نور و نیروی مغناطیسی برخی از انرژی های باورنکردنی طبیعت هستند که اغلب در فیزیک مورد مطالعه قرار می گیرند. در این مقاله قصد داریم منشور و قطب نما را به عنوان دو وسیله کاربردی که از نور و نیروی مغناطیسی استفاده می کنند ارائه دهیم.
منشور چیست؟
منشور یا منشور چیست؟ این وسیله ساخته شده از شیشه یا کریستال های دیگر است که می تواند نور را پس از عبور تجزیه کند. این دستگاه از دو قسمت سر و پایه تشکیل شده است. به نقطه ای که دو سطح غیر موازی صاف و شفاف در یک منشور تلاقی می کنند «راس منشور» و دو سطح رئوس راس را «قاعده منشور» می گویند. منشورها از مواد شفاف مانند شیشه، پلاستیک یا فلوریت ساخته می شوند.
منشور به عنوان یک جسم کریستالی می تواند نور را به اجزای تشکیل دهنده خود تجزیه کند. نور خورشید دارای طول موج های متفاوتی است، بنابراین وقتی از یک منشور می گذرد، ضریب شکست هر یک از این طول موج ها متفاوت خواهد بود. از آنجایی که ضریب شکست نور به طول موج و مقدار نور ساطع شده بستگی دارد، پس از عبور از منشور به رنگ های مختلف تجزیه می شود. نور سفید خورشید پس از تجزیه به هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش ساطع می شود.
بیشتر منشورها مثلثی شکل هستند. اما اشکال دیگر منشورها نیز بسته به نوع کاربرد به اشکال مستطیل و شش ضلعی ساخته می شوند.
اجرای منشور
منشور در دیودهای لیزری، لنزها، تلسکوپ ها، میکروسکوپ ها، محفظه ها و پریسکوپ ها برای زیردریایی ها استفاده می شود. از این دستگاه در تشخیص و درمان انواع بیماری های چشمی نیز استفاده می شود.
انواع قولنامه
علاوه بر اینکه اشکال قوانین منشورهای مختلف متفاوت است، منشورها نیز بسته به نوع کاربرد آنها متفاوت خواهد بود. بر این اساس، سه نوع منشور دوار، جابجایی و بازتابی وجود دارد.
“منشور چرخان” برای معکوس کردن، معکوس کردن یا چرخاندن تصاویری که ممکن است در دستگاه هایی مانند میکروسکوپ، تلسکوپ، نجوم و حفاظت باشند استفاده می شود. همچنین نوعی منشور دوار به نام منشور گوه ای وجود دارد که زاویه انحراف پرتو لیزر را از چند میلیون به سه درجه تغییر می دهد.
“منشور بازتابی” در ابزارهایی مانند دوربین های رفلکس تک لنز و دوربین های دوچشمی استفاده می شود. از آنجایی که ساختار این نوع منشور باعث چرخش تصاویر می شود، تصویر نهایی به صورت معکوس قابل مشاهده نیست.
“منشور جابجایی” شکل عادی تیر را با حفظ مسیر آن تنظیم می کند. با توجه به عملکرد این نوع منشور، اگرچه پرتو نور جابجا می شود، اما وارونگی در تصویر ایجاد نمی شود. میکروسکوپ و آندوسکوپ نمونه‌هایی از ابزارهایی هستند که اغلب از منشور جابه‌جایی استفاده می‌کنند.
انواع منشور بر اساس شکل ظاهری
- نوع دیگر منشور، منشور متعامد است که دارای قاعده مثلثی است. در این نوع منشور نور از سمت کوچکی ساطع می شود و پس از انعکاس در وتر آن از سمت کوچک دیگر این منشور خارج می شود.
- منشور نیکول برای ایجاد نور پلاریزه مسطح استفاده می شود.
- منشور والستون برای ایجاد نور پلاریزه در صفحه قطبش آن استفاده می شود.
حتما بخوانید: آموزش فلاتر از صفر تا صد با 14 درس رایگان
قطب نما چیست؟
کاربرد اصلی قطب نما تعیین جهت جغرافیایی است. قبل از قطب نما، ستاره ها و علائم محلی برای راهنمایی مسافران استفاده می شد. اجزای قطب نما عبارتند از:
- پایه پلاستیکی برای نصب قطب نما
- فلش متحرک برای نشان دادن جهت
- محفظه قطب نما
- صفحه مدرج دایره ای
- سوزن مغناطیسی دوار
- فلش جهت دار غیر مغناطیسی
- خطوط جهت موازی با فلش جهت
کار با قطب نما
اساس قطب نما میدان مغناطیسی زمین است. هسته آهنی زمین دارای یک قسمت مایع و جامد تحت فشار گرانشی است و میدان مغناطیسی زمین در اثر حرکت در هسته مایع بیرونی ایجاد می شود.
در میدان مغناطیسی زمین دو قطب مغناطیسی شمال و جنوب وجود دارد که فاصله کمی با قطب های جغرافیایی دارند. جهت گیری را می توان با محاسبه همان تفاوت کوچک در زاویه بین قطب های جغرافیایی و قطب های مغناطیسی انجام داد.
انواع قطب نما
یکی از انواع قطب نما، قطب نمای کشتی یا دریایی است که قبل از اختراع رادار و جی پی اس برای یافتن مسیرها استفاده می شد. ژیروسکوپ ها از دیگر نمونه های مورد استفاده در هواپیما هستند. این قطب نما جهت های جغرافیایی را با استفاده از ژیروسکوپ و گرانش مغناطیسی نشان می دهد.
قطب نما برای تلفن همراه
وسایل الکترونیکی مانند تلفن های همراه و ساعت های هوشمند اغلب دارای قطب نما هستند. یک قطب نمای جامد با دو یا چند سنسور جهت قطب های مغناطیسی را نشان می دهد.
قبله چیست؟
قبله بر اساس میدان مغناطیسی زمین نیز مانند قطب نما عمل می کند. در واقع می توان گفت قبله یک نوع کامل از قطب نما است که برای نمایش قبله از آن استفاده می شود. در نمای قبله با استفاده از یک نشانگر جداگانه می توان جهت قبله را با علائمی که برای شهرهای مختلف در صفحه نمای قبله وجود دارد مشخص کرد. برخی از نسخه های جدید قبله دارای نمایشگر دیجیتال و همچنین شمارنده نماز و نماز هستند.