__اپتیک موجی (Wave Optics)__
__فهرست مقالات موجی__
__مباحث علمی__ |
__مباحث کاربردی و تجربی__
|
((خاصیت دوگانگی نور)) |
((فیبر نوری)) |
((ماهیت الکترومغناطیسی نور)) |
((سنگ شکن لیزری)) |
((امواج الکترومغناطیسی)) |
((آندوسکوپی)) |
((برهم نهی امواج)) |
((دوربین عکاسی)) |
((حرکت نوسانی)) |
((ستاره هیدروژنی)) |
((همدوسی نور)) |
((آینه لوید)) |
((موج نوری)) |
((تداخل سنج مایکلسون)) |
((سرعت نور)) |
((تداخل سنج فابری پرو)) |
((اختلاف فاز)) |
((فیلتر تداخلی)) |
((سرعت فاز)) |
((تیغه نیم موج)) |
((موج عرضی)) |
((تیغه ربع موج)) |
((موج طولی)) |
((تاخیر انداز همسانگرد فاز)) |
((جبهه موج)) |
((آینه چندلایه ای)) |
((انتشار موج)) |
((لایه ضد بازتابش)) |
((موج تخت)) |
((پلاروید)) |
((موج سینوسی)) |
((منشور نیکول)) |
((موج کروی)) |
((کریستال دوشکستی)) |
((موج استوانه ای)) |
((کریستال دای کروئیک)) |
((مشخصه محیط نوری)) |
((توری فرنل)) |
((گروه موج)) |
((اجزای موجی)) |
((تداخل نوری)) |
((دستگاههای موجی)) |
((نظریه هویگنس)) |
((توری)) |
((پراش توری)) |
((فیزیک لایه نازک)) |
((پدیده دوپلر نوری)) |
((تجزیه گر نورs)) |
((پهن شدگی دوپلری)) |
((آزمایش فرانک- هرتز)) |
((بردار موج)) |
((روشهای قطبش نور)) |
((بردار پوئنتینگ)) |
((تداخل با دو شکاف یانگ)) |
((نور قطبیده)) |
((تداخل با دو منشور فرنل)) |
((قطبش)) |
((تداخل با دو آینه فرنل)) |
((دریچه بروستر)) |
((تعیین سرعت ستارگان با اثر دوپلر|تعیین سرعت ستارگان)) |
((قطبش خطی)) |
((اندازه گیری طول موج با تداخل سنج مایکلسون|کاربرد تداخل سنج مایکلسون)) |
((قطبش دایروی)) |
((تعیین ضریب شکست با تداخل سنج مایکلسون|تعیین طول موج با تداخل سنج)) |
((قطبش بیضوی)) |
((نحوه ساخت لایه نازک)) |
((موج قطبی p)) |
((نحوه ساخت توری)) |
((موج قطبی s)) |
|
((قوانین اسنل)) |
|
((بازتاب موج)) |
|
((شکست موج)) |
|
((اصل استقلال انتشار امواج)) |
|
((شرایط تداخل)) |
|
((تداخل سازنده)) |
|
((تداخل ویرانگر)) |
|
((راه نوری)) |
|
((همدوسی زمانی نور)) |
|
((همدوسی فضایی نور)) |
|
((طول همدوسی)) |
|
((محور نوری کریستال)) |
|
((معادلات ماکسول)) |
|
((معادله موج)) |
|
((ضابطه رایله)) |
|
((پراش فرنل)) |
|
((پراش فرانهوفر)) |
|
((پراش در تک شکاف)) |
|
((پراش در دو شکاف)) |
|
|
|
|
|
!نگاه اجمالی
از ((مکانیک کوانتومی)) میدانیم که ((پلانک)) و به تبع او ((انیشتین)) نشان دادند که ((نور)) از ذراتی به نام ((فوتون)) تشکیل شده است. بنابراین نور علاوه بر ((خاصیت موجی نور|خاصیت موجی)) که قبلا شناخته شده بود، دارای ((خاصیت ذرهای نور|ماهیت ذرهای)) نیز میباشد. همچنین میدانیم که ((اصل مکملی نور)) مانع از این میشود که در یک مورد خاص بتوانیم هر دو حالت موجی و ذرهای را بطور همزمان در نظر بگیریم. به عنوان مثال ، اگر بخواهیم ((تداخل نور|تداخل)) یا ((پراش نور)) را مورد بحث قرار دهیم، بهتر است که نور را به صورت موج در نظر بگیریم. بر این اساس ((اپتیک|نورشناسی)) را که بر اساس ماهیت موجی نور بنا شده است، اپتیک موجی میگویند.
