اعتبار اصل سیر مستقیم الخط نور:
اجباری نیست بپذیرید که
نور در خط مستقیم حرکت می کند کافی است در یک صبحگاه مه آلود پرتوهای نور
خورشید که از میان برگ درختان می گذرد را ببیند . این عقیده که نور به خط مستقیم حرکت می کند هنگامی درست است که
طول موج تابش نور خیلی کوچکتر از گذرگاه ها و سوراخ های محدود کننده مسیر نور باشد . هر گاه این شرایط برقرار نباشد باید پدیده
پراش را به میان آوریم و اثر آنرا روی جهات ،
شدت نور و ....
تابش برررسی و محاسبه نماییم .
با این توضیح در تقریب اول ، وقتی بتوان پراش را نادیده گرفت می توان پیشروی نور در میان سیستم اپتیکی را بر مبنای پیروی از مسیرهای مستقیم الخط یا پرتوهای نور ردیابی نماییم تا این حد در حوزه تسلط
اپتیک هندسی هستیم .
نظیر هر بازی خوب زیبایی های
اپتیک در این است که قوانین آن به قدری ساده و امکانات نتیجه گیری از آنها به قدری گوناگون و گاهی ماهرانه اند، که هرگز کسی با بازی کردن با آنها خسته نمی شود اپتیک هندسی را می توان بصورت مجموعه ای از سه قانون بنیادی زیر بیان کرد :
- قانون بازتابش: نور فرودی بر یک صفحه تحت زاویه بر یک صفحه تحت زاویه i نسبت به خط عمود بر آن صفحه ، با زاویه r مساوی با زاویه تابش ، بازتابش می کند (زاویه تابش مساوی زاویه بازتابش i=r)
- قانون شکست«قانون اسنل): در سطح جدایی دو محیط با ضرایب شکست n1 و n2نور فرودی به سطح جدایی در محیط اول و تحت زاویه i نسبت به عمود بر سطح جدایی ، در محیط دوم تحت زاویه r نسبت به عمود بر سطح جدایی شکست می یابد ب طوری که :
n1 sin i= n2 sin r
نتایج حاصل از قوانین :
- یکی از نتایجی که از قوانین اخیر بدست می آید این است که پرتوهای تابش ، بازتابش ،تراگسیل و امتداد عمود بر سطح همگی در یک صفحه قرار دارند که صفحه تابش نامیه می شود.
- تعریف صفحه تابش : این صفحه بصورت صفحه شامل خط عمود بر سطح و امتداد تابش تعریف می شود .
- بهتر است رابطه اسنل را به فرم اخیر یاد بگیرید اگر آنرا بصورت نسبت سینوس ها بیان کنید احتمال مبهم شدن ضریب شکست نسبی دو محیط نسبت به هم
(n=n2/n1) به خاطر صفر شدن مخرج سینوس ها وجود دارد که مفهوم فیزیکی ندارد .
- حالت ویژه ای را در نظر می گیریم که در آن اگر ضریب شکست محیط تابش بزرگتر از ضریب شکست محیط عبور باشد (n1>n2) زاویه r از رابطه زیر تعیین می شود .
(sin r=n1/n2 sin i) در این رابطه
(n1/n2>1) و
sin iمقداری بین صفر و یک دارد.
بنابراین برای زوایای تابشی بزرگ به نظر می رسد، ممکن است
sin r>1 باشد. در صورتیکه باید
sin r کوچکتر از یک باشد، پس در اینجا یک زاویه بحرانی
( زاویه حد i=c )وجود دارد که به ازای آن داریم:
sin c= n2/n1
یعنی
sin r=1 وr=90.
این بدین معنی است که پرتو تراگسیلی (عبوری) مسیری قائم بر خط عمود یعنی موازی با سطح مشترک طی می کند این پدیده در امواج
صوتی به
امواج سطحی راله معروف است.
- بازتابش داخلی کلی: برای زوایای تابش i بزرگتر از c=arcsin n2/n1 هیچ نور عبوری بر محیط دوم نخواهیم داشت در عوض نور در محیط تابش به طور کامل به عقب بازتابش می کند و هیچ نور و انرژی وارد محیط دوم نمی شود این پدیده ، بازتابش داخلی کلی نام دارد .
مباحث مرتبط با عنوان:
