فصل ۲ ،‌نور ،‌رنگ ، بینایی

دیدن :
برای آن که جسمی دیده شود، باید از آن جسم نور به چشم برسد. بنابراین جسم یا باید از خودش نور تابش کند و یا نورهایی که بر آن تابیده شده است، به طرف چشم بیننده بازتاب دهد.
جسم هایی مانند شمع روشن، لامپ روشن یا یک قطعه چوب شعله ور از خود نور تابش می کنند. به این اجسام که از خود نور تابش می کنند منیر یا چشمه ی نور می گویند. اما جسم هایی مانند میز، صندلی،‌تخته ی کلاس و … از خود نوری تابش نمی کنند، بلکه نوری را که از چشمه های نور به آن ها تابیده است به طرف چشم ما باز می گردانند که در نتیجه ما می توانیم آنها را ببینیم. به این جسم ها غیر منیر می گویند.

تمرین کنید ص ۲۳
در جدول زیر نامه چند جسم نوشته شده است. مشخص کنید که کدامیک چشمه نور (منیر) و کدام یک غیرمنیر است؟

نور به خط راست منتشر می شود.

دانستیم که برای دیدن یک جسم باید از آن جسم نور به چشم ما برسد. به همین دلیل حتی اگر جسمی در مقابل ما باشد ولی نوری که از آن می تابد به چشم ما نرسد دیده نمی شود.
تجربه های روزانه ما نشان می دهد که نور به خط راست منتشر می شود. برای مثال، مسیر پرتوهای نور خورشید وقتی از پنجره به درون اتاق می تابد، یا از لابه لای شاخ و برگ درختان انبوه و بلند به زمین می رسد و یا از سوراخ یک سقف می تابد، نشانگر این است که نور به خط راست منتشر می شود.
هنگام رسم شکل، مسیر نور را با خط های جهت دار نشان می دهند و به هر یک از آن شعاع یا پرتو نور می گویند. یک باریکه ی نور را می توان مجموعه ای از پرتوهای نور دانست.

تشکیل سایه :

وقتی نور به جشم های غیرمنیر می تابد،چه روی می دهد به جسم هایی که نور از آن عبور می کند جسم شفاف و به جسم هایی که نور از آن ها عبور نمی کند جسم کدر می گویند.
وقتی پرتوهای نور به یک جسم کدر، که در مقابل صفحه ای قرار دارد، می تابد در پشت جسم برروی صفحه قسمت تاریکی ایجاد می شود که سایه نام دارد.

خورشید گرفتگی و ماه گرفتگی :

عکس زیر :‌خورشید گرفتگی سال ۱۳۷۸ در ایران را نشان می دهد.

برای نشان دادن خورشید و ماه گرفتگی می توان از دستگاه شبانه روز استفاده نمود.
دستگاه شبانه روز، چگونگی ماه گرفتگی و خورشید گرفتگی را به خوبی نشان می دهد.

می دانید که کره ماه به دور زمین می گردد و ماه و زمین نیز با هم به دور خورشید می گردند. خورشید چون از خودش نور تابش می کند یک چشمه ی نور است. در حالی که ماه و زمین جسم های غیرمنیر هستند و نورخود را از خورشید می گیرند.
هر گاه در چرخش ماه به دور زمین، و هر دو به دور خورشید،‌مرکزهای آن سه (ماه ، زمین،‌خورشید) روی یک خط راست واقع شود به طوری که ماه در وسط باشد،‌ماه جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه آن روی زمین می افتد. در نتیجه کسانی که در سایه ماه قرار دارند،‌خورشید را تاریک می بینند. در این صورت می گوئیم خورشید گرفتگی رخ داده است. حال اگر زمین ماه و خورشید واقع شود. زمین جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه ی آن روی ماه می افتد و آن را تاریک می کند. در این صورت می گوئیم ماه گرفتگی رخ داده است.

بازتاب نور :

برگشت نور از سطح یک جسم را بازتاب نور می نامیم.
اگر سطح اجسام را با دست لمس کنیم ، بعضی را صاف و بعضی را ناصاف حس می کنیم،‌اجسام صاف را هم اگر در زیر ریزبین (میکروسکوپ) مشاهده کنیم، آن ها را ناصاف و دندانه دار می بینیم.

اینکه می توانیم تصویر جسمی را درون سطح های صافی مثل شیشه و آینه، ببینیم به دلیل بازتاب منظم نور در آن هاست، در حالی که درون سطح های ناصاف، تصویری دیده نمی شود.

