حوزهٔ ۱۰
نورشناسی
پرتوهای نور، آینه‌ها و عدسی‌ها
نورشناسی دربارهٔ نور است: اینکه نور چگونه در خط راست پیش می‌رود، از آینه‌ها بازمی‌تابد و هنگام ورود به شیشه یا آب می‌شکند. عدسی‌ها و آینه‌ها با استفاده از همین قاعده‌ها در دوربین‌ها، عینک‌ها و تلسکوپ‌ها تصویر می‌سازند.
مناسب چه کسانی است
کودکانی که معماهای مربوط به زاویه و سایه را دوست دارند و هر کسی که دربارهٔ عینک، دوربین و رنگین‌کمان کنجکاو است.
آنچه یاد می‌گیرید
- نور چگونه به‌صورت پرتو پیش می‌رود و سایه پدید می‌آورد
- آینه چگونه نور را بازمی‌تاباند: زاویهٔ تابش با زاویهٔ بازتاب برابر است
- چرا نور هنگام ورود به شیشه یا آب خم می‌شود (شکست نور)
- عدسی‌ها چگونه نور را جمع یا پخش می‌کنند و تصویر می‌سازند
آزمایش‌های نمونه
-
پرتوی نوری را به سوی یک آینه بتابانید و زاویه‌ها را پیش و پس از بازتاب اندازه بگیرید.
-
پرتوی را به یک قطعهٔ شیشه‌ای بتابانید و ببینید جهتش چگونه تغییر می‌کند.
-
یک عدسی را در طول نیمکت اپتیکی جابه‌جا کنید و جایی را پیدا کنید که تصویر واضح می‌شود.
چیزهایی که می‌توانید بسازید
-
یک پری‌سکوپ با دو آینه
-
یک چیدمان ذره‌بین
-
یک دوربین نمونه با یک عدسی و یک پرده
این نمونه‌ها نوع کار در این حوزه را نشان می‌دهند. درس‌های منتشرشده ممکن است متفاوت باشند.
آنچه شبیه‌سازی ساده می‌کند
- نور عمدتاً به‌صورت پرتو در نظر گرفته می‌شود (نورشناسی پرتویی)؛ اثرهای موجی مانند تداخل و پراش خارج از محدودهٔ این درس‌ها هستند.
- عدسی‌ها و آینه‌ها شکل‌های آرمانی دارند؛ عدسی‌های واقعی نقص دارند و ممکن است رنگ‌ها را تار کنند.
هر شبیه‌سازی واقعیت را ساده می‌کند. دانستن اینکه چگونه این کار را می‌کند، بخشی از یادگیری مهندسی است.
پیوند با درس‌های مدرسه
فیزیک (نور)، ریاضی (زاویه‌ها و هندسه)، زیست‌شناسی (چشم)، هنر و عکاسی
ارتباط با حوزه‌های دیگر
نورشناسی با مدارهای الکتریکی (منبع‌های نور و حسگرها)، با سازه‌ها و مواد (شیشه و شفافیت) و با رباتیک (دوربین‌ها و حسگرهای نور) پیوند دارد.
خوب است بدانید
چشم شما هم یک عدسی دارد: نور را روی پشت چشم متمرکز می‌کند، همان‌طور که عدسی دوربین نور را روی حسگرش متمرکز می‌کند.