آزمایش فارادی در ارتباطِ الکتریسیته و مغناطیس با نور

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
افق رویداد

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۵/۱۴ - ۰۰:۳۸


پست: 107

سپاس: 8

آزمایش فارادی در ارتباطِ الکتریسیته و مغناطیس با نور

پست توسط افق رویداد »

یک مستندی در مورد فارادی هست که یک جای فیلم رو نمی تونم درک بکنم. اگه میشه لطفا راهنمایی بفرمایید. متن و تصویر زیر رو از روی مستند برداشته ام.

مایکل فارادی در یکی از تحقیقاتش می خواست بدونه که آیا الکتریسیته و مغناطیس، با عامل سوم (یعنی نور) می تونه ارتباطی داشته باشه؟! اون برای پیدا کردن جواب، آزمایش زیر رو طراحی کرد:
فارادی می دونست که نور پراکنده میشه، یعنی پرتوهای نور در جهت های گوناگون منتشر میشن. ولی راهی برای مهار کردن یک پرتو نور وجود داره، و اون "پلاریزاسیون" نام داره. وقتی نور از روی یک سطح صیقلی بازتاب میکنه پلاریزه میشه. فاراده می خواست ببینه که آیا می تونه این پرتو نور رو با میدان مغناطیسی کنترل بکنه.
چشمی این وسیله کریستالی داشت که مانند دروازه عمل می کرد؛ به این معنی که اگر آهنربا نور رو به حرکت دربیاره نور فقط از میان این کریستال عبور خواهد کرد.

تصویر

فارادی می دونست که نوری که در هوا جریان داره تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار نمی گیره. ولی اگه از بین مواد مختلف می گذشت چطور؟! پس از چه موادی می تونست استفاده کنه که به مغناطیس کمک کنه و نور رو به حرکت دربیاره. اون صدها ترکیب شیمیایی رو آزمایش کرد (انواع محلول های مایع؛ گازها؛ اسیدها و ...) اما از این چشمی، چیزی مشاهده نکرد:

تصویر

در نهایت، در کمال ناامیدی از یک قطعه شیشه ای استفاده کرد؛ این بار نتیجه داد، نیروی مغناطیس، نور رو منحرف کرد تا از کریستال (چشمی) بگذره.

تصویر



حالا، من کلا نمی دونم مفهوم این آزمایش چیه. فارادی چرا این آزمایش رو انجام داد؟! چرا نور بعد از عبور از داخل شیشه و میدان مغناطیسی، از پشت چشمی دیده شد؟!
البته بگم که با پرتوهای نور و الکترومغناطیس و میدان مغناطیسی به خوبی آشنا هستم؛ از پلاریزاسیون هم چیزایی شنیده ام فقط!
مرسی

افق رویداد

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۵/۱۴ - ۰۰:۳۸


پست: 107

سپاس: 8

Re: مفهوم این آزمایشی که مایکل فارادی انجام داد، چیه؟!

پست توسط افق رویداد »

ببخشید، اساتید لطفا راهنمایی کنید. میخوام جوابش رو بدونم
مرسی

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: مفهوم این آزمایشی که مایکل فارادی انجام داد، چیه؟!

پست توسط Paradoxy »

یک موج الکترومغناطیسی یا همون نور از ترکیب دو میدان عمود بر هم ساخته میشه. یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی.

تصویر
(منبع عکس: ویکی پدیا)
همونطور که در سمت چپ شکل میبینید، میشه میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی رو با دوتا بردار عمود بر هم، در یک صفحه نشون داد. مثلا جهت بردار میدان الکتریکی توی تصویری که فرستادم رو به بالاست. اگر این جهت تغییر بکنه و نسبت به ما مثلا زاویه 45 درجه پیدا کنه، 45 درجه پولاریزه شده. البته حالت های مختلفی برای پولاریزه کردن نور وجود داره و پولاریزه شدن محدود به تغییر جهت بردار میدان الکتریکی نیست. مثلا بردار میدان الکتریکی میتونه علاوه بر نوسانی که نسبت به زمان داره و بالا پایین میشه، در یک بیضی بچرخه و جهت ثابتی نداشته باشه. (اون وقت میدان مغناطیسی هم با میدان الکتریکی شروع میکنه به چرخیدن)

