مقدمه

خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم.

ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

انسانهای اولیه و انرژی خورشیدی

انسان از زمانهای دور از نور و گرمای خورشید استفاده می‌کرده است. هزاران سال قبل ، انسانهای نخستین آموختند که چگونه پوست حیوانات و گیاهان خوردنی را زیر نور خورشید خشک کنند. آنها کم کم فهمیدند که اگر غار محل زندگیشان رو به آفتاب باشد، در ماههای سرد زمستان گرم می‌ماند. اکنون نیز مردم خانه‌های خود را رو به آفتاب می‌سازند تا از نور و گرمای آن استفاده کنند. در سراسر دنیا کشاورزان می‌دانند که محصولات در شیبهای آفتابگیر بهتر رشد می‌کنند. آنها محصولات کشاورزی و گوشتهای مختلف را زیر نور خورشید خشک می‌کنند تا فاسد نشوند.

کاربردهای انرژی خورشیدی

حدود 300 سال قبل، یک دانشمند سوئیسی آب گرمکنی ساخت که با استفاده از انرژی خورشید آب را گرم می‌کرد. این آب گرمکن ، جعبه‌ای چوبی بود که در شیشه‌ای و کف سیاه و تیره داشت. قسمت سیاه ، گرمای خورشید را می‌گرفت و آب را گرم می‌کرد و دمای آن را به حدود 88 درجه سانتیگراد می‌رساند. حدود دویست سال قبل نیز در فرانسه از پرتوهای خورشید برای جوش آوردن آب یک دیگ بخار استفاده شد. بخار دیگ ، یک دستگاه چاپ را به کار می‌انداخت. از این دستگاه برای چاپ روزنامه استفاده می‌کردند.

انرژی که از خورشید بدست می‌آید، نیروی خورشیدی نامیده می‌شود. با استفاده از باتری خورشیدی می‌توان این انرژی را جمع آوری و ذخیره کرد. باتریهای کوچک با سیمهای ظریف پوشانده شده‌اند. این سیمها برق تولید شده بوسیله نور خورشید را می‌گیرند و به دستگاه مورد نظر می‌رسانند. از باتریهای خورشیدی برای بکار انداختن دستگاههای کوچکی مثل ساعت و ماشین حساب استفاده می‌شود. در جاهای دور افتاده‌ای که برق وجود ندارد و آفتاب نیز درخشان است، با استفاده از تعداد زیادی باتری خورشیدی می‌توان وسیله‌های بزرگتری مثل تلویزیون را روشن کرد.

مشکلات استفاده از انرژی خورشیدی

دستگاههای برقی بزرگ را نمی‌توان به راحتی با نیروی خورشید روشن کرد، این دستگاهها برق زیادی مصرف می‌کنند که برای تولید آن باید تعداد زیادی باتری خورشیدی را بکار گرفت. علاوه بر آن برای قراردادن باتریها در هوای باز و رو به خورشید ، بام یا زمین بزرگی لازم است. مشکل دیگر آن است که خورشید همیشه نمی‌تابد. مثلا با غروب خورشید شب از راه می‌رسد و در زمستان نیز خیلی وقتها خورشید پشت ابرهایی که آسمان را می‌پوشانند پنهان می‌شود. در این زمانها ، انسان انرژی خورشید را بیش از هر زمان دیگری نیاز دارد، زیرا هوا سرد است. پس باید راههایی بیابیم و انرژی خورشید را برای چنین وقتهایی ذخیره کنیم.

انرژی خورشیدی و مسائل زیست محیطی

نیروی خورشیدی از طبیعت سرچشمه می‌گیرد و چون انسان در تولید آن دخالتی ندارد، آلودگی ایجاد نمی‌کند. اما ساختن باتریها و جمع آورهای خورشیدی که انرژی نور خورشید را می‌گیرند و به برق تبدیل می‌کنند، پر هزینه و گران است. از سوی دیگر ، همان طور که قبلا گفتیم، جمع آورهای خورشیدی جای زیادی می‌گیرند و مثلا اگر بخواهیم برق شهری را با استفاده از انرژی خورشید تولید کنیم، به زمینی بزرگتر از خود آن شهر نیاز داریم. سوختهای فسیلی روز به روز کمتر می‌شود و قیمت آنها بالاتر می‌رود. به این ترتیب روزی می‌رسد که انسان ناچار است بجای این سوختها را با انواع دیگر انرژی پر کند.

ابزارهای مورد استفاده

برای استقاده از انرژی خورشید فکرهای زیادی کرده‌اند که یکی از آنها ساختن دودکشهای خورشیدی است. این دودکشها در وسط یک سقف پلاستیکی بزرگ قرار می‌گیرند. نور خورشید از پلاستیک شفاف می‌گذرند و هوای زیر آن را گرم می‌کند. هوا وقتی گرم می‌شود، بالا می‌رود. به این ترتیب ، هوای گرم از راه دودکش بالا می‌رود و توربینی را بکار می‌اندازد و برق تولید می‌شود.

زیر سقف پلاستیکی این دودکشها می‌توان گیاهان مختلف پرورش داد، چون شرایط آن کاملا ‌شبیه گلخانه است. وقتی نور خورشید از پنجره به درون اتاق می‌تابد، هوای آن را گرم می کند. بعضی از خانه‌های جدید دیواری شیشه‌ای دارند که پشت آن دیوار دیگری از یک ماده سیاه رنگ قرار گرفته است. رنگ سیاه بخش زیادی از گرمای خورشید را می‌گیرد و خانه را برای چند ساعت گرم نگه می‌دارد.







در جاهایی که آب و هوای سرد دارند، خانه‌ها را رو به آفتاب می‌سازند تا نور خورشید به درون خانه بتابد و آن را گرم کند. با پوشاندن دیوارها و سقفها بوسیله ماده‌ای مخصوص که عایق نامیده می‌شود و همچنین با دو جداره یا دو لایه کردن پنجره‌ها می‌توان از خروج این گرما جلوگیری کرد. در کشورهای پر آفتاب ، مردم معمولا از نور خورشید برای گرم کردن آب خانه‌هایشان استفاده می‌کنند.

آنها صفحه‌های خورشیدی را روی بام خانه‌هایشان می‌گذارند. این صفحه‌ها ، در طول روز ، انرژی خورشیدی را می‌گیرند. حرارت جذب شده ، آب مخزنها یا لوله‌هایی را که با صفحه‌های خورشیدی تماس دارند گرم می‌کند. مخزن آب گرم را با ماده عایق می‌پوشانند تا گرمایش هدر نرود و شب که خورشید غروب می‌کند و هوا سرد می‌شود، بتوان از آن استفاده کرد.

جمع آورهای گرما انواع دیگری نیز دارند. بعضی از آنها برق وگود یا بشقابی شکل هستند. انحنا یا گودی جمع آور باعث می‌شود که پرتوهای خورشید به شکل یک باریکه پر قدرت منعکس شوند و بر لوله‌های آب بتابند. به این ترتیب انرژی خورشید ، آب درون لوله‌ها را گرم می‌کند. گروهی از مردم در جاهای مختلف دنیا از منعکس کننده‌های بشقابی برای پختن و یا جوش آوردن آب استفاده می‌کنند.

