تحقیق در مورد منشور و نحوه ساخت آن

آشنایی با منشور و انواع آن

تحقیق در مورد منشور

منشور چیست؟

مَنشور ( نام های دیگر آن: موشور و شوشه)، جسمی از جنس بلور یا پلاستیک شفاف است که نور پس از عبور از آن تجزیه می‌شود. منشور جسمی از جنس بلور یا جنسی دیگر است که نور پس از عبور از آن تجزیه می‌شود. منشور محیط شفافی است که به دو سطح صاف و شفاف غیر موازی ختم می‌گردد که از یک طرف همدیگر را قطع نموده، تشکیل رأس منشور را می‌دهند و در طرف دیگر قاعده‌ی‌ منشور را می‌سازند.

نور خورشید ترکیبی از طول موج‌های مختلف است که هنگام عبور از منشور ضریب شکست برای طول موج‌های مختلف متفاوت است. این نور، به لحاظ بستگی ضریب شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد، به رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن تجزیه می‌شود. مثلاً نور سفید (نور خورشید) به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد.

انواع منشورها و کاربردهای آنها

انواع منشورها عبارتند از:

منشور قائم الزاویه

سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث (درجه۴۵ – ۹۰ – ۴۵) ساخته شده است. نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می‌شود در وتر آن بازتابیده می‌شود و از وجه کوچک دیگر خارج می‌گردد، به شرطی که ضریب شکست منشور بزرگتر از مقدار ۱٫۴۱۴ باشد یعنی (n1 > 1.414) که نور باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر آینه‌هاست.

منشور پنج وجهی

منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را ۹۰ منحرف می‌کند، بخاطر همین ویژگی به چنین منشوری گونیای اپتیکی می‌گویند. در تنظیم و طراحی سیستمهایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی به اندازه ۹۰ هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند.

به سبب زاویه تابش کوچک نخستین بازتابش داخلی ، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد. بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلمهای (پوششهای) بازتابنده پوشش یابند.

منشور پورو

این منشورها از ترکیب دو منشور راست گوشه بدست می‌آیند و در پیکر بندیهای انحراف ثابت ۱۸۰ درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالیکه هر دو منشور تولید معکوس می‌کنند، ترکیب آنها تولید وارونی می‌کند. این دو منشور ، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می‌کنند (سیستم را در ادامه فرآیند از مسیر نور خارج می‌کنند) و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هر دو جهت افقی و عمودی جابجا می‌کنند.

از منشور پورو می‌توان برای کاهش طول یک تلسکوپ کپلری استفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارون تلسکوپ ضرورت دارد، بدست آورد. به همین دلیل ، در بسیاری از دوربینها و سایر دستگاههای دو چشمی ، از این منشور استفاده می‌شود.

منشور دوه

نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجا بازتابش داخلی کلی می‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعده تبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطح قاعده ندارد، معمولا حذف می‌شود (برش داده می‌شود). آنچه باقی می‌ماند یک منشور دوه نامیده می‌شود.

پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آنها از یک تیغه شیشه‌ای است. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود.

یکی از سودمندترین خواص منشور دوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور ، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می‌شود. تعداد ترکیبهای منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است.

ساختار کلی منشور

از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه‌های مواد فلزی و دی الکتریکها در سطح خود لازم ندارند، برعکس ، آینه‌ها وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کارآیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی از ناخالصی و ناهمواریهای سطح منشور و بازتابشهای فرنل مربوط می‌شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح بازتابنده و بازتابش داخلی کلی است، استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاههای نوری توصیه می‌شود.

دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها هم هزینه و وزن آنهاست؛ اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از ۵ سانتیمتر مربع باشد، وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود. همچنین هزینه ساخت و تولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسب قابل توجه خواهد بود، لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از ۵ سانتیمتر مربع استفاده از آینه‌ها امتیاز بیشتری دارد و یا اینکه با تقریبی از منشورهای پلاستیکی شفاف استفاده می‌کنند.

در حالت کلی منشورهای باز تابش داخلی کلی و آینه‌های تخت به لحاظ کاربرد در سیستمهای مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند.

باید بخاطر بسپاریم که در دستگاه های نوری کل یک منشور ظاهر نمی‌شود بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می‌کند و در مسیر پرتوی ردیابی شده قرار می‌گیرد را نگه می‌داریم و سایر قسمتهای اضافی را جهت کاهش وزن و حجم می‌بریم و از دستگاه نوری خارج می‌کنیم.

روش ساخت منشور

مواد لازم

۳عدد شیشه هم اندازه _ چسب آکواریم برای آبندی _ مقداری آب

روش تهیه منشور

ابتدا ۳ شیشه را همانند منشور کنار هم باچسب می چسبانیم وآبندی میکنیم ودرون آن آب میریزیم. منشور شما آماده است!

نحوه ساخت منشور توسط نیوتن

آیزاک نیوتن جوان بسیار خوش شانس بود که می‌توانست یک منشور را برای بررسی نور خورشید تهیه کند، شاید شما هم به همان اندازه خوش شانس باشید. اگر که چنین امکانی را در اختیار ندارید، در این مقاله قصد داریم تا ساخت یک منشور را به شما آموزش بدهیم. آنچه نیاز دارید، این است:

ـ یک ظرف مسطح پر از آب (اگر از یک ظرف شیشه‌ای استفاده کنید نتیجه بهتری خواهید گرفت.
ـ یک برگ کاغذ سفید یا مقوای سفید
ـ یک آینه تخت
ـ یک تکه سنگ یا هر چیز دیگری که بتواند آینه را در جای خود نگه دارد.

یک ظرف کم عمق پر از آب را در جلوی پنجره در نور مستقیم خورشید قرار دهید. مقوا را به صورت ایستاده در بین پنجره و ظرف آب قرار دهید. زاویه را به گونه‌ای تنظیم کنید که رنگین‌کمانی از رنگ بر روی کاغذ دیده شود. از یک تکه سنگ برای نگه داشتن آینه در جای خود استفاده کنید.

چه رخ می‌دهد؟

رنگین کمانی که شما می‌بینید همان طیف نور است (هفت رنگی که با یکدیگر ترکیب می‌شود تا نور سفید را ایجاد کند.) تا زمانی که نیوتن کتاب معروفش را در زمینه اپتیک منتشر کرد، بیشتر دانشمندان فکر می‌کردند که منشور نور سفید را به دیگر رنگ‌ها تبدیل می‌کند.

نیوتن نشان داد که نور سفید ترکیبی از هفت رنگ است. زمانی که آینه در درون آب استفاده می‌کنید، لایه آب درست مانند یک منشور عمل می‌کند و باعث می‌شود تا نور بشکند و طیف آن بر روی کاغذ تشکیل می‌شود. فکر می‌کنید اگر رنگ‌های آبی، قرمز یا زرد را به آب اضافه کنید چه رخ خواهد داد؟ حتما امتحان کنید.

هرگونه سوال و دریافت مشاوره تحصیلی (از ابتدایی تا دكتری) ثبت نام مدارس تیزهوشان، نمونه دولتی و ثبت نام دانشگاه سراسری، آزاد، علمی كاربردی و پیام نور با شماره های زیر تماس بگیرید.

تماس از تلفن ثابت 9099072952 (سراسر كشور) تماس از تلفن ثابت 9092305587 (فقط استان تهران)

online پاسخگویی به صورت 24 ساعته


اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*