!پیشگامان نظریه موجی نور
((نیوتن)) از جمله افرادی بود که با ((نظریه موجی نور)) شدیدا مخالف بود و این مخالفت بیشتر از آن جهت بود که نمیدانست چگونه ممکن است ((انتشار مستقیم الخط نور)) توجیه شود. اما مردی که با بحثهای نیوتن در مورد جنس و طبیعت نور مخالف بود و عاقبت هم نظریه او پیروز شد، فیزیکدان هلندی ، ((هویگنس|کریستیان هویگنس)) بود. هویگنس به دلایلی که در قسمت اول کتاب خود به نام مبحث نور به خوبی خلاصه شده است، ترجیح میداد که نور را به جای آنکه پرتوی از ذرات تندرو بشمارد، مانند امواجی در نظر بگیرد که در محیطی که فضا را پر کرده است، انتشار پیدا میکنند. مدت بسیار درازی طول کشید تا نظریه موجی هویگنس در مورد ((نور)) ، با وجود برتری ظاهری آن بر نظریه نیوتن ، پیروز شود.
دلیل این امر به خاطر شخصیت بزرگ نیوتن در میان معاصرانش و ناتوانی هویگنس در تکمیل نظریاتش با دقت ریاضی کافی بود. از این رو موضوع جنس و ((ماهیت نور)) مدت یک قرن معلق ماند، تا اینکه در سال 1800 یک فیزیکدان انگلیسی به نام ((یانگ|تامسن یانگ)) (Yong) ، توانست ((پدیده حلقههای نیوتن)) را بر مبنای خاصیت موجی نور توضیح دهد. کارهای یانگ و معاصر فرانسویش ، ((فرنل|اوگوستن فرنل)) (Fresnel) صحت و اعتبار نظریه موجی نور را به طرز قاطعی برقرار ساختند و به این ترتیب ، هویگنس بعد از مرگ نیوتن در استدلال فرضیههای تمام دوران زندگی خویش موفق شد.
!پدیدههای بارز اپتیک موجی
*__((دوپلر نوری|پدیده دوپلر نوری))__:
اگر چشمه و گیرنده ((فیزیک امواج)) نسبت به یکدیگر حرکت داشته باشند، ((فرکانس|فرکانس موج دریافتی)) ، با حالتی که این دو نسبت به هم حرکت نداشته باشند، متفاوت خواهد بود. این پدیده معروف اولین بار در مورد ((امواج صوتی)) به وسیله ((دوپلر)) بررسی شد. اما در آزمایشگاه ، اندازهگیری ((جابجایی دوپلری|جابجایی دوپلری فیزیک امواج نورانی)) به کمک نور گسیلی از باریکههای اتمی که در آن اتمها سرعت زیادی دارند، امکان پذیر است. ((فیزو)) از اولین افرادی بود که این پدیده را در مورد فیزیک امواج نورانی بررسی کرد. به این دلیل ((اثر دوپلر)) در نور به نام ((دوپلر نوری|پدیده دوپلر فیزو)) هم معروف است. جابجایی دوپلری خطوط طیفی در ((نجوم)) کاملا شناخته شده است. از این پدیده برای ((اندازه گیری سرعت حرکت اجرام آسمانی)) استفاده میشود.
