هیجان با نور و لیزر
آیا سایه نور از یک جسم، مرز دقیقی دارد؟ (پراش نور از لبه)
 
آیا سایه نور از یک جسم، مرز دقیقی دارد؟
 
پراش نور از لبه
 
مرز سایه نور1.jpg

مقدمه:
دست خود را رو به یک منبع نور گرفته و انگشتانتان را به آرامی به یکدیگر نزدیک کنید. درست قبل از اینکه انگشت ها همدیگر را لمس کنند، یک هاله تیره رنگ میان آنها مشاهده خواهید کرد که در اثر پراش نور از لبه انگشت ها ایجاد شده است. همینطور هنگام مشاهده نور از یک روزنه و یا وقتی نوری که بر لبه ­ای تیز فرود آمده،کشیده می­شود نیز شاهد پدیده پراش هستیم. علی رغم ظاهر ساده این تجربیات روزانه، پدیده پراش یکی از مباحث مهم علم نور و نتیجه موجی بودن آن است و کاربردهای زیای دارد.

 
هدف:
پدیده پراش یکی از نتایج مهم موجی بودن نور است و برای مشاهده دقیق و مطالعه آن می­توان از لیزر استفاده کرد. در اين آزمايش قصد داریم با تاباندن نور ليزر به لبه چاقو يا تيغ، پراش نور از لبه یک جسم تیز را مشاهده و بررسی کنیم.
 
چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:
می خواهیم با استفاده از لیزر پراش نور از لبه یک تیغ تیز را بررسی کنیم. برای مشاهده پراش پرتو از لبه تیز یک تیغ، به اقلام زیر نیاز داریم:
-تیغ تیز

 
آزمایش:
ابتدا عدسی لیزر را بردارید یا به آن یک عدسی واگرا اضافه کنید تا نور لیزر گسترده شود.
- صفحه کاغذ را به عنوان پرده پشت ليزر قرار دهيد تا نور ليزر بدون هیچ تغییری روی پرده بيفتد.
- لبه ی تیز تیغی را روی یک نگهداره نصب کرده و نور لیزر را به آن بتابانید. تاریک بودن محل آزمایش، تاثیر بسزایی در مشاهدات شما خواهد داشت.
 
مرز سایه نور2.jpg

 
اگر با دقت به طرحی كه روي پرده ايجاد می شود توجه كنيد، مشاهده خواهيد كرد كه به جای تشكيل سايه كامل، طرحی شامل خطوط بسيار باريك روشن و تاریک موازی با لبه تیغ روی پرده شكل گرفته است. اين خطوط را فريز یا فرانژ یا نوار، وطرح ايجاد شده را نقش پراش می نامند.

مرز سایه نور3.jpg

 
- آزمایش را با تغییر فاصله لیزر تا پرده و با تغییر فاصله تیغ تا لیزر و تغییر هر دو تکرار کنید.این آزمایش ها را با لیزر بدون واگرایی نیز تکرار و نتایج را بررسی کنید.
 
مرز سایه نور4.jpg

 
آزمایش (پیشرفته تر):
می توانید دو تیغ را در مقابل هم قرار دهید و با تنظیم فاصله و نزدیک کردن آنها به هم نتیجه را مشاهده کنید.

 
به چه کار می آید:
پراش از لبه شروعی برای مطالعه اثرات دیگر پراش مثل پراش از شیار و پراش از توری و دیگر نقشها است که هر یک کاربردهای زیادی دارند. هر مانع ریز ساختاری در مقابل نور، نقشی ایجاد می کند که نقش پراش نامیده میشود و رابطه مهمی با مانع دارد که در کارهای محاسباتی نیز کاربرد دارد.

 
سؤال، پیشنهاد ونکته:
- دقت کنید، اگر پراش از لبه را در نظر بگیریم چه توزیع شدتی را می توانیم مشاهده کنیم. نوار اول روشن است که پهنای بیشتری هم دارد و پس از آن تعدادی نوار تاریک و روشن دیگر مشاهده می شود. اگر لبه ی تیغ دیگری  در مقابل تیغ اول قرار گیرد می توانیم تصور کنیم که این دو طرح پراش ِ نزدیک هم می توانند نقش پراش یک شیار یا یک روزنه را ایجاد کنند.
- اگر دو تیغ را به هم نزدیک کنیم نوار مرکزی نقش پراش، ابتدا متناسب با کاهش فاصله دو تیغ کاهش می یابد ولی با کاهش بیشتر، شروع به افزایش می کند. این رفتار وارونه را در بسیاری مسائل اپتیک و فیزیک شاهد هستیم و به نوعی بیانگر رابطه فوریه ای بین آنهاست.

 
آزمایشهای مرتبط:

 

 
بیشتر بدانید:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Top

Shahid Beheshti University,دانشگاه شهید بهشتی

دانشگاه شهید بهشتی

Shahid Beheshti University,دانشگاه شهید بهشتی

دانشگاه شهید بهشتی