کارگاه الکتروتکنیک 0 8

در حالی که اختراع لامپ توسط ادیسون در میان توده مردم بزر گترین اختراع او محسوب شد ولی فعلاً طریق تولید، تقسیم و توزیع نیروی برق به طور مطمئن و کامل با ارزش کم، اهمیت بیشتری را در بردارد و ادیسون به خوبی می دانست که چراغ و لامپ برق به تنهایی ارزش کمی دارد و در نتیجه، سیستم تولید و توزیع برق را تکمیل نموده و در این مرحله کلیه عوامل از قبیل عایق، هادی، فیوز و غیره را تهیه ساخت و خلاصه امتیاز برای اختراعات خود در این زمینه به دست آورد.

لامپ ها :

تعاریف و کمیت های اصلی روشنایی :

اگر ما منبع نور را ذره ای یا گسترده در نظر بگیریم، در اصل هر دو یک گونه نور را ساطع می کنند (یعنی منبع ذره ای هم به علت نسبت فاصله ناظر تا منبع و اندازه ی آن ها ذره ای در نظر گرفته می شود). چگونه هردوی آن ها نور را (در اصل فوتون ها) را در فضای اطرافشان در همه ی زوایا ساطع می کنند؟ پس می توان در نظر گرفت که نور هر چه جلوتر می رود فوتون هایی که با هم اختلاف ناچیزی دارند، اختلافشان با هم بیشتر می شود.
یک آزمایش ساده: یک لامپ را در نقطه ای در نظر بگیرید یک صفحه با اندازه ثابت را در دست بگیرید. یک بار در فاصله یک متری، بار دیگر در فاصله دو متری، بعد سه متری و.....تا ده متری، ملاحظه می شود که هر چه فاصله بیشتر شود، شدت نور کمتر می شود، یعنی شدت نور با فاصله نسبت عکس دارد.
این خاصیت را م یتوان به مستقیم الخط بودن حرکت نور نسبت داد. ما با ساختن ابزاری که بتواند نورهایی که در تمام فضای اطراف پخش می شود را جمع کند و به صورت متحد با هم از یک سمت ساطع کند، به حالتی می رسیم که بسیار در زندگی روزمره از آن استفاده می شود و آن همان لیزر است. لیزر دارای خاصیتی است که می تواند نور را به صورت تقریباً موازی با هم بتاباند و این از آن رو به درد می خورد که هرچه فاصله بیشتر شود، فرقی در شدت نور نخواهد داشت.
ماهیت ذ ره ای :
اسحاق نیوتن در کتاب خود در رسال های درباره نور نوشت:

پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی منتشر می شوند. احتمالاً اسحاق نیوتن نور را به این دلیل به صورت ذره در نظر گرفت که در محیط های همگن به نظر می رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می شوند که این امر را قانون می نامند و یکی از مثال های خوب برای توضیح آن، به وجود آمدن سایه است.

ماهیت موجی :
همزمان با نیوتن، کریستین هویگن︰طرفدار توضی دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه های نوری به تمام جهات پخش می شود. به خاطر داشته باشید که هویگنس با به کار بردن امواج اصلی و موج کهای ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی
بودن نور توجیه میشوند، پدیده های تداخلی هستند، مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع.
ماهیت الکترومغناطیس :
بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول است که ما امروزه می دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولا به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می شود. گستره ی کامل امواج الکترومغناطیسی شامل: موج رادیویی، تابش مادون قرمز، نور مرئی از قرمز تا بنفش، تابش ماوراء بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما می باشد.
ماهیت کوانتومی نور :
طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور که در دو دهه اول قرن بیستم به وسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترومغناطیسی کوانتیده است یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترومغناطیسی به مقادیر گسسته ای به نام «فوتون» انجام می گیرد.
نظریه مکملی :
نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابراین گفته می شود که نور خاصیت دو گانه‌ای دارد. برخی از پدیده ها مثل تداخل و پراش، خاصیت موجی آن را نشان می دهد و برخی دیگر مانند پدیده فوتوالکتریک، پدیده کامپتون و غیره با خاصیت ذره ای نور قابل توضیح هستند.
تعریف واقعی نور چیست؟
تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی باهم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام م یکنند که تمام پدیده‌های نوری را توجیه می کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور بحث می کند، در حالی که نظریه کوانتومی برهمکنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می دهد. ازآمیختن این دو نظریه، نظریه جامعی که کوانتوم الکترودینامیک نام دارد، شکل می گیرد. چون نظریه های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده های مربوط به تابش، بسیاری از پدیده های دیگر را نیز تشریح می کنند.
منصفانه می توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور کاملاً شناخته شده است. نور گستره طول موجی وسیعی دارد. چون با نور مرئی کار می کنیم، اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الکترومغناطیسی انجام می گیرد، اما روش های مورد بحث می تواند در تمام ناحیه الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبی) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است که در وسط آن طول موج ۵۵۵ نانومتر (نور زرد) که چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد. یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می گیرد و تا مادون قرمز دور گسترش می یابد.

در هواست. در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. به وسیله کاواک جسم سیاه می توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت، طول موج‌های مختلف مشاهده شده است. مشهورترین نور، نور سفید است که یک نور مرکب از سایر طول موج ها می باشد. تک طول موج های آن را به وسیله ی لامپ های تخلیه الکتریکی که معرف طیف های اتمی موادی هستند که داخل‌شان تعبیه شده را می توان تولید کرد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی با هم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می کنند که تمام پدیده های نوری را توجیه می کنند.

شدت نور و واحدهای آن :

شدت نور :

شدت نور، قوت نور ساطع شده از منابع نور را به دست می دهد. ش دت نور منابع معمولی در زوایای مختلف متفاوت است. در ابتدا که شمع برای روشنایی مورد استفاده قرار می گرفت، شدت نور یک شمع استاندارد در صفحه افق به عنوان واحد شدت نور مورد استفاده قرارمی‌گرفت مشخص می شد. این استاندارد رضایت بخش نبود و در سال های بعد استانداردهای گوناگونی معرفی شدند که مهم‌ترین آنها شمع هفنرو شمع بین المللی بود. اما در سال ︆1948 استاندارد بین المللی جدیدی بر پایه تشعشع کشنده ای در درجه حرارت انجماد پلاتین یعنی ︃2045 درجه کلوین مورد استفاده قرار گرفته که قابل اطمینان بود و هنوز هم استاندارد معمول است. شدت نور که با I نشان داده می شود با واحد کاندیلا اندازه گیری می شود.

شار نوری :

یک منبع نور که در همه جهات دارای شدت نور یکنواخت ︀1 کاندیلاست را در مرکز مختصات کروی در نظر بگیرید. میزان نور یا شار نوری را که از هر استرادیان زاویه فضایی خارج می شود. واحد شار نوری را لومن می نامیم. از رابطه‌ ی ︀ ٩︀ به دست می آید.