در نوع دیگری از جمع آورها از آینه‌های تخت استفاده می‌شود. گاهی اوقات صدها یا حتی هزارها آینه تخت را کنار هم می‌گذارند تا انرژی خورشید را از منطقه بزرگی جمع آوری کنند و بر سطحی کوچک بتابانند. در اینجا از گرما برای تبدیل آب به بخار و تولید برق استفاده می‌شود.

مباحث مرتبط با انرژی خورشید

• آب گرمکنهای خورشیدی
• انرژی خورشیدی
• ایستگاه فضایی
• ایستگاه فضایی میر
• رصدخانه فضایی
• پروازهای فضایی
• ماهواره‌ها
• ماهواره‌های مخابراتی
• کمربند تشعشعی زمین
• گردش جهانی جو
• چگونگی تعیین دمای خورشید
• کهکشان
• کوره آفتابی
• کاربردهای انرژی خورشیدی
• فتو ولتائیک

شوفاژخانه محلی است که در آن آب گرم می‌شود و به رادیاتورها می‌آید ودر داخل شوفاژ جریان پیدا می‌کند ورادیاتور را گرم می‌کند البته وقتی که پیچ روشن و خاموش کردن رابازکنیم این اتفاق رخ می‌دهد .

این توضیح مختصری دربارهٔ شوفاژ بود. در شوفاژ خانه موتوری بزرگی وجود دارد که برروی آن آمپری وجود دارد که درجه حرارت را نشان می‌دهد و یک دکمه‌ای وجود که دردرجه حرارت را تنظیم می کند. در موتور شوفاژ خانه گرمایی ایجادمی شود که وقتی آب تانکر وارد این موتور می‌شود موتور آن را گرم کرده و به درجهٔ مشخص شده می رساند .

گرمای این موتور از مشعل گرفته می‌شود و شمعک این مشعل همیشه روشن است .

این آبهایی که گرم شده به وسیله موتور پمپ بالامی‌رود و به هرطبقه می‌رسد .این موتور پمپ‌ها دکمه مشخصی دارد که آبرا با چه سرعت و تا کجا بالا ببرد . هر طبقه لوله‌های مشخصی برای رفت وبرگشت آب دارد و سر هر لوله پیچی برای بازو بسته کردن وجود دارد که می‌توان با آن این لوله‌ها را بست و را ه ورود آب به شوفاژ را گرفت . وقتی که آب داخل تانکر تمام شود از لوله‌های آب این آب دوباره برگردانده می‌شود ونیز یک کنتور هم وجود دارد که برق موتور را تامین می‌کند

1- در دوره ی هخامنشیان ایرانیان چگونه پیام های خود را ارسال می كردند ؟
2- قبیله های سرخ پوست در آمریكا چگونه پیام رسانی می كردند ؟
3- دریا نوردان قدیم چگونه از یك كشتی به كشتی دیگر پیام می فرستادند؟

 

 

معمولا از برافروختن آتش، انواع صدای انسان و تغییر آ ن به صورت صداهای حیوانات که طبق یک قرارداد با مخاطب، معلوم و شناخته می شود، صدای بوق شاخی (دمیدن در شاخ بریده شده و دستکاری شده حیوانات)، و نظایر آن از دوران باستان، جهت پیام رسانی استفاده می شده است. بعد از اختراع و ساختن و نظایر آن از دوران باستان ، جهت پیام رسانی استفاده می شده است. بعد از اختراع او و ساختن اینه، از طریق انعکاس نور خورشید و طی قراردادهایی میان ملوانان در روز از پیام رسانی با آینه استفاده می شده است.
هخامنشیان از طریق پیک های سریع خود که "برید" نام گرفته است، پیام رسانی می نمودند یعنی افراد چالاک و ورزیده نظامی که حافظ اسرار بودند، پیام های مکتوب یا شفاهی را منتقل می نمودند. سرخ پوستان احتمالا از طریق دمیدن در شاخ بریده و دستکاری شده حیوانات پیام رسانی می نمودند. بعدا اطلاعات بیشتری ارسال خواهد شد.

دید کلی

در مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک تلاش ما بر این است که کوتاهترین وجمع و جورترین معادلات یا قوانین را که یک موضع را تا حد امکان به طور کامل تعریف می‌کنند معرفی کنیم. در مکانیک به قوانین حرکت نیوتن و قوانین وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نیوتن، و در ترمودینامیک به سه قانون اساسی ترمودینامیک رسیدیم. در مورد الکترومغناطیس ، معادلات ماکسول به عنوان مبنا تعریف می‌شود. به عبارت دیگر می‌توان گفت که معادلات ماکسول توصیف کاملی از الکترو‌مغناطیس به دست می‌دهد و علاوه برآن اپتیک را به صورت جزء مکمل الکترومغناطیس پایه گذاری می‌کند. به ویژه این معادلات به ما امکان خواهد داد تا ثابت کنیم که سرعت نور در فضای آزاد طبق رابطه (C=1/√μ0 ε0) به کمیتهای صرفا الکتریکی و مغناطیسی مربوط می‌شود.

یکی از نتایج بسیار مهم معادلات ماکسول ، مفهوم طیف الکترومغناطیسی است که حاصل کشف تجربی موج رادیویی است. قسمت عمده فیزیک امواج الکترومغناطیسی را از چشمه‌های ماورای زمین دریافت می‌کنیم و در واقع همه آگاهیهای که درباره جهان داریم از این طریق به ما می‌رسد. بدیهی است که فیزیک امواج الکترو مغناطیسی خارج از زمین در گسترده نور مرئی از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.

تعریف فیزیک امواج الکترومغناطیسی

فیزیک امواج الکترو مغناطیسی یک رده از فیزیک امواج است که دارای مشخصات زیر است.

• امواج الکترو مغناطیسی دارای ماهیت و سرعت یکسان هستند و فقط از لحاظ فرکانس ، یا طول موج با هم تفاوت دارند

• در طیف فیزیک امواج الکترو مغناطیس هیچ شکافی وجود ندارد. یعنی هر فرکانس دلخواه را می‌توانیم تولید کنیم.

• برای مقیاس‌های بسامد یا طول موج ، هیچ حد بالا یا پائین تعیین شده ای وجود ندارد.

• از جمله منابع زمینی فیزیک امواج الکترومغناطیسی می‌توان به فیزیک امواج دستگاه رله تلفن ، چراغ‌های روشنایی و نظایر آن اشاره کرد.

• این فیزیک امواج برای انتشار خود نیاز به محیط مادی ندارند.

• قسمت عمده این فیزیک امواج دارای منبع فرازمینی هستند.

• فیزیک امواج الکترومغناطیسی جزو امواج عرضی هستند.

