منشور نیوتن

نیوتن اولین کسی بود که فهمید رنگین کمان چیست: او از یک منشور برای شکست نور سفید و تجزیه آن به رنگ های اصلی آن استفاده کرد: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش. این به عنوان شناخته شده است منشور نیوتن.

در این مقاله قصد داریم هر آنچه که باید در مورد منشور نیوتن، ویژگی ها و کاربردهای آن بدانید را به شما بگوییم.

منشور نیوتن چیست؟

منشور نیوتن یک ابزار نوری است که به ما امکان می دهد ماهیت نور را کشف و درک کنیم. این توسط دانشمند بریتانیایی اسحاق نیوتن در قرن هفدهم اختراع شد. که سهم مهمی در زمینه اپتیک داشت.

توانایی اصلی منشور نیوتن شکستن نور سفید به رنگ های تشکیل دهنده آن است. هنگامی که پرتوی از نور سفید از منشور عبور می کند، نور منکسر می شود، یعنی به دلیل تغییر سرعت هنگام عبور از وسط منشور، از مسیر اصلی خود منحرف می شود. این باعث می شود نور به طول موج های مختلف تقسیم شود و در نتیجه طیفی از رنگ ها از قرمز تا بنفش ایجاد شود.

این پدیده به عنوان پراکندگی نور شناخته می شود. نیوتن نشان داد که نور سفید از ترکیبی از رنگ های مختلف تشکیل شده است که هر یک از این رنگ ها دارای طول موج متفاوتی هستند. منشور نیوتن به ما این امکان را می دهد که بصری این تجزیه را درک کنیم و تنوع رنگ هایی را که نوری را که هر روز می بینیم تشکیل می دهند را به ما نشان می دهد.

ویژگی جالب منشور نیوتنی توانایی آن در معکوس کردن فرآیند پراکندگی است. با قرار دادن منشور دوم بعد از منشور اول، می توانیم رنگ های پراکنده را دوباره ترکیب کنیم و دوباره نور سفید دریافت کنیم. این پدیده به عنوان معکوس پراکندگی شناخته می شود و نشان می دهد که نور سفید مخلوطی از تمام رنگ های مرئی است.

علاوه بر استفاده از آن در تجزیه و بازترکیب نور، از منشور نیوتن در طیف سنجی نیز استفاده شده است، تکنیکی که امکان تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی یک ماده را با مطالعه نور جذب یا ساطع می کند. با عبور نور از یک نمونه و سپس از یک منشور، می‌توانیم خطوط تیره یا روشن را در طیف حاصل ببینیم که اطلاعاتی در مورد عناصر موجود در نمونه به ما می‌دهد.

اسحاق نیوتن و برخی تاریخ

اسحاق نیوتن اغلب یکی از اولین دانشمندان بزرگی است که هنگام بحث از شخصیت های برجسته تاریخ به ذهن خطور می کند. داستان سیب و جاذبه او کاملاً شناخته شده است. این فیزیکدان با تدوین قوانینی که هم حرکت اجرام آسمانی در کیهان و هم حرکت اجرام فیزیکی روی زمین را تنظیم می کند، اثری در تاریخ به جا گذاشت. قانون گرانش جهانی و سه قانون مکانیک کلاسیک دو نمونه از این قوانین هستند.

اگرچه کار او در مورد نور و رنگ ها چندان شناخته شده نیست، اما به همان اندازه قابل توجه است. قبل از تحقیقات نیوتن در سال 1665، معمولاً اعتقاد بر این بود که رنگ ها از طریق واکنش های خاصی در شیشه تولید می شوند و نور خورشید به طور طبیعی سفید است. با این حال، او اولین کسی بود که متوجه شد نور سفید مسئول ایجاد رنگ ها است، زیرا به دلیل ویژگی های انکساری اش در آنها تکه تکه می شود.

هنگام انجام یک آزمایش پایه با استفاده از منشور شکست، او مشاهده کرد که نور را می توان به رنگ های مختلف تقسیم کرد. علاوه بر این، او متوجه شد که اشیاء مات رنگ‌های خاصی را جذب می‌کنند در حالی که برخی دیگر را منعکس می‌کنند، و رنگ‌هایی که منعکس می‌شوند آن‌هایی هستند که برای چشم انسان قابل مشاهده است. این آزمایش از چنان اهمیتی برخوردار بود که در سال 1672 در مجله انجمن سلطنتی منتشر شد و اولین مقاله علمی منتشر شده در تاریخ بود.

