مباحثي پیرامون شناخت نور
سلام
هدف از ایجاد این تاپیک بحث پیرامون تمامی موضوعات مرتبط با نور و امواج الکترومغناطیس می باشد. سوالات و آموخته های خود در مورد نور را در این تاپیک مطرح نمایید.
با تشکر و سپاس فراوان.
طبق معمول اولین سوال رو خودم می پرسم. وقتی نور از شیشه رد میشه اصطلاحا شکسته میشه. و این به دلیل تغییر در سرعتش به و جود میاد. چون به دلیل غلظت محیط، سرعتش کم میشه. حالا من می خوام سوال کنم چه عاملی باعث میشه که نور بعد از خروج از شیشه دوباره به همون سرعت قبلی برسه؟
.jpg "arashgmn آواتار ها")
فرایند جذب نور توسط اتم ها و بازگسیل فوتون ها رو نمی دونم بشه ربط به شکست داد یا نه اما یه نکته ای توی نوشته ی بالا هست که نمی ذاره روندی که شما در بالا توضیح دادید ، اتفاق بیفته . معروفه که وقتی اتم هیدروژنی فوتونی رو دریافت کرده و برانگیخته شده ، در حدود 10 به توان منفی 8 ثانیه در حال برانگیختگی می مونه و بعدش یه فوتون گسیل می کنه و به حالت پایه بر می گرده . دو تا مطلب از این عبارت می خوام بگم :نوشته اصلی توسط smhm
اول : نمی دونم که این زمان برای اتم های عناصر دیگه چه تغییری می کنه اما می دونم که در حالت حدی می شه به برخی اتم ها اشاره کرد که توشون این زمان بی نهایته ! مثل فلزات! چون الکترونه که تحریک شده عملا دیگه از هسته ی اتم فرار می کنه ... پس اگه نور رو به سطحی بتابونیم که اکترون آزاد داشته باشه و در عین حال شفاف هم باشه ، روند فوق متوقف می شه . یعنی نور عملا عبور نمی کنه ! ( شاید این دقیقا نشون دهنده ی این باشه که فرضمون توی داشتن الکترون آزاد و در عین حال شفاف بودن غلطه... ! پس به نتیجه ای نمی رسیم ...!مهم نیست ... مطلب دوم خیلی قوی تره و ابهامشم کمتره.)
دوم :وقتی الکترون می خواد فوتون گسیل کنه و به حالت پایه برگرده ، چون هیچ جهت مرجحی وجود نداره ، بنابراین جهت گسیل نور کاملا تصادفیه ! پس اگه قرار باشه این فوتون دوباره به الکترونی دیگر برخورد کنه و این روند تکرار شه ف نهایتا باید رفتاری شبیه به Random Walk از نور انتظار داشته باشیم . به بیانی ساده تر وقتی نور به محیطی مثل شیشه برخورد میکنه ، چون جهت گسیل فوتون ها شانسیه پس نمی تونیم بگیم نور کجا میره و از کجا بیرون میاد . در صورتی که در واقعیت مشاهده میشه که نور فقط کمی شکسته میشه و در انتها هم موازی با حالت اولش بیرون میاد و فقط کمی منتقل شده.
ربط دادن ماهیت ضریب شکست به جذب ، شاید (چون نمی دونم می گم شاید ...) درست باشه اما رویداد بالا در مورد شکست نور قطعا اتفاق نخواهد افتاد .
عجیب ترین چیزی که تا به حال تو نجوم دیدم نه ابعاد و ارقام ماه و ستاره و فاصله و جرم اجرام کیهانیه و نه اسرار سر به مهر درون سیاهچاله ها !
اینه که یک علاقه مشترک چه جوری می تونه این همه آدمو با هم آشنا کنه !
چند روز پیش از یکی از بچه های تیم المپیاد فیزیک راجع این موضوع سر ناهار سوال کردم . جوابش برام خیلی جالب بود . به صورت مکالمه می نویسم که جذاب تر باشه .(اسمشو اون بنده خدا رو نمی نویسم شاید راضی نباشه...)
[سالن غذا خوری باشگاه دانش پژوهان جوان ، در همهمه ی صدای بچه ها و صدای بقاشق و چنگال]
من :چه چیزایی توی ضریب شکست یه ماده ی شفاف نقش دارن ؟
او : جنس اون ماده .
من : نه جنس ماده خیلی کلیه...! منظورم کمیتاییه مثل چگالی ، کدری و ... .
او : نمی دونم ، باید آزمایش کنم تا بگم بهت.
من : فرض کن یه ماده داریم . من دو برابر چگال ش می کنم . ضریب شکستش چی میشه ؟
او :نمی دونم ، باید آزمایش کنم ...
[بعد از چند دقیقه صحبت] ( تو این چند دقیقه بحث به سرعت نور توی محیط شفاف کشید.)