گستره فیزیک امواج الکترومغناطیسی

فیزیک امواج الکترومغناطیسی از طولانی‌ترین موج رادیویی ، با طول موج‌های معادل چندین کیلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج رادیویی متوسط و کوتاه تا نواحی کهموج ، فروسرخ و مرئی امتداد می‌یابد. بعد از ناحیه مرئی فرابنفش قرار دارد که خود منتهی به نواحی اشعه ایکس ، اشعه گاما و پرتوی کیهانی می‌شود. نموداری از این طیف که در آن نواحی قراردادی طیفی نشان داده می‌شوند در شکل آمده است که این تقسیم بندی‌ها جز برای ناحیه دقیقا تعریف شده مرئی لزوما اختیاری‌اند.

 

 

یکاهای معروف فیزیک امواج الکترومغناطیسی

• طول موج λ به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنین میکرون یا میکرومتر μm ، واحد آنگستروم A و واحد ایکس XU نشان داده می‌شود.

• با به کار بردن متر به عنوان واحد طول ، طول موج‌های نوری بایستی بنا به تناسب برحسب ، nm سنجیده شوند، ولی هنوز آنگستروم یک واحد رسمی بوده و به عنوان متداول ترین واحد در طیف نمایی به کار برده می شود.

• واحد XU ابتدا به شکل مستقل طوری تعریف شده بود که رابطه آن با آنگستروم به صورت 1A=XU 1002.060 بود. این واحد اکنون دقیقا معادل ^10-10 یا m 10^-13 تعریف شده است.

• علی رغم طبقه بندی عمومی تابش با طول موج ، کمیت مهم از نظر ساختار اتمی و مولکولی فرکانس <ν=c/λ_vacvac=c/v جایگزین شود. مولفین مختلف واحدهای مختلفی را برای عدد موجی مانند ΄ν ، K و δ به کار می‌برند که همگی یکسان‌اند، در این بحث علامت δ انتخاب شده است، زیرا امکان اشتباه آن با خود ν و یا سایر ثابت ها کم است.

• واحد عدد موجی یک بر سانتیمتر است که گاهی کایزر (K) نامیده می‌شود. واحد کوچکتر آن میلی کایزر است که ( mk ) واحد مناسبی برای ساختار فوق ریز و کارهای مربوط به عرض خطی است. هر چند که متخصصین طیف نمایی فرکانس رادیویی برای این قبیل کمیت‌ها واحد فرکانس یعنی MHz را به کار می‌برند(MHz 29.979=mk 1 ).

• انرژی موج را بر حسب واحد الکترون ولت ( ev ) بیان می‌کنند که انرژی‌های فوتونی خیلی بالا ( مربوط به طول موج‌های خیلی کوتاه ) یک الکترون ولت معادل 1.6x10^-19J است.

طیف نمایی و فیزیک امواج الکترومغناطیسی

• ناحیه مرئی یا نور مرئی ( 4000-7500 آنگستروم ) توسط نواحی فروسرخ از طرف طول موج‌های بلند ، فرابنفش از طرف طول موج‌های کوتاه ، محصور شده است. معمولا این نواحی به قسمت های فروسرخ و فرابنفش دور و نزدیک ، با محدوده‌هایی به ترتیب در حدود 30 میکرومتر و 2000 آنگستروم تقسیم می‌شوند که نواحی مزبور دارای شفافیت نوری برای موادی شفاف از جمله منشورها و عدسی‌ها می‌باشند.

•  تا این اواخر ناحیه مرئی متشکل از فروسرخ تا فرابنفش نور توسط گاف‌هایی از نواحی رادیویی و اشعه ایکس سوا می‌شدند که در آنها بر انگیزش و آشکارسازی تابش با طول موج‌های متناسب ممکن نبوده است. اختراع رادار در سال‌های جنگ ( 45- 1938 ) راه ورود به نواحی فیزیک امواج خیلی کوتاه رادیویی یا کهموج را باز کرد، در حالی که در همان زمان طیف شناسان فروسرخ دامنه فعالیت خود را تا به نواحی طول موج‌های بلندتر توسعه می‌دادند. این دو ناحیه هم اکنون ابعاد کوچکتر از میلیمتر روی هم می‌افتند.

•  گاف طول موج کوتاه ، به خاطر جالب بودنش برای متخصصین فیزیک پلاسما و اختر فیزیک به خوبی پر شده است. هم اکنون حدود طیف نمایی نوری به زیر 2 آنگستروم رسیده است در حالی که مرز پرتوهای ایکس نرم تا 50 آنگستروم می‌رسند. تشخیص بین پرتو نوری و پرتو ایکس ، در ناحیه پوشش فوق الذکر بر منشا خطوط طیفی مبتنی است.

• طیف نمایی نوری با گذار‌های الکترونهای خارجی یا ظرفیتی و طیف نمایی اشعه ایکس با گذارهای الکترون‌های داخلی مربوط می‌کند. طیف‌های نوری ، طول موج‌های خیلی کوتاه از الکترون‌های خارجی عناصری با درجه یونش بسیار بالا به وجود می‌آیند.

کاربرد‌های فیزیک امواج الکترومغناطیسی

• کاربردهای فیزیک امواج الکترومغناطیسی در مخابرات :
  از این جمله می‌توان فیبر نوری ، دستگاه رله تلفن ، موجبرها ، ماهواره و... اشاره کرد.

• کاربرد‌های فیزیک امواج الکترو‌مغناطیسی در نظامی :
  مانند بمب الکترومغناطیسی ، انواع رادار ، ردیابهای موشک و...

• کاربردهای فیزیک امواج الکترو مغناطیسی در پزشکی :
  از قبیل عکسبرداری مغناطیسی ، رادیولوژی ، سونوگرافی با لیزر ، کاربرد اشعه ایکس و گاما در فیزیک پزشکی و...

• کاربردهای فیزیک امواج الکترومغناطیسی در صنعت :
  انواع برشکاری‌های لیزری ، قطار الکترو‌مغناطیسی و صندلی مغناطیسی و...

• کاربردهای فیزیک امواج الکترومغناطیسی در اخترشناسی : با مطاله طیف الکترومغناطیسی گسیل شده از جو می‌توان به ساختار اجرام آسمانی پی‌برد.

عدسیها همانند آینه‌ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می‌شود. بر خلاف آینه‌ها در عدسیها عبور نور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتو های موازی را همگرا می‌کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد. بر خلاف آینه‌ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می‌باشند ، عدسیهایی که ضخامت قسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می‌کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم و تصویر هستند.

 

 

انواع عدسی

عدسی محدب (کوژ)

عدسیهایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

عدسی مقعر (کاو)

این عدسیها نور را واگرا می کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می‌شوند.

 

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها

اکثر قواعد همانند آینه‌هاست و در حالت کلی عمده‌ترین آنها که پرتو های خاصی را شامل می‌شود عبارتند از:

1.                 پرتوی موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن ، از نقطه کانون می‌گذرد که فاصله آن از رأس عدسی f است.

2.                 پرتوهای عبوری از کانون عدسی بعد از شکست در آن به موازات محور نوری خواهد بود.

3.                 پرتو نوری عبوری از رأس عدسی بدون شکست از آن رد می‌شود.

4.                 همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می‌شود و نور از چپ به راست بر عدسی می‌تابد و در عدسیها بر عکس آینه‌ها ردیابی پرتویی (ترسیم پرتو) برای نور عبوری (شکستی) صورت می‌گیرد.

