نور
نور یک نوع انرژی الکترومغناطیسی است که بر روی عینک مخصوص بریده می شود و با مجموعه ای از امواج الکترومغناطیسی قابل رؤیت تشکیل می شود.
این امواج شامل طیف رنگهای مختلف است که از نور قرمز با طول موج بلندتر تا نور بنفش با طول موج کوتاهتر در بین آنها قرار دارد. نور قادر است به صورت مستقیم از منابع نوری صادر شده و یا از سطوحی که بازتاب و یا پراکندگی نور را دارند، به چشم انسان برسد. نور از مهمترین عواملی است که برای مشاهده و درک جهان اطراف ما استفاده می شود.
تاریخچه ماهیت نور
ماهیت نور به معنای ویژگی‌ها و رفتارهای فیزیکی نور است. ماهیت نور به بررسی و توصیف خواص نوری مانند انتشار، انکسار، شکست، پراکندگی و تداخل می‌پردازد. نور به صورت امواج الکترومغناطیسی عمل می‌کند و می‌تواند در فضا و اجسام به صورت مستقیم حرکت کند یا با انعکاس و انتشار از سطوح و اجسام به چشم ما برسد. ماهیت نور توسط نظریه‌ها و قوانین فیزیکی مانند نظریه الکترومغناطیس و نظریه کوانتومی توصیف می‌شود.
انواع نور
نور مرئی
این نوع نور قسمتی از طیف elecelectromagnetic اندازه‌گیری شده است که برای چشم انسان قابل رویت است. طیف رنگهای مرئی شامل رنگهای قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، آبی-بنفش و بنفش است.
نور مصنوعی
این نوع نور توسط منابع نور مصنوعی تولید می‌شود، مانند چراغ‌های الکتریکی، لامپ‌ها، نمایشگرهای LED و لامپ‌های فلورسنت.
نور خورشیدی
این نور از طریق انتشار امواج الکترومغناطیسی از خورشید به زمین می‌رسد. نور خورشیدی منبع اصلی نور و حرارت برای سیاره ما است و نقش بسیار مهمی در انرژیزادگی و فعالیت زیستی دارد.
نور لیزری
در این نوع نور تابش نور به صورت امواج کوتاه و همسان به قلمرو کوچکی محترم تمرکز می‌شود. نور لیزری در اپلیکیشن‌های مختلف مانند طبابت، ارتباطات نوری و صنعت دارای کاربردهای بسیار است.
نور فلورسنت
لامپ‌های فلورسنت با استفاده از گازهای خاص و جریان الکتریکی برای تولید نور استفاده می‌شوند. این نوع نور را معمولاً در روشنایی روز و در فضاهای بزرگ مشاهده می‌کنیم.
نور ماه
نور ماه به عنوان نسبتاً ضعیف‌ترین منبع نوری ماجراجویان شبانه است. نور ماه به دلیل انعکاس نور خورشید از سطح ماه، به زمین می‌رسد و اغلب شب‌ها مناظر زیبا و رمانتیکی را بوجود می‌آورد.
فیزیک نور
امواج الکترومغناطیسی
نور از امواج الکترومغناطیسی تشکیل شده است. امواج الکترومغناطیسی شامل امواج خورشیدی، رادیو، میکروویو، مادون قرمز، نور مرئی، اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما هستند. این امواج از امواج با طول موج و فرکانس متفاوت تشکیل می‌شوند.
انعکاس نور
انعکاس نور روند بازتاب نور از سطحی مانند آینه یا شیشه است. قانون انعکاس نور بیانگر این است که زاویه‌ی ورودی نور برابر با زاویه‌ی خروجی نور است. این پدیده می‌تواند برای تشکیل تصاویر و پدیده‌های مانند انعکاس کامل و انعکاس جداشدگی نور مورد استفاده قرار بگیرد.
شکست نور
شکست نور روند انحراف نور در محیط‌های مختلف است. وقتی نور از یک محیط به محیط دیگری با سرعت مختلف عبور می‌کند، زاویه و مسیر نور تغییر می‌کند. این پدیده می‌تواند در شیشه، لنزها و عدسی‌های دیگر مورد استفاده قرار بگیرد.
