تعداد صفحه: 39
نوع فایل: Word
فرمت فایل: docx
*** قابل ویـرایش
فهرست مطالب
فصل اول
نورشناسی(اُپتیک) و انواع آن
مقدمه
نورشناسی
تاریخچه
اپتیک و زندگی
مثلاً کنجکاو هستید بدانید که
علم اپتیک (Optic)
سیر تحولی اپتیک کلاسیک و مدرن
نورشناسی هندسی (اپتیک هندسی )
قوانین اپتیک هندسی
اعتبار اصل سیر مستقیم الخط نور
قانون تراگسیل
قانون بازتابش:
قانون شکست (قانون اسنل
نتایج حاصل از قوانین
نورشناسی موجی ( اپتیک موجی)
نگاه اجمالی
پیشگامان نظریه موجی نور
پدیدههای بارز اپتیک موجی
پدیده دوپلر نوری
پدیده پراش
کاربردهای اپتیک موجی
موجبرهای نوری
اندازهگیری قطر ستارگان
نقش اپتیک موجی در زندگی
نورشناسی کوانتمی (اپتیک کوانتومی)
حالتهای همدوس در اپتیک کوانتومی
فصل دوم
مهندسی اپتیک و لیزر
مقدمه
مهندسی اپتیک و لیزر
صنعت و بازار کار رشته مهندسی اپتیک و لیز
اطلاعات دانشگاهی رشته مهندسی اپتیک
نرم افزارها
درسهای رشته
منابع
فصل اول
نورشناسی(اُپتیک) و انواع آن
مقدمه
برخیها دنبال این هستند که چرایی این پدیده ها را پیدا کنند، اما برخیها دنبال ابزارهایی هستند که این پدیده ها را مشاهده کنند. علم جدید پیشنهاد می کند که هر دو گروه بایستی خودش را به معادله عدسی نازک ، قوانین اسنل ، چگونگی ردیابی پرتو و ... مجهز نماید.
نورشناسی[1]
نورشناسی، اپتیک یا فیزیک نور، شاخهای از فیزیک است که به بررسی نور و خواص آن و برهمکنش آن با ماده میپردازد. نورشناسی به مطالعه حوزه مرئی، ماواء بنفش و زیر قرمز امواج الکترومغناطیسی میپردازد.
تاریخچه
در یونان باستان عقیده بر این بود که نور از چشم به سمت اشیا میتابد و بازتاب آن باعث دیدن و دیده شدن، میشود.موزی، ارسطو و اقلیدس[2] در سدهٔ ۵ و ۴ پیش از میلاد با استفاده از تئوری سوراخسوزنی یا اتاقک تاریک تلاش کردند خلاف آن نظریه را ثابت کنند. آنها در پشت دوربینهای سوراخ سوزنی صفحهای نیمهمات قرار میدادند تا تصویر بازتاب شده ی روی آن با چشم دیده شود. در قرن ششم میلادی، آنتمیوس در آزمایشهای خود از دوربین تاریکخانهای استفاده کرد.
اما ابن هیثم پدر علم نورشناسی یا فیزیک نور،در سدهی پنجم هجری/یازدهم میلادی، بود که رساله ای در باره نورشناسی نوشت و در نهایت تئوری دوربین سوراخ سوزنی را گسترش داد و در مشاهدات خورشید گرفتگی خود از وسیلهای به نام اتاقک تاریک استفاده کرد.[۵] او برای نخستینبار از دوربین سوراخ سوزنی و دوربین تاریکخانهای در آزمایشهایش جهت بررسی خواص نور، استفاده نمود و آن را به جهان معرفی کرد. [۶]
[1] نورشناسی از واژههای مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی به جای optics در انگلیسی است. «فرهنگ واژههای مصوّب فرهنگستان: ۱۳۷۶ تا ۱۳۸۵». فرهنگستان زبان و ادب فارسی. بازبینیشده در ۲۹ اسفند ۱۳۹۰.
[2] Campbell, Film and cinema spectatorship, 114.
اپتیک و زندگی
از همان بدو خلقت اپتیک نقش و تأثیر خودش را در زندگی داشته و از همان اوایل نیز بررسیها و مطالعات در این زمینه شروع و اختراعاتی به ثبت رسیده است، یکی از شاخههای اساسی فیزیک در تمام سطوح تحصیلی ، اپتیک میباشد. اغلب شما در زندگی روزمره پدیدههای اپتیکی و وسایل اپتیکی (قطعات نوری) را دیده و بکار گرفتهاید.
مثلاً کنجکاو هستید بدانید که
علم اپتیک (Optic)
برخیها دنبال این هستند که چرایی این پدیدهها را پیدا کنند، اما برخیها دنبال ابزارهایی هستند که این پدیدهها را مشاهده کنند. علم جدید پیشنهاد میکند که هر دو گروه بایستی خودش را به معادله عدسی نازک ، قوانین اسنل ، چگونگی ردیابی پرتو و ... مجهز نماید. یک فرد کنجکاو وفتی پدیده اپتیکی را میبیند سریعاً دنبال طراحی دستگاههای اپتیکی میرود.