لنزی که فارادی در آزمایشش استفاده میکنه، جوری تنظیم شده که تنها نوری رو از خودش عبور بده که در یک جهت خاص پولاریزه شده. مثلا 30 درجه. یا هرچی. حالا اگه نوری که در جهت 45 درجه پولاریزه شده هم از این لنز عبور میکنه؟ بله؛ اما کسری از نور جذب میشه و عبور نمیکنه. نوری که در جهت 120 درجه پولاریزه شده باشه چی؟ دیگه نه. این نور چون جهت پولاریزه شدنش دقیقا عمود بر جهت پولاریزش لنز هست؛ همش جذب میشه. به هر ترتیب ما معیاری داریم برای اندازه گیری جهت قطبش (یا همون پولاریزه بودن) نور که بر اساس نوری که عبور میکنه میتونیم جهت قطبش رو حدس بزنیم.

میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی رو میشه از معادلات موج ماکسول بدست آورد. زمانی که یک میدان از یک ماده خاص عبور میکنه، طبق قوانین ماکسول به نحوی تحت تاثیر قرار میگیره. مثلا سرعتش کم میشه، بازتاب میشه، شکست براش رخ می ده و ... . در حالت معمول یه پارامتری وجود داره به نام ثابت گذردهی که یک اسکالر یا عدد هستش. این ثابت گذردهی میتونه روی جهت میدان جا به جایی الکتریکی اثر بزاره. برای موادی که به اصطلاح خطی هستند این پارامتر اهمیت زیادی نداره. اما زمانی که با یک ماده غیر خطی سر و کار داریم، همین پارامتر تبدیل میشه به یک تانسور و تغییرات هنگفتی روی معادلات ایجاد میکنه. لپ کلام این که زمانی که شیشه در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار میگیره، ثابت گذردهیش از حالت خطی درمیاد و فرم تانسوری پیدا میکنه. این ثابت گذردهی روی میدان الکتریکی اثر میزاره و قطبش اون رو تغییر میده؛ در نتیجه نوری که از شیشه ای که در مجاورت میدان مغناطیسی هست عبور کنه، پولاریزه میشه؛ و فارادی تونست کم و کیف این پولاریزه شدن رو با لنزی مخصوصی که در اختیار داشت کشف کنه.

افق رویداد

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۵/۱۴ - ۰۰:۳۸


پست: 107

سپاس: 8

آزمایش فارادی در ارتباط الکتریسیته و مغناطیس با نور

پست توسط افق رویداد »

تشکر میکنم

پس میشه اینطور تصور کرد که اون خط های عمودی لنز، خطوطی هستند که به میدان های الکتریکی حساس هست (یعنی اونا رو جذب میکنه و امواج نور فقط در صورتی می تونه از اون لنز عبور کنه که به اون خطوط برخورد نکنه)

حالا جنس این لنزها چی هست که در حد اندازه تک تک پرتوهای نور، اونا رو فیلتر میکنه!

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: آزمایش فارادی در ارتباطِ الکتریسیته و مغناطیس با نور

پست توسط Paradoxy »

حالا جنس این لنزها چی هست که در حد اندازه تک تک پرتوهای نور، اونا رو فیلتر میکنه!
مثلا عینک های پولاریزه رو سرچ کنید.
نور تحت تاثیر میدان مغناطیس منحرف نمیشود
.
خیر، اگر دقیق آزمایش رو میخوندید، می دیدید که این نور نیست که تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار میگیره. بلکه این شیشه هست که در معرض میدان مغناطیسی تغییر پیدا میکنه. وقتی نور رو از داخل این شیشه مخصوص که میدان مغناطیسی بهش تابونده شده عبور میدیم، یک سری اتفاقات جالب میوفته. جواب قبلی من رو بخونید.

ارسال پست