*__((تداخل|پدیده تداخل))__:
در این پدیده نور حاصل از یک ((چشمه نور)) بر روی صفحهای که دارای دو سوراخ کوچک است تابیده میشود. پرتوهای نوری خارج شده از شکافها در پشت صفحه با هم تداخل انجام میدهند. در نقاطی که تداخل ، سازنده باشد، نقاط روشن و در نقاطی که تداخل ، ((تداخل نور| ویرانگر)) باشد، نقاط تاریک دیده میشود.
*__پدیده پراش__:
اگر نور تولید شده به وسیله یک چشمه بر روی صفحهای که بر روی آن شکافی قرار دارد، تابیده شود، در این صورت ، پرتوها از لبههای شکاف بازتابیده میشوند، که این پدیده را ((پراش نور)) میگویند
!کاربردهای اپتیک موجی
*__موجبرهای نوری__:
یکی از کاربردهای متعدد علمی ((بازتابش داخلی کلی)) ، گذراندن نور از تارهای کوچک پیوسته ((موجبر)) است. دستهای از این تارها را میتوان به اندازهای نرم ساخت که تا حد معینی خمش را تحمل کنند. تاری را که از استوانه ((مواد عایق|دیالکتریک)) جامدی تشکیل شده است و درون محیطی با ((ضریب شکست)) کمتر از خود قرار دارد، در نظر میگیریم.
اگر نور در جهت کلی محور تار به آن نزدیک شود و زاویه فرودی روی دیواره ، نامساوی و یا بزرگتر از ((زاویه حد)) باشد، نور در تار محبوس خواهد شد. ((نور تکفام)) از درون تارهای بسیار نازک یکنواخت که قطر آنها حدود چند میکرون است ، با مد مشخص حرکت میکند. در این حالت ما ((موجبر نوری)) داریم. این وسیله در ((مخابرات نوری)) (با ((نور لیزر))) ، داده پردازی و کاربردهای دیگر حائز اهمیت است.
*__((اندازهگیری قطر ستارگان))__:
چون فاصله ستارگان از زمین زیاد است، قطر ظاهری آنها خیلی کم است و از یک صدم ثانیه کمانی هم تجاوز نمیکند. بنابراین ((نور همدوس|پهنای همدوسی عرضی)) نور یک ستاره که از زمین رصد میشود، حدود چندین متر است. یکی از روشهای تعیین قطر زاویهای یک چشمه دور ، استفاده از یک ((آزمایش تداخل دوشکاف یانگ|آرایش تداخلی دوشکافی)) است که در آن بتوان فاصله دو شکاف را تغییر داد.
((مایلکسون)) اولین کسی بود که برای تعیین قطر ستارگان از روش تداخل سنجی استفاده کرد (((تداخل سنج نجومی مایکلسون))). وی برای افزایش فاصله میان شکافها ، از چند ((آینه)) استفاده کرد. یکی از بزرگترین ستارگانی که قطر زاویهای آن اندازهگیری شد، __ستاره Betelgeuse__ بود
!نقش اپتیک موجی در زندگی
از اپتیک موجی در ساختن انواع ((عینک آفتابی|عینکهای ضد آفتاب)) استفاده میگردد. در مکانیزم ساخت این عینکها از ((قوانین اسنل|قوانین بازتابش و شکست نور)) استفاده میشود. این عینکها بگونهای ساخته میشوند که از برخورد ((نور خورشید|نور خیره کننده خورشید)) در روزهای آفتابی جلوگیری کند. البته نقش اپتیک موجی در زندگی انسان فقط به همین مورد ختم نمیشود، بلکه در ساخت ((انواع آینه)) ، چراغ خودروها ، ((انواع لیزر)) ، ((انواع ردیاب)) و غیره از ((قوانین اپتیک موجی)) استفاده میشود.
