شکست نور

وقتی نور از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگر وارد می شود دچار انحراف شده و شکست نور اتفاق می افتد. چون سرعت حرکت نور در محیط های مختلف، متفاوت است این وضعیت رخ می دهد. نمونه ای از شکست نور را در مدادی که داخل آب انداخته شده می توان، مشاهده کرد. اگر از بالا به این مداد نگاه شود، به شکل خمیده و با اندازه ای بزرگتر روئیت می شود.

علت شکسن نور و توصیف آن

علت شکست نور را می توان در تفاوت چگالی دو محیط و تفاوت سرعت حرکت آن در این دو محیط دانست. در این حالت نور خمیده شده و شکسته می شود که از این خاصیت نور در ساخت بسیاری از وسایل استفاده می کنند. اهمیت وجود این پدیده بسیار مهم و ضروری است. زیرا اگر شکست نور در پرتو نوری که به شبکیه چشم می رسد، اتفاق نیفتد، اجسام را نمی توان مشاهده کرد.

در شکست نور تغییرات سرعت و زاویه برخورد نور به جسم، موثر هستند. تغییرات سرعت نور می تواند با توجه به جنس جسمی که از آن عبور می کنند، بیشتر یا کمتر باشد. اگر این تغییرات بالا باشد، شکست نور بیشتر خواهد بود. نور وقتی از یک محیط به محیط دیگر وارد می شود، با زاویه ای در این فضای دوم وارد می شود. اگر این زاویه بزرگ باشد، میزان شکست نور بیشتر می شود.

شکست نور در محیط های مختلف

در صورت ورود نور به محیطی غلیظ، نزدیک شدن پرتو نور به خطی که عمود بر سطح جدا کننده دو محیط است، اتفاق می افتد. در صورت ورود نور به محیطی رقیق، دور شدن پرتو آن از این خط عمود اتفاق می افتد. در این حالت زاویه شکست بزرگتر از زاویه تابش است. زاویه تابش 90 درجه باعث تغییر سرعت می شود اما جهت پرتو را تغییر نمی دهد. یعنی نور بدون شکست وارد محیط دوم می شود.

قوانین شکست نور

در پدیده شکست نور، هر دو محیط شفاف، پر تو تابش، پرتو بازتابش و خط عمود بر سطح جدا کننده دو محیط ،در یک صفحه واقع هستند. مقدار n را ضریب شکست تعریف می کنند که نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه بازتابش است. این موضوع بیان قانون اسنل دکارت است. به ضریب شکست خلا، ضریب شکست مطلق نیز می گویند. اما در پدیده شکست نور، بسامد نور در هنگام ورود از یک محیط شفاف با یک ضریب شکست و فرکانس معین، به محیط دوم با ضریب شکست دیگر، تغییر نکرده و ثابت می ماند. اما در این فرایند با تغییر سرعت نور در محیط دوم و ثابت ماندن بسامد، طول موج با همان نسبت تغییر سرعت، تغییر می کند.

شکست نور در منشور

منشور به عنوان جسمی شفاف است که دارای یک قاعده مثلثی و دو وجه غیرموازی است. محیطی که داخل منشور قرار دارد نسبت به محیط بیرونی آن، غلیظ تر در نظر گرفته شده و سپس پدیده شکست نور در آن تعریف می شود. با برخورد نور تک رنگ به یک وجه منشور، انحراف آن از مسیر اولیه اتفاق افتاده و در لحظه خروج، دوباره دچار انحراف و شکست می شود. پس در نتیجه دو بار شکست نور در منشور اتفاق می افتد. اما با توجه به نوع رنگ نور، میزان شکست نور در منشور متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال شکست نور در نور قرمز کمتر از نور آبی است. وقتی نور با رنگ های مختلف از منشور پخش و منتشر می شود، پاشندگی نور اتفاق می افتد.

در یک منشور با عبور نور سفید از منشور، طیف آن تشکیل می شود که شامل هفت رنگ نور است. قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هفت رنگ تشکیل دهنده طیف نور سفید هستند. جداسازی طیف نور سفید برای اولین بار توسط نیوتن و با عبور باریکه نور به شکل مایل از یک وجه منشور، انجام داد.

ترتیب میزان شکست نور برای رنگ های مختلف به شکل زیر است :

قرمز < نارنجی < زرد < سبز < آبی < نیلی < بنفش

شکست نور در عدسی

لنز یا عدسی به یک تکه شیشه یا ماده ی شفاف دیگری گفته می شود که حداقل یک سطح خمیده داشته باشد. وقتی قرار به تغییر جهت پرتوهای نوری تابیده شده به یک جسم باشد، از لنز استفاده می شود. در لنزهای محدب (کوژ) که لبه ها نسبت به بدنه نازکتر هستند، همگرا شدن پرتوها بعد از عبور از لنز اتفاق می افتد. اما در لنزهای مقعر با بدنه ای نازکتر، پرتوهای نور بعد از عبور از آن، واگرا می شوند.