5.                 فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می‌باشد که جسم موجود در سمت چپ (فضای جسم) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر در فضای تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می‌باشد.

 

عدسیهای مرکب

1.                 عدسی کوژ - تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.

2.                 عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد.

3.                 عدسی هلالی (محدب): آنچنان عدسی است که یک یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

4.                 عدسی تخت - کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.

5.                 عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.

6.                 عدسی هلالی (مقعر): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.
عدسیهای هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناره‌های ضخیم و مرکز نازکی می‌باشد، یعنی اولی خاصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.

دستگاههای نوری شامل عدسیها

اکثر دستگاههای نوری شامل دو نوع عدسی می‌باشند که یکی را که نور اول بر آن می‌تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می‌شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می‌شود عدسی چشمی گویند. از جمله از این دستگاهها میکروسکوپ نوری - زیر دریایی - میکروسکوپ پلاریزان - دوربینهای دو چشمی - دوربینها - انواع عینکها و ... را می‌توان نام برد.

 

عیوب عدسیها

عدسیها به لحاظ داشتن ضخامت زیاد و ناخالصیها دارای ابیراهیهایی هستند که در سیستم اعوجاج ایجاد می‌کنند و وضوح تصویر حاصل از دستگاه نوری را به هم می‌زنند. از جمله از این ابیراهیها عبارتند از:

1.                 ابیراهی رنگی: علاوه از بهم زدن وضوح و کیفیت تصویر رنگ آنرا هم بهم می زند و تا حدی آن را از حالت طبیعی خارج می کند که اینها هم به دو دسته ابیراهی رنگی طولی و عرضی تقسیم می‌شوند.

2.                 ابیراهی اعوجاج: تصویر هندسه واقعی خود را پیدا نمی‌کند و قسمتهای مختلف عدسی که دارای ضخامتهای متفاوتی است، در میزان انحراف پرتوهای تابشی به یک مقدار عمل نمی‌کند و انحراف یکنواخت نبوده و تصویراز وضوح می‌افتد، که این ابیراهی نیز به دو دسته اعوجاج بشکه‌ای و اعوجاج بالشی تقسیم می‌شود.

برخی ابیراهیهای دیگری مانند ابیراهی کروی که انحراف پرتو از کانون عدسی را سبب می‌شود، وجود دارند که بوسیله ساخت عدسیهای مرکب با هندسه ویژه این ابیراهیها اصلاح می‌شوند.

 

عدسیهای غیر کروی

برخی دستگاههای اپتیکی به لحاظ محدودیت در طراحی و سایر محدودیتها و ماهیت دستگاه عدسیهای غیر کروی را لازم دارند که جهت ایفای نقش در ْآن سیستمها ساخته شده اند.

 

عدسی محدب

هرگاه یک دسته پرتو را بصورت موازی بر سطح یک عدسی بتابانیم و پرتوها بعد از شکست و عبور از عدسی در طرف دیگر آن به همدیگر نزدیک شده یا به اصطلاح همگرا شوند، چنین را عدسی محدب یا همگرا می‌گویند.

 

مقدمه

بارها ملاحظه کرده‌ایم که بچه‌ها با استفاده از یک ذره بین می‌توانند آتش روشن کنند و یا پیر مردها برای خواندن قرآنهای با خطوط ریز از ذره بین استفاده می‌کنند. همه اینها نوعی عدسی محدب است. مثلا در مورد اول با استفاده از عدسی پرتوهای خورشید در یک نقطه روی کاغذ یا یک ماده قابل اشتغال متمرکز می‌گردند و به این طریق دمای این نقطه بالا رفته و لحظه‌ای فرا می‌رسد که آن ماده یا کاغذ آتش می‌گیرد. بنابراین می‌توان گفت که خصوصیت بارز این نوع عدسیها همگرا کردن یا جمع نمودن پرتوها در یک نقطه است. در عدسیهای همگرا ، لبه‌ها نازک تر از وسط آن هستند و بطور معمول برای کاربردهای مختلف به شکلهای گوناگون دو کوژ ، کوژ تخت و هلالی همگرا ساخته می‌شوند.

 

ویژگیهای عدسیهای محدب

محور اصلی

در حالت کلی عدسی از دو سطح کروی تشکیل شده است که هر کدام از این سطوح قسمتی از سطح یک کره کامل است. خطی که مراکز این کره‌ها را به یکدیگر وصل می‌کند، محور اصلی نام دارد. نقطه میانی عدسی را که روی محور اصلی قرار دارد، مرکز نوری می‌گویند. اگر بوسیله چراغ یا هر وسیله دیگری یک پرتو نوری را بر مرکز نوری عدسی بتابانیم، ملاحظه می‌کنیم که پرتو بدون انحراف از مسیر اولیه، از طرف دیگر عدسی خارج می‌شود.

 

کانون عدسی محدب

هرگاه یک دسته پرتو موازی با محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، پرتوها بعد از شکست در عدسی و عبور از آن در طرف دیگر ، در یک نقطه روی محور اصلی همدیگر را قطع می‌کنند. این نقطه را کانون عدسی محدب می‌گویند. بدیهی است که عدسی باید دارای دو کانون باشد. چون از هر دو طرف می‌توان پرتوها را بر سطح آن تابانید. فاصله این نقطه‌ها از عدسی را فاصله کانونی عدسی گویند. در عدسیهای محدب فاصله کانونی را مثبت فرض می‌کنند.

تشکیل تصویر در عدسیهای محدب

فرض کنید یک عدد شمع روشن بصورت عمود بر محور اصلی و به فاصله معین P از آن قرار دارد. حال اگر از انتهای شمع خطی را بصورت موازی با محور اصلی عدسی بر سطح آن رسم کنیم، این خط با فرض اینکه بیانگر یک پرتو نوری است، باید بعد از عبور از عدسی در طرف دیگر ، از کانون بگذرد. حال خط دوم یا پرتو دوم را بر مرکز نوری عدسی می‌تابانیم. بدیهی است که این پرتو ، پرتو اولیه را در یک نقطه قطع می‌کند. حال اگر از این نقطه عمودی بر سطح محور اصلی رسم کنیم، خط حاصل بیانگر تصویر شمع در عدسی محدب خواهد بود.

 

خصوصیات تصویر در عدسیهای محدب

1.                 از آنجا در این نوع از عدسیها تصویر ، از پرتوهای شکسته شده ، و در طرف دیگر آن تشکیل می‌شود، لذا تصویر آن مجازی خواهد بود. بدیهی است که اگر جسم در فاصله بین کانون و عدسی قرار گیرد، در این صورت تصویر حاصل مجازی خواهد بود. بنابراین برای داشتن تصویر حقیقی باید جسم در فاصله بزرگتر از فاصله کانون قرار داشته باشد.

2.                 اگر جسم در روی کانون قرار گیرد، در اینصورت پرتوهای شکسته شده همدیگر را در هیچ نقطه‌ای قطع نمی‌کنند. لذا اصطلاحا گفته می‌شود که تصویر در بینهایت تشکیل می‌گردد. بدیهی است که اگر جسم در بینهایت فرض شود، تصویر آن روی کانون خواهد بود.