او : سرعت نور توی یه ماده به میو و اپسیلون اون ماده ربط داره . باید ببینیم که معادلات اکترومغناطیس ماکسول با تغییر ویژگی های جسم ، چه تغییری رو اپسیلون و میو ی اون ماده پیش بینی می کنن. باید آزمایش کنم که دقیق بگم چی میشه ...
...
[غذایمان تمام می شود و سالن را ترک می کنیم!]
چند نکته برای من خیلی پر اهمیت بود که از صحبت های "او" فهمیدم . یکی تاکید عجیبش روی انجام آزمایش بود ! عملا برای پیش بینی رفتار یه سامانه ، فیزیکی ها تشنه ی آزمایشن ! شاید المپیاد فیزیک ذهنشونو این قدر آزمایش گرا کرده. کاری که المپیاد نجوم رو ذهن ما نکرد ... به هر حال همون جا بود که این که فیزیک علمی است تجربی ایمان آوردم...
اما دیگری : وقتی گفت معادلات ماکسول دیگه نتونستم چیزی بگم چون بلد نبودم . اما یک نکته ای رو فهمیدم که به نظرم می تونه جواب سوالمونو بده (البته اگه سوادمون رو تا همین حد محدود کنیم!):
وقتی نظریه ای بنیادین وارد فیزیک میشه و مورد تایید قرار می گیره (مثل الکترو مغناطیس ، نسبیت و ...) باید تمامی پدیده هایی رو که قبلا بدون اون نظریه هم توجیه می شده ، توجیه کنه . مثلا نسبیت هم باید بتونه معادله ی حرکت سقوط آزادی که تو دبیرستان خوندیم یا معادله ی مستقل از زمان مبحث سینماتیک رو توجیه کنه وگرنه باید ریختش دور . در مورد نسبیت می دونم که حتی یه مبحثی هست به نام نورشناسی نسبیتی که میاد پدیده های نورشناختی رو با نسبیت توجیه می کنه (با این که مبحث نور خیلی ساده اس و با هندسه ی ساده می شه همشو یاد گرفت).
قطعا در مورد نظریات ماکسول هم چنین توجیهاتی انجام شدن . توجیهاتی که شاید برخی ابهامات نور رو برطرف کردن ... . حس می کنم این موضوع یکی از مواردیه که اگه بخوایم اونو دقیق بررسی کنیم ، باید به معادلات ماکسول متوسل بشیم . پس به نظرم بدیهیه که با سواد فیزیک کلاسیک (شاید) نشه این موضوع رو توصیف کرد . تاکیدم روی کلاسیک خیلی زیاده چون که در پست های قبلی ، وارد شدن نیرو به نور پیشنهاد شد (گویا جسمی کلاسیک است ) یا در قدمی فراتر که به مرز فیزیک کلاسیک و نوین اشاره داشت ، به جذب "فوتون"های نور (که عنصری است زاده ی فیزیک نوین) توسط الکترون ها اشاره شد. کلا خیلی خوب جلو رفتیم . تبریک به خودمون!
اما در انتها برای حسن ختام باید گفت : این که چه فرایندی یاعث می شه که نور موقع خارج شدن از یه محیط غلیظ سرعتش دوباره زیاد شه ، باید توسط معادلات ماکسول بررسی شه .
پ.ن : در پست های قبلی نظرم ناگهان عوض شد و پرسشم رو یه مرحله عقب تر بردم . پرسیدم که سرعت نور اصلا چرا هنگام ورود به محیط غلیظ کم میشه . دلیل این تغییر فاز ناگهانی (!) این بود که در حین فکر روی این موضوع بدین نتیجه رسیدم : هر چیزی که سرعت نور رو هنگام ورود به محیط غلیظ کم می کنه ، هنگام خارج شدن از اون هم زیاد می کنه . بنابراین به نظرم اومد که اگه کم شدن سرعت نور به دلیل ضریب شکست ، برامون بدیهی باشه ، قطعا زیاد شدنش هم باید برامون بدیهی باشه... ! همین موضوع باعث شد که پایه ی موضوع رو زیر سوال ببرم که : اصلا چرا وقتی نور محیطش عوض میشه ، سرعتش تغییر می کنه ... .
عجیب ترین چیزی که تا به حال تو نجوم دیدم نه ابعاد و ارقام ماه و ستاره و فاصله و جرم اجرام کیهانیه و نه اسرار سر به مهر درون سیاهچاله ها !
اینه که یک علاقه مشترک چه جوری می تونه این همه آدمو با هم آشنا کنه !
آخه یه بدبختی ِ دیگه هم اینه که ما دو تا نظریه ی ِ جدا برای ِ نور داریم (موجی-که از قوانین ِ الکترومغناطیس ِ ماکسول بیرون میاد- و ذره ای-که از قوانین کوانتم بیرون میاد) و بدبختانه یا خوشبختانه هر دو نظریه در توجیه ِ پدیده ی ِ شکست موفق هستند و نتایج ِ یکسانی رو در بر دارند.
