شکست نور به چه معناست؟ همه چیز درباره دلیل و استفاده‌های آن – به همراه نمونه‌های ساده
وقتی نور از یک محیط شفاف (مثل هوا) به محیط شفاف دیگری (مثل آب یا شیشه) وارد می‌شود، مسیر آن کج می‌شود. به این پدیده «شکست نور» می‌گویند.
**علت شکست نور:**
سرعت نور در محیط‌های مختلف، متفاوت است. مثلاً نور در هوا تندتر حرکت می‌کند تا در آب یا شیشه. وقتی نور به سطح جداکننده دو محیط می‌رسد، به خاطر این تغییر سرعت، مسیرش تغییر می‌کند و می‌شکند.
**نمونه‌های روزمره:**
– وقتی یک نی را داخل لیوان آب می‌گذارید، به نظر می‌رسد نی در محل برخورد با آب خم شده یا شکسته است.
– تشکیل رنگین‌کمان پس از باران، نتیجه شکست نور خورشید در قطره‌های آب موجود در هواست.
– عدسی عینک یا ذره‌بین، نور را به دلیل پدیده شکست، متمرکز یا پراکنده می‌کند.
**کاربردهای مهم:**
– ساخت عینک و لنزهای اصلاحی برای چشم
– طراحی دوربین‌های عکاسی، تلسکوپ و میکروسکوپ
– استفاده در منشور برای تجزیه نور سفید به رنگ‌های مختلف
شکست نور چیست؟
شکست نور یک پدیده نوری جالب است. وقتی نور از یک منبع مانند خورشید یا لامپ به سطح بین دو محیط شفاف (مثل هوا و آب) می‌رسد، به دلیل تفاوت چگالی این محیط‌ها، سرعت و مسیر آن تغییر می‌کند. این تغییر مسیر را شکست نور می‌نامند. به همین دلیل وقتی به یک نی در لیوان آب نگاه می‌کنیم، به نظر می‌رسد که شکسته شده است. در ادامه بیشتر با این ویژگی نور آشنا خواهیم شد. با ما همراه باشید.
معنی شکست نور:
اگر نور از یک محیط شفاف (مثل هوا) به محیط شفاف دیگری (مثل آب یا شیشه) وارد شود، مسیر آن کج می‌شود. به این انحراف و تغییر مسیر، «شکست نور» می‌گویند.
علت شکست نور
دلیل شکست نور، تغییر سرعت آن است. سرعت نور در مواد شفاف مختلف، یکسان نیست. بالاترین سرعت نور در فضای خالی (یا تقریباً در هوا) اتفاق می‌افتد و حدود ۳۰۰٫۰۰۰ کیلومتر در ثانیه است.
اما در محیط‌های دیگری مانند آب یا شیشه، سرعت نور کمتر می‌شود. بنابراین وقتی نور از یک محیط به محیط دیگری با غلظت متفاوت وارد می‌شود، سرعت آن تغییر می‌کند. هرچه محیط غلیظ‌تر باشد، سرعت نور کمتر می‌شود و برعکس.
پس علت اصلی شکست نور، تغییر سرعت آن هنگام ورود به محیط جدید است.
وقتی نور از محیط رقیق به غلیظ (مثلاً از هوا به آب) وارد می‌شود، به خط عمود بر سطح نزدیک‌تر می‌شود. برعکس، وقتی از محیط غلیظ به رقیق (مثلاً از شیشه به هوا) وارد شود، از خط عمود دورتر می‌شود.
اگر نور به صورت عمود بتابد، هیچ شکستی رخ نمی‌دهد.
مثال های شکست‌نور
اگر یک سکه را در کف لیوانی پر از آب ببینید، به نظر می‌رسد سکه در جای بالاتری از محل واقعی خود قرار دارد. یا وقتی یک قاشق را به صورت کج داخل لیوان آب می‌کنید، به نظر می‌رسد قاشق در نقطه‌ای که به آب وارد می‌شود، شکسته شده است.
برعکس این حالت هم اتفاق می‌افتد: اگر جسمی در هوا باشد و شما از یک محیط غلیظ‌تر به آن نگاه کنید، آن جسم دورتر از چیزی که هست به نظر می‌رسد. مثلاً وقتی به کف یک استخر نگاه می‌کنید، عمق آب کمتر از مقدار واقعی دیده می‌شود. اگر تقریباً به صورت عمودی به کف استخری با عمق ۵ متر نگاه کنید، احتمالاً آن را حدود ۴ متر می‌بینید.
اگر دست خود را تا نیمه در آب فرو ببرید، می‌بینید که بخش داخل آب، نسبت به بخش بیرون از آب، کج و تغییر شکل یافته به نظر می‌رسد. همه این اتفاقات به دلیل پدیده‌ای در علم فیزیک رخ می‌دهد که به آن “شکست نور” می‌گویند.
کاربردهای شکست‌نور
می‌توان با استفاده از پدیده‌ی شکست نور، نور سفید یا نوری که از ترکیب چند رنگ مختلف به وجود آمده را از هم جدا کرد و هر یک از رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن را به صورت مجزا دید. دلیل این اتفاق آن است که سرعت نور در محیط‌های شفاف (مثل شیشه یا آب) برای رنگ‌های مختلف، متفاوت است. هر چه طول موج یک نور بیشتر باشد، سرعت آن در این محیط‌ها نیز بیشتر خواهد بود.
به همین دلیل، نورهایی با طول موج‌های گوناگون، مسیرهای متفاوتی را طی می‌کنند و با زاویه‌های مختلفی می‌شکنند. در نهایت، این امر باعث می‌شود که امواج نوری با رنگ‌های مختلف از یکدیگر جدا شوند. یک نمونه‌ی زیبا و طبیعی از این پدیده، رنگین‌کمان است. وقتی باران می‌بارد، قطرات ریز آب در هوا مانند یک منشور طبیعی عمل می‌کنند و نور خورشید را به رنگ‌های مختلف تجزیه می‌کنند و در نتیجه، آن کمان رنگی زیبا در آسمان پدیدار می‌شود.
شکست نور در منشور و اجسام کروی
در ابزارهای نوری مانند آینه‌ها، لنزها، منشورها و غیره، قوانین اسنل مسیر پرتوهای نور را در هنگام شکست و بازتاب مشخص می‌کنند. اگر یک سطح کروی داشته باشیم که دو محیط نوری متفاوت را از هم جدا کند، به آن دیوپتر کروی می‌گویند.
به عنوان مثال، وقتی نور یک ستاره که در فاصله بسیار دور قرار دارد به یک دیوپتر کروی می‌تابد، پرتوهای نور به صورت موازی و در راستای محور اصلی به قسمت‌های مختلف آن برخورد می‌کنند. پس از شکست در دیوپتر، این پرتوها یا ادامه مسیرشان از کانون دیوپتر عبور می‌کنند. نقطه برخورد آن‌ها یک نقطه مشخص است. همچنین، شکست دو مرحله‌ای در منشورها طیف کامل و دقیقی از نور سفید ایجاد می‌کند.
بیشتر بخوانید: آشنایی با منشور و انواع آن