3.                 اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی قرار داشته باشد، تصویر جسم علاوه بر مجازی بودن مستقیم نیز خواهد بود. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت تصویر حقیقی بوده ولی وارونه خواهد شد.

4.                 اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر کوچکتر از خود جسم خواهد بود و لذا عدسی خاصیت ذره بینی نخواهد داشت. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر بزرگتر خواهد بود و عدسی نقش ذره بین را خواهد داشت.

 

عدسی ضخیم

از ترکیب دو دیوپتر کروی یا کروی _ تخت یک عدسی تشکیل می‌شود. اگر فاصله دو دیوپتر تشکیل دهنده عدسی قابل مقایسه با فواصل کانونی دیوپترها باشد، عدسی را عدسی ضخیم گوییم.

 

اطلاعات اولیه

وقتی که نتوان ضخامت عدسی را در مقایسه با فاصله کانونی آن کوچک گرفت، در این صورت بعضی از روابطی که در مورد عدسیهای نازک بیان می‌شود، قابل استفاده نیستند. چنین عدسیهایی را عدسیهای ضخیم می‌گویند. این اصطلاح نه تنها درباره یک عدسی همگن شامل دو سطح کروی با جدایی نسبتا زیاد بکار می‌رود، بلکه هر گونه سطوح هم محور در نقش یک دستگاه واحد نیز عدسی ضخیم است. بنابراین ممکن است یک عدسی ضخیم از چند عدسی نازک که ممکن است با هم در تماس بوده یا از هم جدا باشند، درست شود.

 

مشخصات عدسی ضخیم

محور اصلی

محور اصلی ، خط مستقیمی است که رئوس و مراکز سطوح کروی طرفین عدسی ضخیم را به هم وصل می‌کند.

 

کانون عدسی

اگر پرتوی به موازات محور اصلی بر عدسی بتابانیم، بعد از شکست و عبور از عدسی‌ها ، خود پرتو یا امتداد آن هر جا که محور اصلی را قطع کند، آن نقطه را کانون عدسی می‌گویند. در حالتی که خود پرتوها بعد از خروج از عدسی‌ها محور اصلی را قطع کنند، در این صورت کانون حقیقی است. در حالت دوم که امتداد پرتوهای خروجی محور اصلی را قطع کنند، کانون مجازی خواهد بود.

 

کانون شیئی و تصویری

کانون شیئی نقطه‌ای است بر روی محور اصلی که اگر نوری از آن نقطه بر مجموعه سطوح کروی بتابد، پرتو نور بعد از خروج از سیستم موازی محور اصلی خواهد بود. برای مشخص کردن این نقطه باید نوری از خروجی سیستم به موازات محور اصلی بر آن بتابانیم. با در نظر گرفتن این که در این حالت کانونها عوض شده (کانون شیئی ، تصویری شده) ، شکست پرتو را در مجموعه سطوح کروی تعقیب می‌کنیم تا نور از سیستم خارج شود. این نور خود یا امتدادش هر جا محور اصلی را قطع کند، این نقطه کانون شیئی حقیقی یا مجازی سیستم خواهد بود. اگر کانون در فضای شیئی عدسی قرارگیرد، آن را کانون شیئی می‌گویند، کانون در طرف دیگر کانون تصویری خواهد بود.

 

صفحات کانونی

اگر صفحه‌ای عمودی را در کانونهای شیئی و تصویری بر محور اصلی عدسی ضخیم رسم کنیم، صفحات کانونی آن عدسی تشکیل خواهند بود.

 

نقاط اصلی و صفحات اصلی

اگر پرتوی را به موازات محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، در این صورت پرتو نور بعد از شکست در داخل سیستم از طرف دیگر خارج می‌شود. حال اگر امتداد پرتو موازی با محور اصلی را در داخل سیستم ادامه دهیم، این خط امتداد پرتو خروجی را در نقطه‌ای قطع می‌کند، در این نقطه صفحه عمودی بر محور اصلی عدسی رسم می‌کنیم که آن را صفحه اصلی تصویر می‌گویند. نقطه تقاطع این صفحه با محور اصلی را نقطه اصلی تصویر می‌گویند.

 

عدسی نازک

به یک عدسی که از ترکیب دو دیوپتر حاصل می‌شود، زمانی عدسی نازک گفته می‌شود که فاصله دو دیوپتر تشکیل دهنده آن بسیار کوچک (تقریبا صفر) باشد. عدسی نازک را می‌توان به صورت عدسیی تعریف کرد که ضخامت آن در مقایسه با فواصلی که به خواص نوری آن مربوط هستند، کوچک باشد. از جمله این فواصل نوری می‌توان به شعاع انحنای سطوح کروی ، فواصل کانونی و فاصله‌های مربوط به جسم و تصویر اشاره کرد.

 

ویژگیهای عدسی نازک

عدسی نازک می‌تواند به صورتی ساخته شود که هر دو طرف آن محدب باشد و یا ممکن است طرفین آن مقعر باشند، ولی در هر دو حالت باید شرط گفته شده در تعریف این عدسی تحقق یافته باشد. در هر حال عدسی نازک دارای خصوصیات زیر است:

 

محور اصلی و مرکز عدسی

محور اصلی خط مستقیمی است که از مرکز عدسی که مرکز نوری نامیده می‌شود، عبور می‌کند و بر سطوح کروی عمود است. هر سطحی از عدسی را می‌توان به صورت قسمتی از سطح یک کره در نظر گرفت. بنابراین هر طرف عدسی دارای یک مرکز خواهد بود. این نقطه را با حرف C نشان داده و مرکز عدسی می‌نامند.

 

کانون عدسی

هرگاه پرتوهایی موازی با محور اصلی بر روی سطح عدسی بتابد، این پرتوها در عدسی‌های همگرا (محدب) بعد از شکست و گذر از عدسی در یک نقطه به هم می‌رسند و همگرا می‌شوند. این نقطه را کانون عدسی گویند. در عدسی‌های واگرا (مقعر) نیز پرتوها بعد از شکست و عبور از عدسی از هم دور شده و واگرا می‌شوند. اما اگر امتدادهای اولیه این پرتوها را رسم کنیم، در یک نقطه به همدیگر می‌رسند که به این نقطه کانون می‌گویند.

 

تشکیل تصویر در عدسی نازک

وقتی که جسمی را در یک طرف عدسی و دورتر از کانون قرار دهیم، تصویری از آن در طرف دیگر بدست می‌آید. چنانچه جسم به طرف کانون اول حرکت داده شود، تصویر از کانون دوم دور و بزرگتر خواهد شد و چنانچه جسم را از کانون اول دور کنیم، تصویر به کانون دوم نزدیک شده و اندازه آن کوچکتر می‌شود.

 

دید کلی

پدیده دومی که علاوه بر بازتاب در دستگاههای نوری مهم می‌باشد شکست هست.

·         آیا از خود پرسیدید که چرا وقتی چوبی را وارد آب استخر می‌کنیم از بیرون کج دیده می‌شود؟

·         پرتوهایی که از یک عدسی می‌گذرد از مسیر اولیه‌اش منحرف می‌شود؟

·         تیری را که از پشت شیشه‌ای به یک نقطه‌ای هدف گیری کنیم، به هدف نمی‌خورد؟ و ....