پراکندگی نور
پراکندگی نور روند پخش و گسسته شدن نور است که در اثر برخورد نور با ذرات معلق در هوا یا سایر ماده‌ها رخ می‌دهد. این پدیده می‌تواند منجر به پدیده‌هایی مانند رنگ آسمان، پدیده رنگیابی هلال خورشید و جهشیابی نور در محیط‌های آبی باشد.
دیفراکسیون نور
دیفراکسیون نور پدیده‌ای است که نور با عبور از یک سوراخ کوچک یا آرایه از شیارها یا روزنه‌ها، پخش و انحراف می‌یابد. این پدیده می‌تواند در تشکیل الگوهای دیفراکشن، تشدید نور در خطوط مشخص و همچنین در برخی از ابزارهای علمی و فنی مورد استفاده قرار بگیرد.
ماهیت های متفاوت نور
دانه‌پراکنی (Particle-like nature)
- از دیدگاهی، نور می‌تواند به شکل ذراتی، یا فوتون‌ها، که انرژی را حمل می‌کنند، در نظر گرفته شود. این مدل بر پایه‌ی نظریه‌ی کوانتوم الکترومغناطیسی بنا شده است. ماهیت ذراتی نور در برخی پدیده‌ها مانند اثر فوتوالکتریک، تأثیر کامپتون و پدیده‌ی انتشار کمپتون مشاهده می‌شود.
ماهیت موجی (Wave-like nature)
- نور می‌تواند بصورت امواج الکترومغناطیسی متحرک با ویژگی‌های امواج موجود باشد. این ماهیت نور در پدیده‌های تداخل، انعکاس، شکست و دیفراکسیون مشاهده می‌شود. ماهیت موجی نور با استفاده از مدل موجی نور و المان‌های فیزیکی مانند طول موج، فرکانس و پیکربندی‌های مقیاسی توصیف می‌شود.
ماهیت کوانتومی (Quantum nature)
نور در سطح کوانتومی نیز رفتارهای متفاوتی به خود می‌گیرد. به عنوان یک نوع امواج الکترومغناطیسی، نور همچنین تحت تأثیر پدیده‌های کوانتومی قرار می‌گیرد. مثلاً در پدیده‌ی انبساط تصادفی نور و اثر تونلینگ، ماهیت کوانتومی نور مشاهده می‌شود. لازم به ذکر است که هر سه ماهیت مذکور (دانه‌پراکنی، موجی و کوانتومی) به طور همزمان در رفتار نور در موارد مختلف نقش مهمی ایفا می‌کنند.
نور طبیعی و مصنوعی
- نور طبیعی: نوری است که از منابع طبیعی مثل خورشید یا آتش به وجود می‌آید. نور خورشید، به عنوان منبع اصلی نور طبیعی بر روی زمین، نور خورشید شامل طیف گسترده‌ای از امواج الکترومغناطیسی از جمله نور مرئی است. نور طبیعی تاثیر بسیار زیادی بر روی ما و محیط زندگی دارد، و همچنین تاثیر بر روی پدیده‌هایی مانند روز و شب، آب و هوا و رشد گیاهان دارد.
- نور مصنوعی: نوری است که تولید و ایجاد می‌شود و عمدتاً از منابع مصنوعی مانند لامپ‌ها، نئون‌ها، ال‌ای‌دی‌ها و سایر منابع روشنایی است. نور مصنوعی به کاربردهای مختلفی مانند روشنایی خانه و ساختمان‌ها، نمایشگاه‌ها، تئاتر‌ها، خیابان‌ها و غیره، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در عصر مدرن، اکثر فضاهای داخلی و خارجی بشری با نور مصنوعی روشنایی می‌شود.
- تفاوت اصلی بین نور طبیعی و نور مصنوعی این است که نور طبیعی یک طیف گسترده از امواج الکترومغناطیسی را شامل می‌شود، در حالی که نور مصنوعی معمولاً ترکیبی از امواج خاصیتی را تولید می‌کند که ممکن است به کاهش طیف گسترده طبیعی نزدیک نباشد. علاوه بر این، مقدار و شدت نور در نور مصنوعی قابل تنظیم است، در حالی که در نور طبیعی توسط شدت نور خورشید تعیین می‌شود.