خانه / دنیای اطراف ما / پنج واقعیت علمی درباره نور که همه انسان ها باید بدانند

پنج واقعیت علمی درباره نور که همه انسان ها باید بدانند

یونسکو سال 2015 را ” سال بین المللی نور ” معرفی کرده است ( سال جهانی نور هم سال 2533 خواهد بود). اهمیت و نقش نور در زندگی انسان ها و سایر موجودات زمین بر هیچکس پوشیده نیست. بخاطر همین نقش مهم بود که شایعه سه روز تاریکی جهان خیلی مورد توجه قرار گرفت و البته ناسا آن را تکذیب کرد (جزییات بیشتر). همه ما به این اهمیت واقفیم اما چقدر درباره نور می دانیم؟

چقدر درباره نور می دانید؟
چقدر درباره نور می دانید؟

در این پست قصد نداریم درباره ویژگی های پیچیده نور و قوانین حاکم بر آن، نور منجمد و نور تاب خورده با شما حرف بزنیم، می خواهیم از ابتدایی ترین مسائل شروع کنیم. پنج واقعیت علمی درباره نور که پایه و اساس همه مطالب علمی هستند که ممکن است درباره نور بخوانید. بنابراین اگر بیشتر از 7 سال سن دارید، فرصت خواندن این مقاله و شناخت بیشتر نور را از خود دریغ نکنید.

نور یک موج است

موج چیست؟ بیایید با یک مثال شروع کنیم؛ اگر یک سنگ را داخل آب بیاندازید، چنین تصویری خواهید دید:

نور هم ویژگی های این موج را دارد
نور هم ویژگی های این موج را دارد

سنگ باعث ایجاد اختلال و موج دار شدن آن می شود. این موج ها و اختلال ها هستند که به سرعت از محل افتادن سنگ در آب فاصله می گیرند نه مولکول های آب. در واقع مولکول های آب فقط بالا و پایین می روند. شما می توانید همین کار را با یک طناب هم انجام دهید؛ طناب را روی زمین بگذارید و یک سر آن را تکان دهید. اختلالی که شما ایجاد کرده اید به سمت سر دیگر طناب حرکت خواهد کرد.

در این تصویر می توانید حرکت موج در یک طناب را ببینید. در این تصویر و هر بار که چنین آزمایشی را انجام می دهید، باید به چهار ویژگی توجه کنید.

چهار ویژگی یک موج
چهار ویژگی یک موج

این چهار ویژگی که در تصویر هم مشخص شده اند، عبارتند از:

  • دامنه : دامنه همان اندازه جابجایی این اختلال است. واحد دامنه به نوع موج بستگی دارد. این واحد برای موج ایجاد شده در طناب ، متر است.
  • سرعت موج : اختلالی که در شما در طناب ایجاد کرده اید، حرکت می کند. سرعت موج سرعت حرکت این اختلال (که بنظر زائد می رسد) است. واحد سرعت موج متر بر ثانیه است.
  • طول موج : طول موج همان فاصله بین دو اختلال است که برمبنای متر محاسبه می شود.
  • تناوب : اگر تعداد امواجی که در یک ثانیه از یک نقطه ثابت گذشته اند را محاسبه کنید، تناوب را محاسبه کرده اید (سیکل بر ثانیه یا هرتز).

سه ویژگی آخر با هم مرتبط هستند. سرعت موج برابر است با حاصل ضرب طول موج و تناوب.

خب این ها چه ربطی به نور دارند؟ نور تمام این چهار ویژگی را دارد و یک موج است. نور می تواند کارهای یک موج را تکرار کند؛ مثلاً :

  • در تمام جهات بتابد و گسترش یابد؛ مثل یک لامپ یا امواجی که در اثر افتادن سنگ در آب ایجاد می شوند؛
  • با سایر موج ها تداخل پیدا کند؛
  • در گوشه ها خم شود (تعجب نکنید؛ این اتفاق برای نور هم می افتد اما دیدن آن سخت است)؛
  • انرژی و شتاب را حمل کند؛
  • با ماده تعامل داشته باشد.
در ساختنی بخوانید :  ارسال داده با استفاده از نور پیچانده شده به فاصله 3 کیلومتری