در سیستمهای نوری در برخی ساختارها حضور شکست مفید است و در برخی از سیستمها ایجاد مزاحمت (مثلاً اعوجاج) و ... می‌نماید. در منشورها این شکست نور است که با انحراف از مسیر اولیه نور سفید را به ما می دهد و ... . نورهای اجسام خارجی که توسط عدسی خود چشم و برای چشم های بیمار با همکاری عینکها روی شبکیه چشم جمع می شوند و تشکیل تصویر می‌دهند. این تغییر امتداد مسیر پرتوها در عینک و عدسی چشم همان پدیده شکست است. چون تمام سطح به سطوح کوچک تخت و کروی با هندسه معین می شوند. ما نیز سطوح اپتیکی سیستمها را به این دو سطح محدود می‌کنیم.

شکست در سطوح تخت

شکست نور در شیشه (تیغه نازک) را بررسی می‌کنیم: وقتی نور به شیشه می‌تابد چون طرفین آن هوا (یا محیطی) با جنس یکسان است. مثلا طرفین تیغه شیشه‌ای هوا باشد در سطح اول مقداری منحرف می‌شود، این شکست اولیه یک جابجایی داخلی را برای این نور سبب می‌شود و در سطح دوم دوباره یک شکست دیگری پیدا کرده و امتداد اولیه خود را می‌یابد. پدیده شکست در مرز مشترک محیطها از قانون اسنل تبعیت می‌کند.

(n₁ sin (i) = n₂ sin (r

 

شکست در سطوح کروی

در سیستمهای نوری با اجزای نوری همچون آینه‌ها ، عدسیها ، منشورها و ... قوانین اسنل مربوط به شکست و انعکاس مسیر پرتو را می‌دهد. اگر سطح کروی ما یک دیوپترهای کروی (سطح شکست کروی) باشد که دو محیط با جنسهای مختلف نوری را از هم جدا می‌کند باشد. مثلاً از یک ستاره‌ای در بینهایت نور به یک دیوپتر کروی بتابد، هم در بی نهایت است. و پرتوهای تابش موازی هم می‌آیند و موازی محور اصلی دیوپتر به قسمتهای مختلف آن می‌خورند و بعد از شکست در دیوپتر خود یا امتدادهایشان از کانون دیوپتر عبور می‌کنند که محل تقاطع نقطه منفردی است و نیز شکست دو مرحله‌ای منشورها که طیف سالم و دقیق نور سفید را ایجاد می‌کنند.

 

شکست دو مرحله‌ای

در تیغه‌های متوازی السطوح و کلا شیشه‌های (دیوپترهای) با ضخامت معین شکست در سطح اول و شکست در سطح دوم داریم. برای تیغه متوازی السطوح همانند شیشه نازک ساده فقط یک جابجایی داخلی برای پرتو اتفاق می‌افتد، امّا برای منشورها و غیره علاوه از جابجایی داخلی امتداد پرتو نیز عوض می شود دیو پتر های ضخیم نیز همین حالت را دارند.

در ساختمان طیف سنجهای نوری ، منشورها حضور دارند در مسافت یاب منشوری یافت می شوند در دستگاههای رادیولوژی جهت جابجایی داخلی کاربرد دارند. در ساختمان موجبر نوری در تداخل سنجها در برخی سیستمهای اندازه گیری سرعت نور این پدیده به عنوان مکانیزم دستگاه عمل می‌کند. و ...

مباحث مرتبط با عنوان

·         آینه

·         اعوجاج

·         تداخل سنجی

·         دستگاههای نوری

·         دیوپتر کروی

·         ساختمان چشم

·         شیشه

·         عدسی

·         عینک

·         طیف سنجی

·         قوانین اسنل

·         قوانین اپتیک هندسی 

·         مسافت یاب منشوری

 

دید کلی

·         آیا تا به حال به چگونگی تشکیل رنگین کمان فکر کرده‌اید؟

·         طیف رنگی نور تابشی بر بلورها از جمله ساده‌ترینش خودکار شیشه‌ای یا پلاستیک شفاف را دیده‌اید؟

·         هاله رنگی دور لامپ الکتریکی را در هوای مه آلود مشاهده نموده‌اید؟

·         لایه‌های رنگی موجود در سطح مایعات مخلوط از جمله نفت و آب و ... فهمیده اید و ماهیت فیزیکی اینها را لمس کرده اید؟

در طبیعت از این پدیده‌ها بسیار است و همه آنها ماهیت نوری تقریبا واحدی دارند.

 

ماهیت منشور

نوری که از شیشه منشور می‌گذرد، به لحاظ بستگی ضریب شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد ، به رنگهای تشکیل دهنده آن تجزیه می‌شود (تجزیه نور سفید). مثلا نور سفید به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد. بنابراین در بحث منشورها از پاشندگی نور می‌گذریم و منشورهایی را بررسی می‌کنیم که پاشنده نیستند، یعنی ضریب شکست آنها بستگی طول موجی ندارد، منشورهایی که می‌توان از آنها در آرایش سطوح بازتابنده چندگانه استفاده کرد. مزیت منشور بر مجموعه چند آینه این است که منشورها پس از تعبیه شدن در سیستم ، سمتگیری طراحی شده را حفظ می‌کنند و نیازی به تنظیم در دستگاه نهایی را ندارند. به غیر از اینکه خود منشور به عنوان یک مجموعه کل تنظیم شده باشد.

ساختار کلی

·         از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه‌های مواد فلزی و دی الکتریکها در سطح خود لازم ندارند، برعکس ، آینه‌ها وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کارآیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی از ناخالصی و ناهمواریهای سطح منشور و بازتابشهای فرنل مربوط می‌شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح بازتابنده و بازتابش داخلی کلی است، استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاههای نوری توصیه می‌شود.

·         دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها هم هزینه و وزن آنهاست; اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از 5 سانتیمتر مربع باشد، وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود. همچنین هزینه ساخت و تولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسب قابل توجه خواهد بود، لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از 5 سانتیمتر مربع استفاده از آینه‌ها امتیاز بیشتری دارد و یا اینکه با تقریبی از منشورهای پلاستیکی شفاف استفاده می‌کنند.

·         در حالت کلی منشورهای باز تابش داخلی کلی و آینه‌های تخت به لحاظ کاربرد در سیستمهای مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند.

·         باید بخاطر بسپاریم که در دستگاههای نوری کل یک منشور ظاهر نمی‌شود بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می‌کند و در مسیر پرتوی ردیابی شده قرار می‌گیرد را نگه می‌داریم و سایر قسمتهای اضافی را جهت کاهش وزن و حجم می‌بریم و از دستگاه نوری خارج می‌کنیم.

انواع منشورها و کاربردهای آنها

منشور قائم الزاویه

سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث (درجه45 - 90 - 45) ساخته شده است. نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می‌شود در وتر آن بازتابیده می‌شود و از وجه کوچک دیگر خارج می‌گردد، به شرطی که ضریب شکست منشور بزرگتر از مقدار 1.414 باشد یعنی (n₁ > 1.414) که نور باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر آینه‌هاست.