اما باید بدانیم که بدون مجهز شدن به علم اپتیک نمیتوانیم سیستمی اپتیکی بسازیم. پیشنهاد میکنیم که وقایع تجربی اپتیک را مشاهده کنیم و با ملاحظات نظری اپتیک مقدماتی آنها را بیان نماییم، سپس با ارائه ایده خود دنبال وسایل اپتیکی و ساخت آنها و یا چگونگی کار کردشان باشیم.
سیر تحولی اپتیک کلاسیک و مدرن
اپتیک از دیدگاههای مختلف بررسی شده ، بنابه لحاظ رشد تاریخی و پیشرفت علم ما آنها را در زیر لیست میکنیم. چون شروع اپتیک با مشاهده مستقیم بود، اولین آن اپتیک هندسی که اکثر پدیدههای نوری را نیز در خود دارد. بیشتر سعی و تلاش دانشمندان اولیه بررسی و مطالعه اپتیک هندسی و توجیه پدیدههای اپتیکی با این روش بود که پیشرفتها و اختراعات ارزندهای را به دنبال داشت.
با کشف برخی پدیدههای اپتیکی که اپتیک هندسی قادر به توضیح آنها نبود، با کشف ماهیت موجی نور دانشمندان اپتیک موجی را دنبال کردند. باید بپذیریم که با این رشد سریع علم و ظهور مکانیک کوانتومی و الکترودینامیک تمام پدیدههای اپتیکی با نمایشهای قبلی قابل بررسی نخواهند بود که بالاخره اپتیک کوانتومی به توسط دانشمندان عصر جدید پایه گذاری شد.
هرکدام از نمایشهای اپتیکی اخیر قابل بررسی هستند و نتایج خوبی را ارائه میدهند و هر کدام پدیدههای خاصی را توضیح میدهند و از این لحاظ این دیدگاهها مکمل هم بوده و یکی از آنها کمبودهای دیگران را جبران میکند. در تمام نمایشهای اخیر اپتیک سرعت نور در خلا یا هوا یکسان است و مقدار عددی آن 300000 کیلو متر بر ثانیه میباشد.
نورشناسی هندسی (اپتیک هندسی )
اپتیک هندسی یکی از نظریه های مهم در علم نور است. علی رغم آنکه برخی از پدیده ها مثل تداخل، فطبش، فوتوالکتریک و امثال آن ها با اپتیک هندسی قابل توصیف و توجیه نیستند، با اینحال این نظریه همچنان اعتبار عملی خود را در مورد سایر پدیده ها حفظ کرده است. نظریه اپتیک هندسی یا اپتیک پرتو بر چند قاعده استوار است که شامل موارد زیر است: نور به صورت پرتوهایی که از چشمه ساتع می شود تا به آشکارساز برسد و در آنجا آشکار شود، محیط شفاف اپتیکی با ضریب شکست مشخص می شود که نشان دهنده نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در آن محیط است، اگر محط همگن باشد ضریب شکست در تمام محیط یکسان است و نور به خط مستقیم منتشر می شود ولی اگر محیط همگن نباشد ضریب شکست تابع مکان می شود و در نتیجه نور می تواند خمیده شود، اصل فرما که عنوان کلی قانون اسنل و قانون بازتاب است حاکم بر نحوه تغییر مسیر نور در گذر از یک محیط به محیط دیگر است و طبق این اصل برای رسیدن نور از یک نقطه به نقطه دیگر نور کمترین زمان را طی می کند.
اپتیک هندسی برای دنبال کردن و رسم پرتوها و همین طور توجیه عبور نور از عدسی و منشور و بسیاری از پدیده های دیگر قابل استفاده است. تنها در مواجهه با تداخل و پدیده هائی که به کمک ایده ی فوتون قابل توجیه اند استفاده از اپتیک هندسی موجه نمی باشد، زیرا همان طور که ذکر شد در این نظریه فرض بر آن است که پرتوها در خط مستقیم سیر می کنند و به عنوان مثال، پس از رسیدن به لبه ی تیز تیغ ، باید سایه ای با مزرهای کاملاً متمایز از آن روی کاغذ بیاندازند. این در حالی است که در عمل این اتفاق رخ نمی دهد و با توجه به خواص موجی نور، هاله ای از نوارهای تاریک و روشن درناحیه ی روشن تر سایه نمایان می شود. نظریه اپتیک پرتو برای دنبال کردن پرتو کاربرد دارد. همچنین نظریه پرتوی نور در پدیده هایی مثل دوربین روزنه ای تصویرسازی در سیستمهای اپتیکی شکستی و بازتابی، بازتاب کلی و انتشار در فیبر نوری و موجبرهای نوری، انحراف و شکست و پاشندگی در منشور، انتشار نور در محیطهای با ضریب شکست تدریجی و مطالعه انتشار نور در نوسانگرهای اپتیکی مثل نوسانگر لیزر کاربرد دارد.