1401/01/26

پرسش:

چرا نور لیزر در آب معمولی و مقطر دیده نمی شود، اما وقتی در آب چند قطره مایع ظرفشیویی بریزیم می توان خط نور را در آن دید؟

پاسخ:

این پرسش هرچند به نظر ساده می آید ولی بسیار پیچیده است. در مشاهدات روزمره ما مرتب با چنین پدیده ای سروکار داریم. مثلا ستون نوری که در بازار از روزنه سقف دیده می شود از همین نوع است. یا وقتی در هوای مه آلود یا غبارآلود مسیر چراغ خودرو را می بینیم. در مورد لیزر هم برخی فروشگاهها برای تبلیغات گاهی لیزری را به سمت هوا می تابانند و یا از همین لیزرهای سبز ستاره شناسان برای نشان دادن اجرام آسمان بخاطر دیده شده خط نور استفاده می کنند.

اینکه خط نور و کلی تر مسیر تابش نور دیده می شود نتیجه پراکنده شدن نور توسط ذرات پراکننده است. پراکندگی نور بحث مفصلی است که می توان در سطوح مختلف در مورد آن بحث کرد و شاید گاهی به مباحث پیچیده یا حتی حل نشده بر بخوریم.

برگردیم به پرسش شما، اگر نور در آب مقطر بدون هیچ املاح و ذرات معلقی بتابد، نباید مسیر نور را ببینیم ولی آب معمولی ذرات معلق زیادی دارد و در اطاق تاریک قطعا قادر به دیدن مسیر نور و حتی ذرات معلق خواهیم بود. با اضافه کردن مایع ظرفشویی یا شیر کم چرب یا مواد از این قبیل، به خوبی شاهد مسیر نور خواهیم بود. البته باید مقدار ماده افزودنی خیلی کم باشد وگرنه نور همان ابتدا پس از نفوذ کمی در مایع، آنقدر دچار پراکندگی می شود که دیگر انتشار مستقیم آن را نمی بینیم. البته در اطاق تاریک ما شاهد روشن شدن کل ظرف خواهیم بود ولی در مسیر مستقیم تابش نور لیزر، دیگر نور متمرکزی بیرون نمی آید.

پراکندگی نور در چنین محیطی به عوامل زیادی از جمله جنس، اندازه، شکل و دیگر مشخصات ذرات پراکننده بستگی دارد. مثلا اگر اندازه ذرات خیلی ریز باشند پراکندگی نور با رنگهای مختلف فرق می کند و نور آبی بیشتر از قرمز پراکنده می شود. همچنین پراکندگی بستگی به جنس ذرات هم دارد مثلا اگر در آب چند قطره شیر اضافه کنید پراکندگی متفاوت خواهد بود نسبت به وقتی که به آن چند قطره چای اضافه کنید. در واقع چای با جذب و به صورت موانع ریز، نور را پراکنده می کند ولی شیر با عبور نور از ذرات چربی و شکست در داخل آن، نور را پراکنده می کند.

نظریه های مختلفی برای انواع پراکندگی طرح شده و روابط جامعی بر اساس مدل اپتیک هندسی و الکترومغناطیس مدون شده است. از جمله انواع پراکندگی می توان پراکندگی ریلی، که از ذرات ریز است و مسئول آبی بودن آسمان است و پراکندگی که از ذرات درشت تر است و مسئول سفیدی ابرهاست می توان اشاره کرد.