منشور پنج وجهی

منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 منحرف می‌کند، بخاطر همین ویژگی به چنین منشوری گونیای اپتیکی می‌گویند. در تنظیم و طراحی سیستمهایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی به اندازه 90 هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند. به سبب زاویه تابش کوچک نخستین بازتابش داخلی ، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد. بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلمهای (پوششهای) بازتابنده پوشش یابند.

منشور پورو

این منشورها از ترکیب دو منشور راست گوشه بدست می‌آیند و در پیکر بندیهای انحراف ثابت 180 درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالیکه هر دو منشور تولید معکوس می‌کنند، ترکیب آنها تولید وارونی می‌کند. این دو منشور ، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می‌کنند (سیستم را در ادامه فرآیند از مسیر نور خارج می‌کنند) و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هر دو جهت افقی و عمودی جابجا می‌کنند. از منشور پورو می‌توان برای کاهش طول یک تلسکوپ کپلری استفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارون تلسکوپ ضرورت دارد، بدست آورد. به همین دلیل ، در بسیاری از دوربینها و سایر دستگاههای دو چشمی ، از این منشور استفاده می‌شود.

منشور دوه

نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجا بازتابش داخلی کلی می‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعده تبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطح قاعده ندارد، معمولا حذف می‌شود (برش داده می‌شود). آنچه باقی می‌ماند یک منشور دوه نامیده می‌شود.

پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آنها از یک تیغه شیشه‌ای است. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود. یکی از سودمندترین خواص منشور دوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور ، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می‌شود. تعداد ترکیبهای منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است.

محاسبه ضریب شکست منشورها

ضریب شکست شیشه منشور به توسط رابطه زیر داده می‌شود:

n = sin(A - D_m)/2 / sin(A + D_m)/2

که در آن A زاویه رأس منشور بوده و D_m زاویه کمترین انحراف منشور است. زاویه کمترین انحراف منشور آنچنان زاویه‌ای است که با کوچکترین انحراف از آن زاویه ، منشور از حالت تنظیم خود خارج می‌شود و طیف منشور حذف می‌شود. به عبارتی در چنین زاویه‌ای ، منشور در آستانه تشکیل طیف نور تابشی است.

مباحث مرتبط با عنوان

·         آزمایش تعیین زاویه مینیمم انحراف در منشور

·         آزمایش پاشندگی نور در منشور

·         بازتابش داخلی کلی

·         بازتاب نور

·         پاشندگی نور مواد

·         تلسکوپ کپلری

·         تجزیه نور سفید

·         دستگاههای نوری

·         رنگین کمان

·         زاویه رأس منشور

·         ضریب شکست

·         بازتابش داخلی کلی

·         مسافت یاب منشوری

·         منشور پلاستیکی

·         منشور قائم الزاویه

·         منشور پنج وجهی

·         منشور نیکول

·         منشور پورو

 

آب اکسیژنه

 

 

آب اکسیژنه یا هیدروژن پراکسید دارای خواص شیمیایی جالبی می باشد به دلیل آن که همان اندازه که عامل احیا کننده ی خوبیست، عامل اکسید کننده ی خوبی( اکسیدان) نیز می باشد. البته این شرایط هم در محلول های اسیدی و هم در محلول های قلیایی برقرار است.

عدد اکسایش اکسیژن در هیدروژن پراکسید، 1- می باشد، بنابراین آب اکسیژنه می تواند به O₂ که دارای عدد اکسایشی صفر است اکسید شود و یا به H₂O و یا ^-OH که هر دو عدد اکسایشی شان 2- می باشد، نیز کاهش یابد. در کل، هیدروژن پراکسید یک عامل اکسید کننده ی قوی می باشد.

 

پایداری:

 

 

از نظر حرارتی، هیدروژن پراکسید با توجه به معادله ی زیر ناپایدار می باشد:

 

 

واکنش از چپ به راست یک فرآیند خود به خودیست که با کاهش انرژی همراه است. اما تجزیه ی هیدروژن پراکسید در دمای 25⁰C و در غیاب کاتالیزور، کند صورت می گیرد. پلاتین، نقره، مس، کبالت، دی اکسید منگنز، آهن و غیره از جمله کاتالیزورهایی هستند که تجزیه ی آب اکسیژنه را سرعت می بخشند.

البته برای این واکنش تثبیت کننده هایی مثل اسیدها، استانیلید، استانات ها و پیرو فسفات ها نیز وجود دارد.

هیدروژن پراکسید در غلظت های بیشتر از 65 درصد، مخلوط های انفجاری قوی ای را با خیلی از ترکیبات آلی تشکیل می دهد.

تا حتی در تماس با آن دسته از ترکیبات آلی نیز، عمل افروزش و یا احتراق صورت می گیرد.

 

اطلاعات بیشتر:

 

 

هیدروژن و اکسیژن به غیر از آب، اکسید دیگری را به نام هیدروژن پراکسید تشکیل می دهند که دارای فرمول مولکولی H₂O₂ می باشد. آب اکسیژنه در سال 1918 توسط تنارد ( Thenard ) کشف شد.

 

 

تنارد هیدروژن پراکسید را به صورت مقادیر ناچیز از واکنش نور خورشید بر روی آب دارای اکسیژن حل شده، بدست آورد. خواص شیمیایی H₂O₂ به طور گسترده متفاوت از خواص شیمیایی آب می باشد.

در استفاده از آب اکسیژنه بایستی به خوبی دقت کنیم. تصاویر زیر اثر آب اکسیژنه ی غلیظ بر روی پوست را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

خواص فیزیکی:

 

 

 

کاربرد ها:

- H₂O₂ به عنوان ضد عفونی کننده و ضد باکتری بی ضرر و نیز برای تمیز کردن جراحات و زخم ها مورد استفاده قرار می گیرد.

- آب اکسیژنه به عنوان عامل سفید کننده برای لباس های ظریف و لطیف، پشمی، ابریشمی و خمیر چوب نیز استفاده می شود.

- محلول غلیظ H₂O₂ به عنوان یک اکسیدان برای سوخت موشک ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

- به عنوان عامل اکسید کننده در آزمایشگاه نیز کاربرد دارد.

جهت یادگیری بیشتر آزمایش زیر را انجام دهید.

• طور كلي، براي ساخت يك عينك طبي مراحل زيادي را بايد طي نمود يعني از تجويز عدسي، آغاز و در نهايت به تنظيم عينك بر روي صورت بيمار و فراهم آوردن رضايت وي چه از نظر طبي و چه از لحاظ رعايت موارد زيبايي پايان مي پذيرد، كه البته، اين پايان، خود آغاز ديگري است، آغاز تشكيل يك پرونده كامل براي بيمار و بايگاني آن و شروع خدمات پس از فروش و نظر سنجي از بيمار راجع به عملكرد خود و كاركنان موسسه و …
   
• البته واضح است كه تجويز عدسي در حوزه مسئوليت عينك سازان نمي باشد ولي ميتوانند با آگاهي داشتن از اطلاعات عمومي بيماريهاي چشمي بخصوص عيوب انكساري، بيمار را به پزشك معالج و يا بينايي سنج هدايت كنند. 
   
• در زمان ساخت عينك در هركدام از مراحل آن، اگر ناآگاهي و يا قصوري صورت پذيرد، تاثير مستقيمي بر ديگر مراحل، خواهد داشت. در حقيقت كار بصورت سلسله مراتب بهم پيوسته اي مي باشد كه نبايد هيچگونه خللي چه از نظر فني و چه از نظر موارد زيبايي به وجود آيد. 
   
• يك عينك ساز براي اينكه بتواند موفقيت كاملي در ساخت عينك داشته باشد مي بايستي بداند كه عملكردش چه اهميت و ارزشي دارد و چه نقشي در فراهم آوردن يك بينايي مطلوب براي بيمار دارد و چه مسئوليتي در قبال نسخه تجويز شده دارد و … .
   
• در تدوين اين جزوه علاوه بر اينكه، سعي در استفاده از كتب و رسالات معتبر و مرجع روز جهان شده است رعايت سلسله مراتب كاري نيز در نظر گرفته شده و تجربيات سي ساله مؤلفين نيز به آن افزوده گرديده است كه اميدواريم مورد استفاده همگان قرار گرفته و سبب ارتقاء سطح علمي و دانش فني همه ي كساني كه به نوعي با مسائل اپتيكي عينك سرو كار دارند گردد.

 

• مختصرى بر تاريخچه آموزش عينك سازى در ايران
• نامه دکتر محمد تقی توسلی ، رئیس آموزش انجمن فیزیک ایران در رابطه با "مبانی ساخت عینک های طبی"
• مقدمه
• فصل اول - آشنایی با فریم و قطعات آن
• فصل دوم - نسخه خوانی
• فصل سوم - اندازه گيرى PD
• فصل چهارم - انتخاب فريم
• فصل پنجم - تهيه عدسى
• فصل ششم - دور تراشي و نصب عدسي
• فصل هفتم - انواع عدسيها
• فرم بایگانی
• پیش نویس استاندارد های پیشنهادی برای عدسیهای تک دید
• رواداری (تولِرانس: Tolerance) در عینک سازی چیست؟
• درصد توان محوری عدسیهای پلان سیلندر در محورهای مختلف

کسوف و خسوف

خورشید گرفتگی (کسوف) زمانی رخ می‌دهد که ماه بین زمین و خورشید قرار گیرد، در این صورت سایه ماه روی زمین می‌افتد و ناحیه‌ای از زمین که در سایه کامل ماه قرار می‌گیرد، کاملاً تاریک می‌شود.

به این تاریکی که در سایه کامل قرار دارد کسوف کامل گفته می‌شود.

در ماه گرفتگی (خسوف) نیز زمین بین خورشید و ماه قرار می‌گیرد و سایه زمین روی ماه تشکیل می‌شود.

همانطور که دیدید با مدل اشعه نوری توانستیم پدیده سایه و نیم سایه را توصیف کنیم. این مدل همچنین برای توصیف انعکاس نور در آینه‌ها و شکست نور وقتی از یک محیط وارد محیط دیگر می‌شود بسیار مفید است. امّا برای توصیف بسیاری از پدیده‌های نوری هیچ کاربردی ندارد. به عنوان مثال می‌توان به دیدن طیف نور در یک اشاره کرد که با مدل اشعه نوری نمی‌توان آن را توصیف کرد.

مواد منفجره, به زبان ساده, موادي هستند که در صورت آغاز فرايند انفجار, با سرعت بالايي واکنش ميدهند و حجم زيادي گاز توليد ميکنند. بطور کلي, تعريف انفجار, يعني آزاد شدن مقدار زيادي گاز با سرعت و فشار بالا. اين آزاد شدن گاز به نوبه خود ميتواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشياء اطراف و تبديل شدن آنها به ترکش شود. مواد منفجره انواع زيادي دارند (شيميايي, اتمي, پلاسما...). مواد منفجره شيميايي از دو جز اکسيد کننده, و سوخت تشکيل شده اند. هر ماده سوختي, در حرارت مناسب و در مجاورت اکسيژن آتش ميگيرد و شروع به سوختن ميکند. اما به دليل اينکه در هوا, اکسيژن به صورت خالص وجود ندارد, سوختن اين مواد به تدريج صورت ميگيرد. در مواد منفجره, در کنار سوخت, ماده اکسيد کننده اضافه ميشود. ماده اکسيد کننده, مثل پرمنگنات پتاسيم, در هنگام واکنش مقدار زيادي اکسيژن آزاد ميکند و اين اکسيژن با سوخت ترکيب شده و باعث واکنش ناگهاني کل سوخت ميشود و انفجار به وجود مي آيد. به ياد داشته باشيد که مواد منفجره براي واکنش نيازي به هوا ندارند و اکسيژن مورد نياز خود را از درون خود تامين ميکنند.

دو نوع ماده منفجره شيميايي وجود دارد : High Explosive يا مواد درجه بالا و Low Explosive يا مواد درجه پائين. مواد درجه بالا در صورت انفجار با سرعت زيادي تبديل به گاز ميشوند و شدت انفجار آنها بسيار زياد است. اما برعکس, مواد درجه پائين نسبتاً کند واکنش ميدهند. مثالهاي خوب ماده درجه بالا C-4 و ماده درجه پائين باروت است. مواد منفجره همچنين از نظر ميزان حساسيت با يکديگر تفاوت دارند. بعضي از اين مواد بقدري حساسند که حتي نشستن يک پشه روي آنها باعث انفجارشان ميشوند و در عوض بعضي از آنها تا 3000 درجه دما را تحمل ميکنند و منفجر نميشوند. مواد منفجره حساس را با احتياط زياد و در مقادير بسيار کم جابجا ميکنند و به همين دليل از آنها براي درست کردن چاشني استفاده ميکنند. چاشني (Detonator) وسيله اي است که به وسيله حرارت, ضربه يا شوکهاي الکتريکي منفجر ميشود و به نوبه خود باعث انفجار منفجره با حساسيت کمتر ميشود.

يک بمب به صورت کلاسيک از اجزاي زير تشکيل ميشود : چاشني, ماده انفجاري ثانويه و پوشش. چاشني به وسيله مکانيسم دلخواه از قبيل فتيله, تايمر الکتريکي يا ساعتي منفجر ميشود و خود باعث انفجار ماده اصلي ميشود. اگر ماده منفجره بدون پوشش استفاده شود, شدت انفجار و تخريب آن زياد نخواهد بود و محوطه کوچکي را تخريب ميکند, به همين دليل بمبها را بايد درون پوششهاي فلزي مثل لوله هاي فلزي با قطرهاي مختلف قرار داد. ماده منفجره مقدار زيادي گاز آزاد ميکند و چون اين گاز راه فراري ندارد موجب تکه تکه شدن پوشش فلزي ميشود و قطعات ترکش با سرعت بالايي به اطراف پرتاب ميشوند و آسيب زيادي به اطراف ميزنند.