خاستگاه رنگ ها

ارسطو فیلسوف در شناسایی رنگ ها پیشگام بود. در قرن چهارم قبل از میلاد، او نتیجه گرفت که همه رنگ ها از ترکیب چهار رنگ اساسی ایجاد می شوند. این رنگ ها با چهار عنصر مرتبط بودند که آنها جهان از جمله زمین، آب، آتش و آسمان را کنترل می کردند. ارسطو همچنین خاطرنشان کرد که تأثیر نور و سایه می تواند بر این رنگ ها تأثیر بگذارد و آنها را تیره یا روشن تر کند و تغییرات مختلفی ایجاد کند.

نظریه رنگ تا قرن شانزدهم پیشرفت نکرد، زمانی که لئوناردو داوینچی مشاهدات مختلفی انجام داد. این مرد ایتالیایی با استعدادهای فراوان معتقد بود که رنگ به طور خاص به ماده تعلق دارد. علاوه بر این، او مقیاس اولیه رنگ‌های بنیادی را که در اصل توسط ارسطو ابداع شد، ارائه کرد، مقیاسی که منجر به توسعه همه رنگ‌های دیگر شد.

داوینچی پیشنهاد کرد که رنگ سفید رنگ اصلی باشد، با تایید اینکه این تنها رنگی بود که امکان پذیرایی از بقیه را فراهم می کرد. او زرد را با زمین، سبز را با آب، آبی را با آسمان، قرمز را با آتش و سیاه را با تاریکی پیوند داد. با این حال، در اواخر عمرش، داوینچی وقتی مشاهده کرد که ترکیبی از رنگ های دیگر می تواند سبز را ایجاد کند، نظریه خود را زیر سوال برد.

منشور نیوتن و نظریه نور

در سال 1665، نیوتن در آزمایشگاه خود به کشفی متحول کننده زندگی دست یافت. او با عبور نور سفید از یک منشور توانست آن را به طیفی از رنگ ها تقسیم کند. این آزمایش به او نشان داد که نور سفید شامل تمام رنگ های قابل مشاهده است. عنصر اصلی مورد استفاده در آزمایش یک منشور شفاف بود. نیوتن تأیید کرد که پرتوهای تولید شده توسط منشور بنیادی هستند و نمی توان آنها را بیشتر تقسیم کرد. او برای تأیید یافته‌های خود، دو منشور را به گونه‌ای ترتیب داد که به پرتوهای قرمز منشور اول اجازه می‌دهد هنگام عبور از منشور دوم به یکدیگر برخورد کنند و دوباره نور سفید تولید کنند.

وقوع این پدیده شبیه به شکست نور در حاشیه یک تکه پلاستیک یا شیشه است. این باعث ایجاد رنگ های متنوع بر روی سطح می شود. این پدیده در هنگام رگبارهای آفتابی نیز قابل مشاهده است. قطرات باران مانند منشور عمل می کنند و نور خورشید را تکه تکه می کنند و رنگین کمان قابل مشاهده ای تولید می کنند.

پس از مشاهده شما، نیوتن کشف کرد که شکست نور به جسم مورد نظر بستگی دارد.. در نتیجه، اشیاء مات خاص به جای بازتاب دادن همه رنگ‌ها، رنگ‌های خاصی را جذب می‌کنند. متعاقباً، نیوتن متوجه شد که تنها رنگ‌هایی که منعکس می‌شوند، آنهایی هستند که به چشم می‌رسند، بنابراین به درک رنگ در جسم کمک می‌کنند.

توضیح نیوتن نشان داد که سطحی که قرمز به نظر می رسد در واقع سطحی است که تمام رنگ های نور سفید را به جز قرمز جذب می کند که منعکس شده و سپس توسط چشم انسان درک می شود و توسط مغز به عنوان رنگ قرمز تفسیر می شود.

امیدوارم با این اطلاعات بتوانید در مورد منشور نیوتن و ویژگی های آن اطلاعات بیشتری کسب کنید.