حالا نکته اینه که شما بخواهید با کدوم توجیه رو انجام بدید. (به نظر ِ من البته هر دو توجیه قشنگ و زیبا هستند!)
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
اصولا علم از جايي شروع ميشود كه انسان به دنبال دليلي مي گردد براي توجيه پديده هايي كه با آنها مواجه مي شود .
در تمام طول تاريخ هم پيشرفت هاي علمي به سبب تلاش براي توضيح پديده هاي مادي بوده است .
اما در اين بين فلسفه تلاش مي كند تا وراي حواس و ادراكات و استنتاج ها ، موضوع را از بعد بالا تري مورد بررسي قرار دهد و به همين سبب هم هست كه فلسفه علم هميشه يك گام از علم و دانايي جلوتر است .
مهمترين تفاوت علم و فلسفه هم در اين است كه معمولا علم پايبند زمان خود است اما فلسفه مي تواند خاكريز هاي زمان را در بنوردد .
در خصوص ماهيت نور هم كه عزيزان اشاره كردند دقيقا به همين صورت است .
علم ما ( تا امروز ) هم بر موجي بودن ماهيت نور و هم بر ذره اي بودن آن صحه مي گذارد و حال آنكه نور چيز واحدي است كه نمي تواند در عين حال از دو قاعده متفاوت تبعيت كند .
به همين سبب فلسفه علم به ما مي گويد كه علم تا به امروز قطعا در تشخيص ماهيت نور به خطا رفته است .
ممكن است عزيزان سوال كنند كه اين فلسفه چرا نمي تواند ماهيت نور را تعيين كند
به نظر من مي توانيم علم را به كارگري تشبيه كنيم كه در تونلي تاريك در پي كندن مسيري معين است و فلسفه ، روشنايي نور كلاه اين كارگر است .
نور كلاه كارگر هرگز نمي تواند در كندن مسير كمكي كند اما مي تواند مسير درست را نشان دهد .
در مورد ماهيت نور هم فلسفه مي تواند به علم بگويد كه دارد به خطا مي رود و اصرار بر ماهيت دوگانه نور ناشي از همين خطايي است كه جايي در مسير صورت گرفته است .
پايدار باشيد
با تشکر از پاسخ زیبای شما
اما سوال من این است که ما بر مبنای چه چیز می گوییم نور نمی تواند هم ماهیت ذره ای و هم خاصیت موجی داشته باشد؟ آیا این فرض که هر چیز فقط باید یک خاصیت داشته باشد قانون علمی است یا ساخته ذهن ماست؟ شاید ماهیت دوگانه برای نور فقط از نظر ادراک برای ما سخت باشد و در واقع وجود داشته باشد.
یه سوال دیگه:
تصور کنید وقتی نور به سطح آیینه برخورد می کنه الف) چرا جهت حرکت آن تغییر می کنه؟ ب) آیا در لحظه برخورد سرعت نور به صفر می رسد؟
از نظر عقلی یک چیز می تواند دارای خواص و صفات متعددی باشد.
با این حساب باید گفت نور یک ماهیت واحدی است که دارای صفات ذره و موج است.
بنابراین عبارت «ماهیت ذره ای» به نظر درست نیست. باید گفت ماده بودن یک صفت است نه ماهیت. و همین طور موج بودن هم یک صفت است.
همه این صفات به یک ماهیت ناشناخته متصف شده است.!!
سوال ِ الف یه ذره یه جوریه!!!! از جواب ِ این «چرا» چه انتظاری دارید؟؟ جوابش چه از دیدگاه ِ موجی چه ذره ای یه کمی ریاضیاتی هستش و خیلی نمی شه شهودی راجع بهش بحث کرد.
سوال ِ دوم هم باز از دو لحاظ می شه راجع بهش نگاه کرد، از دیدگاه ِ ذره ای پرسش کاملا معقول هست چون ذره می تونه بایسته، و جواب هم داره: خیر! علتش اینه که بنا به نسبیت ِ خاص فوتون جز ِ ذراتی حساب می شه که جرم ِ سکون ِ صفر داره و ایستادنش به معنی ِ از بین رفتن هستش یعنی نمی تونه بایسته اما می تونه جذب بشه.
اما از دیدگاه ِ موجی هم سوال ِ دوم جوابش خیر هست!! چون موج در حرکت معنی پیدا می کنه و سکونش به معنی ِ عدم هست!
اما در کل سوالات ِ جالبی بود.
ولی همچنان تاکید دارم بهتره به همون شکست بپردازیم.
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
ببخشيد دوستان
كسي مي دونه قطبش نور يا نور قطبيده شده دقيقا چيه ؟
آيا همه نور ها قطبيده هستند يا فرق دارند
پيشاپيش از جوابتون ممنونم
در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)
مجوز های ارسال و ویرایش
پاسخ با نقل قول
