شکست نور چگونه اتفاق می‌افتد؟

امروز فضای مجازی و بستر اینترنت به یکی از مراجع مهم برای دانش آموزان تبدیل شده است تا با مراجعه به آن پاسخ بسیاری از پرسش های خود را بیابند.

تحریریه مدرسه آنلاین تلاش می کند تا در این بخش اطلاعات به روز و مستندی را پیرامون موضوعات درسی تهیه و در اختیار کاربران فضای مجازی قرار دهد.

امروز به بحث شکست نور در علوم پایۀ هشتم می‌پردازیم.

شکست نور و علت آن چیست؟

زمانی که نور از یک محیط با چگالی کمتر به محیطی با چگالی بیشتر یا بالعکس وارد می‌شود، پرتو نور نمی‌تواند سرعت خود را حفظ کند و این موضوع سبب می‌شود پرتو نور شکسته شود. در حقیقت، شکست نور به معنی خم شدن پرتو نور است. از این ویژگی نور در ساخت عینک، عدسی یا لنز و منشور استفاده می‌شود. پدیده رنگین کمان نیز به دلیل شکست نور اتفاق می‌افتد. این پدیده به قدری مهم است که عدم وجود آن منجر به ناتوانی ما در دیدن اجسام می‌شود، زیرا به علت شکست نور، پرتو نوری در شبکیه متمرکز شده و اجسام دیده می‌شوند.

میزان خم شدگی یا شکست نور به دو موضوع بستگی دارد:

*تغییرات سرعت: اگر جنس جسمی که نور به آن وارد می‌شود، سبب شود که میزان تغییرات سرعت نور بالا باشد، شکست یا خم‌شدگی نور بیشتر خواهد شد.

*زاویه برخورد نور با جسم: هر چه نور تحت زاویه بزرگتری وارد فضای دوم شود، زاویه خم شدگی یا شکست نور بزرگتر خواهد بود. از طرف دیگر، اگر نور تحت زاویه وارد فضای دوم شود، سرعت آن تغییر کرده، ولی در جهت پرتو تغییری ایجاد نمی‌شود.

اگر نور وارد محیطی با ضریب شکست بالاتر از محیط اولیه شود (مثلاً از هوا وارد شیشه شود)، سرعت نور کاهش می‌یابد و به خط نرمال نزدیکتر می‌شود. اگر نور وارد هر محیطی با ضریب شکست کوچکتر از محیط اولیه شود (مثلاً از آب وارد هوا شود)، سرعت نور افزایش پیدا کرده و از خط نرمال دورتر می‌شود.

کاربردهای شکست‌نور

با استفاده از پدیده شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود. اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود؛ بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود.

با استفاده از پدیدهٔ شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود. اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود.

بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجهٔ این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود. این پدیده را می‌توان به‌طور طبیعی در رنگین کمان مشاهده کرد. قطرات آب باران نور خورشید را به طول موج‌های مختلف تجزیه می‌کنند و رنگین کمان در آسمان مشاهده می‌شود.

ضریب شکست چیست؟

نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در یک محیط شفاف، ‌ضریب شکست آن محیط نامیده می‌شود.

منشور چیست؟

منشور وسیله‌ای از جنس پلاستیک شفاف یا شیشه است که نور را تجزیه می‌کند. اگر منشور را مقابل نور خورشید بگیریم،‌ نور از منشور عبور می‌کند و به طیف رنگ‌های تشکیل دهنده‌ی آن تجزیه می‌شود.

معمولاً منشور را به شکل هرم با قاعده‌ی مثلث می‌سازند. منشورها شکل‌های متنوع دارند و از آن‌ها برای کارهای مختلف استفاده می‌کنند.

شکست نور در منشور

اگر باریکه‌ای از نور را به منشور بتابانیم نور هنگام عبور از منشور تجزیه می‌شود. به این پدیده پاشندگی نور می‌گویند. تجزیه نور در حقیقت به دلیل شکست نور اتفاق می‌افتد. نور سفید از رنگ‌های مختلف تشکیل شده است. وقتی نور سفید به منشور برخورد می‌کند چون سرعت نورهای مختلف متفاوت است، هرکدام با زاویه‌ای متفاوت از منشور خارج می‌شود. به عبارت دیگر ضریب شکست برای نورهای مختلف متفاوت است. به همین دلیل است که نور سفید را به صورت طیفی از رنگ‌ها مشاهده می‌کنیم.

پاشندگی نور

اگر به طیف نوری‌ای که منشور ایجاد کرده است نگاه کنید متوجه خواهید شد که نور قرمز کمترین انحراف و نور بنفش بیشترین انحراف را دارد. یعنی نور قرمز نسبت به نور بنفش کمتر شکسته شده است. بنابراین انحراف کمتر به معنای شکسته شدن کمتر و انحراف بیشتر به معنای شکسته شدن بیشتر است.

رنگین کمان به علت شکست نور تشکیل می‌شود.