نور یک موج الکترومغناطیسی است

شما می توانید موج خودتان را بسازید؛ یک طناب بلند را بردارید و آن را روی زمین بکشید. حالا یک سر آن را بصورت عمودی تکان دهید. حالا طناب را کنار بگذارید و همین حرکات را با دست خالی تکرار کنید. اگر جسمی نداشته باشید که موج در آن سفر کند، موجی درست نخواهد شد. آیا در مورد نور هم همینطور است؟ همانطور که گفتیم نور یک موج است، پس چطور می تواند در یک فضای خالی از خورشید به سمت زمین حرکت کند؟ بستر حرکت موج نور چیست؟

پاسخ این سوال را با اشاره به دو نکته مهم درباره میدان های مغناطیسی و الکتریکی خواهیم داد. اول؛ در تصویر زیر یک سیم را می بینید که جریان الکتریکی را از روی یک قطب نمای مغناطیسی عبور می دهد. جریان الکتریکی یک میدان مغناطیسی می سازد که باعث حرکت عقربه قطب نما می شود.

جریان الکتریکی این سیم باعث حرکت سوزن قطب نما می شود
جریان الکتریکی این سیم باعث حرکت سوزن قطب نما می شود

اما برای ساختن میدان های مغناطیسی حتی به یک جریان الکتریکی هم نیاز ندارید. محققان متوجه شده اند که میتوان با تغییر میدان الکتریکی یک میدان مغناطیسی بسازید. در تصویر متحرک زیر، یک سیم پیچ به یک لامپ وصل شده است (بدون باتری). وقتی این سازه را روی این میدان مغناطیسی متحرک قرار می دهید، میدان الکتریکی ساخته میشود که لامپ را روشن می کند.

نور این چراغ بدون باتری تولید شده
نور این چراغ بدون باتری تولید شده

در نتیجه یک میدان مغناطیسی متغیر خواهیم شد که یک میدان مغناطیسی می سازد و میدان مغناطیسی متغیر هم یک میدان الکتریکی می سازد. با قرار دادن این ایده ها کنار یکدیگر می توانید دو موج بسازید (یک موج میدان الکتریکی و یک موج میدان مغناطیسی) که هر کدام دیگری را تکثیر می کنند. موج های الکترومغناطیسی به هیچ جسم و بستری برای انتقال نیاز ندارند چون خودشان بستر انتقال خودشان هستند.

تعامل طول موج های مختلف نور با ماده یکسان نیست

حتماً می دانید که چیزی به نام طیف الکترومغناطیسی در علم فیزیک تعریف شده است. اگر هم می خواهید با مفهوم فیزیکی مهم آشنا شوید، واژه طبف الکترومغناطیسی را در سایت جستجو کنید و درباره این انرژی مهم و طیف های مختلف آن بخوانید. با استفاده از طیف الکترومغناطیسی می توانید یک موج مغناطیسی با طول موج های مختلف بسازید؛ از بیشتر از یک متر گرفته (امواج رادیویی) تا کمتر از 10 پیکومتر (اشعه گاما – البته این اشعه ها هنوز موج هستند). در زیر می توانید طبقه بندی رایج طیف مغناطیسی (از طول موج بیشتر به کمتر) را بخوانید:

در ساختنی بخوانید :  Li-Fi ، اینترنت را از طریق لامپ دریافت کنید !

تمام موارد فهرست بالا امواج الکترومغناطیسی هستند و همگی با سرعت یکسان (سرعت نور) حرکت می کنند. با این وجود تعامل آنها با ماده یکسان نیست و از یک طول موج به طول موج دیگر فرق می کند. اگر داخل یک ساختمان باشید، موبایل تان همچنان می تواند داده های برج مخابرات را دریافت کند چون این امواج رادیویی از بیشتر دیوارها عبور می کنند. اما آیا شما می توانید آن طرف دیوار را ببینید؟ نه . نور مرئی از دیوار عبور نمی کند. اشعه ایکس معمولاً از پوست شما رد می شود، اما شما زیر پوست تان را ببینید چون نور مرئی از پوست عبور نمی کند. البته ما باید از این محدودیت خوشحال باشیم!

