زاویه بروستر

آنچه به اینجا پیوند دارد... قطبش خطی نور زاویه حد قطبش خطی اپتیک هندسیعلوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > الکترومغناطیسعلوم طبیعت > فیزیک > اپتیک > اپتیک هندسیزاویه بروستر -->(cached)زاویه بروستر (Brewster Angel)اگر زاویه تابش را چنان تنظیم نماییم که در مرز مشترک دو محیط هیچ بازتابی نداشته باشیم و تمام نورها بر محیط دوم گذر نمایند در چنین حالتی ضریب بازتاب در سیستم صفر می‌شود، در این صورت زاویه تابش را زاویه بروستر می‌نامند.به ازای این زاویه بخصوص قانون اسنل به شکل زیر در می‌آید:(n1 sini = n2 sin (180-iبنابراین: i = arctan n2/n1 و با حرف B اول کلمه Brewster که کاشف اول زاویه بروستر می‌باشد، نشان می‌دهند (i = B). اگر ضریب شکست نسبی دو محیط (n = n2/n1) باشد، خواهیم داشت:B = arc tan nبه عنوان مثال برای شیشه با ضریب شکست n = 1.5 در بازتاب بیرونی از هوا به شیشه B = arctan 1.5 = 57 درجه و برای بازتاب درونی از شیشه به هوا B = arctan 1/1.5 = 33 درجه می‌باشد.عکس پیدا نشدمفهوم فیزیکی اگر زاویه تابش سیستم برابر زاویه بروستر باشد، به این معنی است که سیستم به عنوان عبور کننده عمل می‌کند و هیچ انعکاسی از مرز نخواهیم داشت. در واقع بخاطر وجود پاشندگی محیطها این زاویه تابعی از طول موج است، با این حال این تغییر طول موجی در ناحیه نور مرئی بسیار کم است.کاربردهای زاویه بروستردر موجبر نوری از این زاویه استفاده می‌شود و سیستم موج تابشی تحت زاویه بروستر را هدایت می‌کند. در این موجبرها می‌توان اتلاف نور را بسیار کم کرد، این وسیله در مخابرات اپتیکی (با نور لیزر) ، داده پردازی و سایر کاربردها حائز اهمیت است.جهت قطبش نورها از این زاویه استفاده می‌نمائیم. اگر با روابط اپتیکی فرنل ، دامنه و بازتاب اموج الکترومغناطیسی طولی (موج قطبی p) را حساب نماییم، همین زاویه بروستر به عنوان زاویه تابش برای آن سیستم نیز معرفی می‌شود. بنابراین امواج الکترومغناطیسی بر اثر تابش تحت این زاویه کاملا قطبیده هستند و مولفه عبوری نور قطبیده می‌باشد و برای قطبی کردن امواج طولی از این روش استفاده می‌شود.در حالت کلی اگر نور غیر قطبی تحت زاویه بروستر بر سطحی بتابد نور بازتابی به طور خطی قطبیده(قطبش خطی نور) و بردار میدان الکتریکی آن عمود بر صفحه تابش خواهد بود و نور عبوری به طور جزئی قطبیده است . درست است که کل نور بازتابی قطبیده است اما فقط بخشی از نور بازتاب می شود بنابراین تولید نور قطبی با روش بازتاب تحت زاویه بروستر برای موج الکترومغناطیسی عرضی (موج قطبی s) مناسب نیست .همانند زاویه حد جهت یافتن ضریب شکست یک محیط مجهول با این تئوری سیستمی می سازند. طوری که در آن ضریب شکست سیستم را بدست می دهد. n = tan B طراحی عملی دستگاه چنین است که اگر سیستم در حالتی قرار گیرد که در اثر نور تابشی، بازتابی از خود نشان ندهد، یعنی در زاویه بروستر تنظیم شده است. با اندازه گیری این زاویه توسط رابطه اخیر ضریب شکست محیط مجهول بدست می‌آید.در کالیبراسیون دستگاههای اندازه گیری نوری و تنظیم و کنترل سیستمهای اتوماتیک نوری و برخی اجاقهای خورشیدی و بخصوص سویچ زنی بروستر (که در آن نقش پلاروید را دارد) و در ساختمان اکثر دستگاههای نوری و موجی دیگر بکار می‌رود.دریچه بروستر اگر نور موءلفه طولیش که بطور خطی قطبیده است بر متوازی السطوحی شیشه‌ای تحت زاویه بروستر بتابد در این صورت نورها از سطح اول بازتاب نمی‌شود. بازتاب داخلی از سطح دوم نیز وجود ندارد و تمام موج فرودی از تیغه متوازی السطوح عبور می‌کند به عبارتی تیغه متوازی السطوح برای موج قطبیده خطی طولی کاملا شفاف است، چنین دستگاههایی به دریچه بروستر معروفند، در دستگاههای لیزری زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
Posted by javad at 3:17 AM 0 comments

ماهیت ذر‌ه‌ای اسحاق نیوتن (Isaac Newton) در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً اسحاق نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیطهای همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌شوند که این امر را قانون می‌نامند و یکی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است.ماهیت موجی همزمان با نیوتن، کریسیتان هویگنس (Christiaan Huygens) (1695-1629) طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود به خاطر داشته باشید که هویگنس با بکار بردن امواج اصلی و موجکهای ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی هستند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع.ماهیت الکترومغناطیس بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (1879-1831) است که ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده کامل امواج الکترومغناطیسی شامل: موج رادیویی ، تابش فرو سرخ ، نور مرئی از قرمز تا بنفش ، تابش فرابنفش ، اشعه ایکس و اشعه گاما می‌باشد.ماهیت کوانتومی نور طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور، که در دو دهه اول قرن بیستم بوسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترومغناطیسی کوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترومغناطیسی به مقادیر گسسته‌ای به نام "فوتون" انجام می‌گیرد.نظریه مکملی نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابراین گفته می‌شود که نور خاصیت دو گانه‌ای دارد، برخی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی آنرا نشان می‌دهد و برخی دیگر مانند پدیده فوتوالکتریک ، پدیده کامپتون و ... با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند.تعریف واقعی نور چیست؟ تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی باهم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را می‌کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور و بحث می‌کند در حالی که نظریه کوانتومی برهمکنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ، نظریه جامعی که کوانتوم الکترودینامیک نام دارد، شکل می‌گیرد. چون نظریه‌های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند منصفانه می‌توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور کاملا شناخته شده است، اما باز هم این پرسش هست که واقعیت نور چیست؟گسترده طول موجی نور نور گستره طول موجی وسیعی دارد چون با نور مرئی کار می‌کنیم اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الکترومغناطیسی انجام می‌گیرد اما روشهای مورد بحث می‌تواند در تمام ناحیه الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبی) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است که در وسط آن طول موج 555 نانومتر (نور زرد) که چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می‌گیرد و تا فرو سرخ دور گسترش می‌یابد.خواص نور و نحوه تولید سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله کاواک جسم سیاه می‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موجها می‌باشد. تک طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الکتریکی که معرف طیفهای اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده می‌توان تولید کرد