به عنوان پرده پشت لیزر قرار دهید تا نور لیزر بدون هیچ تغییری روی پرده بیفتد.
  • لبه تیز تیغی را روی یک نگهداره نصب کرده و نور لیزر را به آن بتابانید.تاریک بودن محل آزمایش، تاثیر بسزایی در مشاهدات شما خواهد داشت.

  • اگر با دقت به طرحی که روی پرده ایجاد می‌شود، توجه کنید، مشاهده خواهید کرد که به جای تشکیل سایه کامل، طرحی شامل خطوط بسیار باریک روشن و تاریک موازی با لبه تیغ روی پرده شکل گرفته است. این خطوط را فریز یا فرانژ یا نوار، و طرح ایجاد شده را نقش پراش می‌نامند.

  • آزمایش را با تغییر فاصله لیزر تا پرده و با تغییر فاصله تیغ تا لیزر و تغییر هر دو تکرار کنید. این آزمایش‌ها را با لیزر بدون واگرایی نیز تکرار و نتایج را بررسی کنید.

 

آزمایش (پیشرفته‌تر):

  • می‌توانید دو تیغ را در مقابل هم قرار دهید و با تنظیم فاصله و نزدیک کردن آن‌ها به هم، نتیجه را مشاهده کنید.

 

کاربرد:

پراش از لبه شروعی برای مطالعه اثرات دیگر پراش مثل پراش از شیار و پراش از توری و دیگر نقش‌ها است که هر یک کاربردهای زیادی دارند. هر مانع ریز ساختاری در مقابل نور، نقشی ایجاد می‌کند که نقش پراش نامیده می‌شود و رابطه مهمی با مانع دارد که در کارهای محاسباتی نیز کاربرد دارد.

 سؤال، پیشنهاد و نکته:

  • دقت کنید، اگر پراش از لبه را در نظر بگیریم، چه توزیع شدتی را می‌توانیم مشاهده کنیم. نوار اول روشن است که پهنای بیشتری هم دارد و پس از آن تعدادی نوار تاریک و روشن دیگر مشاهده می‌شود. اگر لبه تیغ دیگری در مقابل تیغ اول قرار گیرد می‌توانیم تصور کنیم که این دو طرح پراش ِ نزدیک هم، می‌توانند نقش پراش یک شیار یا یک روزنه را ایجاد کنند.
  • اگر دو تیغ را به هم نزدیک کنیم نوار مرکزی نقش پراش، ابتدا متناسب با کاهش فاصله دو تیغ کاهش می‌یابد ولی با کاهش بیشتر، شروع به افزایش می‌کند. این رفتار وارونه را در بسیاری مسائل اپتیک و فیزیک شاهد هستیم و به نوعی بیانگر رابطه فوریه‌ای بین آن‌هاست.

 

 آزمایش‌های 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