پاشندگی نور

پرسش:

در مورد عملکرد قطعه سی دی به عنوان عنصر پاشنده توضیح دهید.  

پاسخ:

ابتدا بهتر است کمی با روش‌های پاشندگی نور آشنا شویم. دو روش برای پاشنده کردن یا پاشش نور برای جداسازی رنگ‌های مختلف نور خیلی متداول است.

اول استفاده از منشور و بکارگیری ویژگی مهم محیط‌های شفاف مثل شیشه که نور در هر طول موج یا رنگی ضریب شکست یا سرعت متفاوتی متناسب با آن طول موج دارد به نحوی که نور در محیط غلیظ‌تر یا با ضریب شکست بیشتر سرعت کمتری پیدا می‌کند و هر چه طول موج کوتاه‌تر باشد این کاهش سرعت بیشتر خواهد بود. بدین ترتیب طبق قانون اسنل هر طول موج بر اساس ضریب شکستش با زاویه خاص خودش در منشور شکست پیدا می‌کند و با تکرار این جدایی در سطح دیگر منشور، رنگ‌های مختلف از هم جدا می‌شوند. در این حالت نور آبی شکست بیشتری را نسبت به نور قرمز تجربه می‌کند.

دوم استفاده از توری پراش است. شاید با توصیف دو شکاف یانگ ساده‌تر شیوه جداسازی رنگ‌ها بر اساس تداخل و سپس پراش را متوجه شویم. در دو شکاف یانگ اگر نور آبی به آن بتابد فرانژ وسط آبی و در فاصله‌ای فرانژ دیگری در دو طرف دیده می‌شود که نتیجه اختلاف راه یک طول موج کامل بین دو باریکه خروجی از دو شکاف است. برای نور قرمز که طول موج بلندتری دارد این شرط تداخل سازنده، به ازای اختلاف راه یک طول موج در فاصله بیشتری ایجاد می‌شود و بدین ترتیب رنگ‌ها جدا می‌شوند. با افزایش تعداد شیارها، توری پراش ساخته می‌شود که شرایط تداخل دقیق‌تر می‌شود. در این حالت توری مثل منشور ولی با جهت عکس عمل می‌کند و نور قرمز در فاصله دورتری نسبت به آبی جدا می‌شود.

سی دی نیز از تعداد زیادی دایره‌های متحدالمرکز نزدیک به هم برای نوشتن داده تشکیل شده است. هر ساختار دوره‌ای مثل سی دی یا خط‌های نزدیک به هم در واقع نقش توری پراش را بازی می‌کند و بدین ترتیب سی دی هم عملکرد توری پراش را پیدا می‌کند. البته خط‌های موازی در فاصله کم مستقیم به نظر می‌آیند ولی در طول بلندتر انحنا دارند که در تفکیک رنگ‌ها اثر می‌گذارد.