فکر کنید :‌ص ۲۷
در هنگام روز،‌در اتاق هایی که پنجره دارند، معمولاً چراغ روشن نمی کنیم. با وجود این اشیای داخل اتاق را می بینیم.علت را توضیح دهید.

چون نور چشمه ی نوری که به اجسام غیرمنیر تابیده بازتاب پیدا کرده و به چشم ما می رسد و در نتیجه اجسام غیرمنیر دیده می شوند.

قانون بازتاب نور:

بازتاب پرتوهای نور از سطح یک جسم همواره از قاعده معینی پیروی می کند که به آن قانون بازتاب نور گفته می شود. برای آشنایی با این قانون باید آزمایش کنید. در بازتاب نور از سطح یک جسم، همواره زاویه ی تابش و بازتاب برابرند.

تصویر در آینه تخت

تصویر یک جسم در آینه، مانند همان جسم است.

سطح آینه ی تخت صاف و صیقلی است. آینه ی تخت یک قطع شیشه است که پشت آن را نقره یا جیوه اندود کرده اند به همین دلیل می تواند نور را بازتاب دهد. بازتاب نور از سطح آینه تخت منظم است.
وقتی جسمی جلوی تخت آینه ی تخت قرار می گیرد، پرتوهای نور از هر نقطه آن به آینه می تابد. این پرتوها پس از بازتاب از آینه به چشم می رسند. در ظاهر به نظر می رسد، که این پرتوها از محل برخورد آنها در پشت آینه وارد چشم شده اند و در نتیجه، تصویری شبیه به جشم در پشت آینه بوجود آورده اند در حالی که می دانیم در پشت آینه چیزی وجود ندارد، به همین دلیل می گوئیم تصویر در آینه تخت، مجازی است.

مشاهده کنید : ص ۳۰
روبروی یک آینه تخت بایستید و به تصویر خود در آینه نگاه کنید. اکنون دست چپ خود را بلند کنید. تصویر کدام دست خود را بلند می کند؟ تفاوت شما با تصویرتان چیست؟ نتیجه را پس از بحث در گروه به کلاس گزارش دهید.
تصویر دست راست بالا می رود. بدن ما یک جسم حقیقی است اما تصویر مجازی است و وجود خارجی ندارد.

آینه های کروی :

اندازه تصویر یک جسم در آینه ی تخت با اندازه ی خود جسم برابر است. نوع دیگر از این آینه وجود دارد که تصویر جسم در آن ها، گاهی از خود جسم بزرگتر است. شکل زیر، نمونه ای از این دو آینه و تصویر که در آن ها تشکیل می شود را نشان می دهد.

کانون آینه :

شکل زیر طرح فعالیتی را که شما انجام داده اید نشان میدهد. نقطه F ‌محل تشکیل تصویر خورشید است که آن را کانون آینه می گویند. در این شکل قمستی که سایه زده شده پشت آینه است. تصویر در آینه های کوژ، همواره کوچکتر از جسم و مجاز است. یعنی درون آینه دیده می شود اما آینه های کاو می توانند از یک جسم هم تصویر مجازی و هم تصویر حقیقی ایجاد کنند. تصویر مجازی در درون آینه دیده می شود. اما تصویر حقیقی، بیرون آینه روی یک صفحه تشکیل می شود. تشکیل تصویر حقیقی یا مجازی،‌بستگی به فاصله ی جسم از آینه ی کاو دارد.

شکست نور :

وقتی نور به جسم می تابد، مقداری از آن بازتاب می کند و ممکن است مقداری از آن نیز از جسم عبور کند.

اما جسم های شفاف مانند هوا، شیشه ، آب ، طلق های پلاستیکی نور را به خوبی از خود عبور می دهند. نور در یک محیط معین در مسیر مستقیم حرکت می کند. در این حالت اگر در مسیر نور یک قطعه جسم شفاف عمود در مسیر نور قرار گیرد،‌مسیر نور در هنگام عبور از جسم هم چنان مستقیم خواهد بود. اما اگر نور در مسیر خود، با زاویه ای دیگر به یک جسم شفاف مثلاً شیشه برخورد کند. هنگام ورود به شیشه مسیر حرکتش مقداری کج می شود. به این پدیده شکست نور می گویند. چون در اگر مسیر حرکت نور را در این حالت رسم کنیم به صورت یک خط شکسته خواهد بود.

دانستید که نور در یک محیط بطور مستقیم حرکت می کند، به همین دلیل وقتی شما عقب می روید دیگر نور نمی تواند از سکه به چشم شما برسد و آن را نمی بیند،اما وقتی در کاسه آب می ریزید، نوری که از سکه می آید، هنگام خروج از آب ورود به هوا،‌مسیرش کج می شود و به چشم شما می رسد در نتیجه می توانید سکه را ببیند.