اساساً تعامل بین نور و ماده به تناوب نور بستگی دارد اما چون طول موج و تناوب نور – به عنوان یک موج – بهم مرتبط هستند، ما فقط درباره طول موج توضیح دادیم و تبیین تاثیر تناوب نور روی تعامل با ماده در این بحث نمی گنجد.

برای دیدن اجسام نور باید وارد چشم شود

این حقیقت علمی فقط مربوط به نور و ویژگی های آن نمی شود و به آناتومی بدن انسان هم بر می گردد. برای ورود نور به چشم شما دو راه وجود دارد. ابتدا باید یک منبع نور (مثل لامپ) وجود داشته باشد که نور را تولید کند. سپس این نور به چشم شما منتقل می شود و مغز شما این سیگنال را به صورت نور تفسیر می کند. راه دیگر (و رایج تر) دیدن اجسام با نور منعکس شده است. تصور کنید به یک مداد نگاه می کنید؛ نور ابتدا به مداد می تابد و بازتاب آن وارد چشم شما می شود.

بیشتر اوقات برای دیدن اجسام بازتاب نور وارد چشم ما می شود
بیشتر اوقات برای دیدن اجسام بازتاب نور وارد چشم ما می شود

اینجا یک سوال پیش می آید؛ اگر نوری وجود نداشته باشد که وارد چشم ما بشود، چه اتفاقی می افتد؟ اگر جایی باشید که هیچ منبع نوری وجود نداشته باشد، چه ؟ در این صورت ما رنگ سیاه را خواهید دید. در این باره می توان سوال های جالب تری پرسید. مثلاً :

  • آیا تابحال جایی بوده اید که هیچ نوری در آنجه نباشد؟
  • اگر در اتاقی باشید که کاملاً تاریک است، چه چیزی خواهید دید؟
  • اگر چند ساعت در آن اتاق بمانید چه اتفاقی می افتد؟

اولین جوابی که برای این سوال ها بنظر می رسد این است که ابتدا همه چیز را سیاه می بینیم، سپس چشم تان عادت می کند و یک چیزهایی می بینیم. اما جواب درست این است که شما فقط و فقط سیاهی خواهید دید. جواب رایج و البته غلط برمبنای تجربه های انسان است. معمولاً در یک اتاق تاریک چشم شما به تاریکی عادت می کند و می توانید چیزهایی را ببینید. اگر این اتفاق بیفتد به این معنی است که در آن اتاق نور وجود داشته است که معمولاً اینطور است. جایی که هیچ نوری نباشد – هیچ نوری – شما فقط و فقط سیاهی خواهید دید.

در ساختنی بخوانید :  دانشمندان یک ابر اتمی را به دمای زیر صفر مطلق فرستادند

همه اجسام نور تولید می کنند

شاید بهتر باشد بگوییم همه اجسام نور موج الکترومغناطیسی تولید می کنند. بیایید این حقیقت علمی را با یک مثال بررسی کنیم. به آشپزخانه بروید و شعله اجاق را تا ته زیاد کنید (البته اجاق تان باید برقی باشد). حالا گرم شدن آن را تماشا کنید.

فقط اشیای خیلی گرم نیستند که نور تولید می کنند
فقط اشیای خیلی گرم نیستند که نور تولید می کنند

بعد از اینکه اجاق کاملاً داغ شد، صفحه فلزی روی آن به رنگ قرمز در می آید و کاملاً می درخشد. در واقع، اجاق در تمام این مدت نور تولید می کرده است. در دماهای پایین تر، نور الکترومغناطیسی در طول موجی است که چشم انسان نمی تواند آن را ببیند (طیف مادون قرمز).