منشور :

منشور قطعه ای به شکل مقابل است از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک بی رنگ ساخته می شود. وقتی پرتوهای نور به یکی از دیواره های منشور برخورد می کند و به آن وارد می شود در اثر پدیده ی شکست مسیرش تغییر می کند. این پرتو هنگام خروج از دیواره ی دیگر منشور نیز، دوباره دچار تغییر مسیر می شود.
حال اگر نوری که به منشور می تابد، نور سفید یعنی نور خورشید باشد که از رنگ های مختلفی تشکیل شده است. پاشیده (تجزیه) می شود. علت این پدیده آن است که میزان شکست نورهای رنگی مختلف ، با هم یکسان نیست. برای مثال،‌ نور بنفش بیشتر و نور سرخ کمتر از همه رنگ های نور تغییر مسیر می دهد. به این ترتیب رنگ های مختلف نور به هنگام عبور از منشور از هم جدا می شوند. به این پدیده پاشیده شدن می گویند.

عدسی ها :

اگر دو منشور را مطابق شکل به هم بچسبانیم و بعد آن سطح آن را به صورت خمیده تراش دهیم. به چه شکلی در می آید؟
به این شکل جدید عدسی می گوئیم . عدسی هم مانند منشور می تواند جهت پرتوهای نور را تغییر دهد. همین امر سبب می شود اجسام از پشت عدسی به صورتی متفاوت دیده شوند. ذره بین یک نوع عدسی است.
در ساخت بسیاری از ابزارهای نوری، مانند دوربین های عکاسی، دوربین های شکاری، پروژکتورها و … از عدسی همگرا استفاده می شود. نوعی دیگر از عدسی نیز وجود دارد که به آن عدسی واگرا یا کاو گفته می شود. این نوع عدسی به اندازه عدسی همگرا کاربرد ندارد اما در ساخت عینک ها از آن استفاده ی بسیاری می شود. تصویر همه اجسام از پشت عدسی واگرا کوچکتر از خود جسم است و به صورت مستقیم ( و نه وارون) دیده می شود.

اطلاعات جمع آوری کنید. ص ۳۸
تعدادی عینک طبی را بررسی کنید و بگوئید که آیا عدسی آن ها واگراست یا همگرا . از چه روشی برای تعیین واگر یا همگرا بودن عدسی استفاده می کنید؟
برای تعیین محدب یا مقعر بودن عدسیها راههای مختلفی وجود دارد
۱ – آنها را در مقابل نور قرارداده هر کدام نور را متمرکز کنند محدب،‌هر کدام پراکنده کنند ،‌مقعر.
۲ – در عدسی های مقعر تصویر همیشه کوچکتر و مستقیم اما در محدب این طور نیست. تصویر بزرگتر است.
۳ – هر کدام بر روی پرده تصویر تشکیل دهند محدب هستند.

پرسش و پاسخ متن فصل دوم :
۱ – نور چیست؟ غیر از نور دو صورت دیگر انرژی که مانند نور عمل می کنند نام ببرید.

نور صوتی از انرژی است که از منبع تولید جدا شده و با سرعت بسیار زیاد در فضا منتشر می شود. امواج رادیویی، اشعه X

2 – چرا اجسام غیرمنیر دیده می شوند؟

زیرا نوری که از چشمه ی نور به آنها برخورد می کند پس از بازتاب به چشم ما می رسد

۳ – چند دلیل بیان کنید که نور در خط مستقیم سیر می کند؟

الف) ایجاد سایه
ب) پدیده خسوف و کسوف
ج) مشاهده ی باریکه نور از یک روزنه
ج) پشت سر خود را نمی توان دید

۴ – در چه اجسامی بازتاب نور بیشتر و در چه اجسامی کمتر است؟

در اجسامی که سطح صاف و براق دارند، بازتاب نور بیشتر است و در اجسامی که سطح تیره و ناصاف دارند بازتاب کمتر است.

۵ – علت شکست نور چیست؟
تغییر در سرعت نور در محیط های مختلف است

۶ – منظور از طیف نور چیست و طیف نور سفید شامل چند رنگ است؟
نورهای رنگی حاصل از پاشیدگی نور توسط منشور را طیف می گویند. هفت رنگ

۷ – دو نوع عدسی را نام برده و کدام نور را متمرکز می کند؟
عدسی محدب – عدسی مقعر و عدسی محدب نور را متمرکز می کند.