بیشتر اجسامی که در اطراف ما قرار دارند، در طیف مادون قرمز تابش الکترومغناطیسی تولید می کنند و به همین خاطر شما نمی توانید آن را ببینید. البته با دوربین های مادون قرمز می توانید این نورها را ببینید. این دوربین های حرارتی نور مادون قرمز را تشخیص می دهد و یک تصویر با رنگ های اشتباه می سازد که انسان می تواند آن را ببیند. رنگ های مختلف در یک تصویر مادون قرمز ( در بیشتر بخش ها) به دمای متفاوت اجسام برمی گردد.

در این تصویر عکس یک سگ روی کف اتاق را می بینید. همانطور که می بینید چشم ها و بینی گرمتر از سایر قسمت های صورت است. با کی دقت به کف اتاق می توانید بازتاب نور مادون قرمز سگ را ببینید.

این تصویر مادون قرمز بخوبی نشان می دهد که این سگ نور تولید می کند
این تصویر مادون قرمز بخوبی نشان می دهد که این سگ نور تولید می کند

اما آیا این قانون درباره اجسام داغتر از اجاق گاز هم حکم می کند؟ بله. با داغتر شدن یک جسم، طول موج نورهای تولید شده توسط آن جسم کوتاه و کوتاه تر می شود. هرچه طول موج نور تولید شده توسط یک جسم کوتاه تر شود، رنگ جسم به سفید نزدیک می شود. اجسام حتی می توانند در دماهای بسیار بالا نور ماوراء بنفش هم تولید کنند.

این پنج حقیقت علمی چیزهایی هستند که هر انسانی باید درباره نور بداند؛ پس آن را با دوستان تان به اشتراک بگذارید.

منبع

خلاصه مطلب
پنج واقعیت علمی درباره نور که همه انسان ها باید بدانند
عنوان مطلب
پنج واقعیت علمی درباره نور که همه انسان ها باید بدانند
توضیح کوتاه
در این پست با پنج حقیق علمی مهم و اساسی درباره نور آشنا می شوید.
نویسنده

بیشتر بخوانید:

ارسال داده با استفاده از نور پیچانده شده به فاصله 3 کیلومتری... محققان موفق شدند برای اولین بار با استفاده از یک باریکه نور قابل رویت پیچانده شده، اطلاعات را منتقل کنند. این تکنیک می تواند موجب ایجاد یک تحول عظیم د...
رنگ ها از کجا می آیند؟ تصور جهانی بدون رنگ سخت است زیرا رنگ ها همه جا در اطراف ما هستند. آیا تا به حال فکر کرده اید که رنگ ها از کجا می آیند؟ برای پاسخ به این سوال ابتدا بای...
مارماهی فلوئورسنت ، رنگی غیر از آبی در اعماق اقیانوس !... در اعماق آب های اقیانوس صدف های نورانی، ستاره دریایی چشمک زن و کوسه های نئون پیدا می کنید! حالا دانمشندان دو نمونه مارماهی فلوئورسنت نیز پیدا کرده اند...
خبر علمی : محققین توانسته اند نور منجمد پایدار تولید کنند.... دانشمندان از مدت ها قبل متوجه شده بودند که اگر بخواهیم در صنعت پردازنده ها و رایانه و نیز در مخابرات پیشرفت قابل توجهی داشته باشیم و یا اگر نیاز باشد ...
اولین مدل سازی قابل مشاهده خم شدن نور توسط سیاه چاله... سیاه چاله های پلاستیکی درست مانند نمونه ی واقعی نور را به تله می اندازد، و اولین ساختار این چنینی، طبیعی یا مصنوعی، است که می توانید به وسیله آن، این ...
نوری که می تواند از سیاهچاله فرار کند! برای اولین دانشمندان شاهد به بیرون پرتاب شدن چیزی از یک سیاهچاله بودند! زمانی به نظر می آمد این پدیده های عجیب کاملا فرای فهم بشر هستند. اما حالا با و...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

اولین عکس گروه گرابر که باعث کشف تصادفی مارماهی فلوئورسنت شد.

مارماهی فلوئورسنت ، رنگی غیر از آبی در اعماق اقیانوس !

در اعماق آب های اقیانوس صدف های نورانی، ستاره دریایی چشمک زن و کوسه های …

پاسخ دهید