نور و ویژگی های آن (هنر)
نور، ابزار کار هنرمند
سایهٔ یک مجسمه روی دیوار، تصویر درون آینه، عدسی دوربین و رنگین‌کمانِ منشور — همه از چند قانون ساده پیروی میکنند.
انتشار نور و سایه
نور در خلأ با بیشترین تندی ممکن حرکت میکند:
ادامهٔ فرمول را افقی ببیندر هر محیط مادی (هوا، آب، شیشه) تندی نور کمتر است.
اصل انتشار مستقیم‌الخط: در محیط همگن، نور در خط راست می‌رود. همین اصل، سایه (جایی که هیچ نوری نمی‌رسد) و نیمسایه (جایی که فقط بخشی از منبع دیده میشود) را میسازد — و برای نورپرداز یعنی: منبع نورِ کوچک، سایهٔ تیز و لبه‌دار؛ منبع نورِ بزرگ یا پخش‌شده، سایهٔ نرم با نیم‌سایهٔ پهن.
بازتاب
ادامهٔ فرمول را افقی ببینهر دو زاویه نسبت به خط عمود بر سطح در نقطهٔ برخورد اندازه گرفته می‌شوند، نه نسبت به خود سطح.
| نوع بازتاب | سطح | نمونه |
|---|---|---|
| منظم | صاف و صیقلی | آینه، سطح آرام آب |
| پراکنده | ناهموار | دیوار، کاغذ، پارچه |
نکتهٔ ظریف: در بازتاب پراکنده هم قانون بازتاب در هر نقطهٔ کوچک برقرار است؛ ناهمواری سطح باعث میشود پرتوهای موازی در جهتهای گوناگون برگردند. به همین دلیل کاغذِ مات را از هر زاویه‌ای می‌بینی، اما در سطح براق فقط بازتابِ خیره‌کننده را.
آینهٔ تخت
تصویر در آینهٔ تخت همیشه مجازی، هم‌اندازه، راست و دارای وارونگی جانبی (جابه‌جایی چپ و راست) است، و:
ادامهٔ فرمول را افقی ببینخط واصل جسم و تصویرش نیز همیشه بر سطح آینه عمود است.
نکتهٔ پرتکرار: برای اینکه کسی با قد ادامهٔ فرمول را افقی ببین تمام‌قدش را در آینهٔ تخت ببیند، طول آینه دست‌کم باید نصف قد او باشد و این مقدار به فاصلهٔ او از آینه بستگی ندارد:
ادامهٔ فرمول را افقی ببیناگر آینه به اندازهٔ ادامهٔ فرمول را افقی ببین بچرخد در حالی که پرتوی تابش ثابت بماند، پرتوی بازتابیده ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌چرخد — نه ادامهٔ فرمول را افقی ببین..
آینه‌های کروی
- مقعر (کاو): سطح بازتابنده رو به داخل؛ نور را همگرا میکند، ادامهٔ فرمول را افقی ببین.
- محدب (کوژ): سطح بازتابنده رو به بیرون؛ نور را واگرا میکند، ادامهٔ فرمول را افقی ببین.
در قرارداد علامت، ادامهٔ فرمول را افقی ببین برای تصویر حقیقی (جلوی آینه) مثبت و برای تصویر مجازی (پشت آینه) منفی است؛ ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی تصویر راست و ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی وارونه.
حالت‌های آینهٔ مقعر:
| موقعیت جسم | محل تصویر | نوع | جهت | اندازه |
|---|---|---|---|---|
| فراتر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | بین ادامهٔ فرمول را افقی ببین و ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی | وارونه | کوچک‌تر |
| روی ادامهٔ فرمول را افقی ببین | روی ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی | وارونه | هم‌اندازه |
| بین ادامهٔ فرمول را افقی ببین و ادامهٔ فرمول را افقی ببین | فراتر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی | وارونه | بزرگ‌تر |
| روی ادامهٔ فرمول را افقی ببین | بی‌نهایت | — | — | تصویر تشکیل نمی‌شود |
| نزدیک‌تر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | پشت آینه | مجازی | راست | بزرگ‌تر |
سطر آخر همان آینهٔ آرایشی بزرگ‌نماست. در آینهٔ محدب اما، مستقل از فاصلهٔ جسم، تصویر همیشه مجازی، راست و کوچک‌تر است؛ به همین دلیل میدان دید وسیعی میدهد و روی آینهٔ بغل خودرو می‌نویسند اجسام نزدیک‌تر از آن‌اند که به نظر می‌رسند.
شکست نور
نور وقتی از محیطی به محیط دیگر می‌رود، به دلیل تغییر تندی مسیرش می‌شکند — مگر آنکه عمود بر سطح بتابد.
ادامهٔ فرمول را افقی ببینمقادیر آشنا: هوا ادامهٔ فرمول را افقی ببین، آب ادامهٔ فرمول را افقی ببین، شیشه ادامهٔ فرمول را افقی ببین، الماس ادامهٔ فرمول را افقی ببین.
- از محیط رقیق‌تر به چگال‌تر: پرتو به خط عمود نزدیک میشود.
- از چگال‌تر به رقیق‌تر: از خط عمود دور میشود.
عمق ظاهری: وقتی از هوا به درون آب نگاه می‌کنی، همه‌چیز کم‌عمق‌تر از واقع دیده میشود:
ادامهٔ فرمول را افقی ببینبازتاب کلی داخلی: در عبور از محیط چگال‌تر به رقیق‌تر، در زاویهٔ بحرانی ادامهٔ فرمول را افقی ببین زاویهٔ شکست به ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌رسد و برای زاویه‌های بزرگ‌تر هیچ نوری بیرون نمی‌رود:
ادامهٔ فرمول را افقی ببینبرای مرز شیشه و هوا ادامهٔ فرمول را افقی ببین و برای الماس تنها حدود ادامهٔ فرمول را افقی ببین — همین ادامهٔ فرمول را افقی ببین کوچک است که نور را بارها درون نگین به دام می‌اندازد و آن درخشش را میسازد. فیبر نوری هم بر همین اصل کار میکند.
پاشندگی: ضریب شکست به طول‌موج بستگی دارد و نور بنفش بیشتر از قرمز می‌شکند؛ پس منشور نور سفید را به رنگ‌ها تجزیه میکند. رنگین‌کمان، ترکیبی از شکست، بازتاب کلی داخلی و پاشندگی درون قطره‌های باران است.
عدسی‌ها و دوربین
- همگرا (محدب): وسطش ضخیم‌تر از لبه؛ ادامهٔ فرمول را افقی ببین.
- واگرا (مقعر): وسطش نازک‌تر از لبه؛ ادامهٔ فرمول را افقی ببین.
فرمول عدسی از نظر ریاضی همان فرمول آینه است:
ادامهٔ فرمول را افقی ببیناما یک تفاوت مهم در قرارداد علامت: در عدسی، تصویر حقیقی در طرف مقابل جسم می‌افتد (ادامهٔ فرمول را افقی ببین) و تصویر مجازی در همان طرف جسم (ادامهٔ فرمول را افقی ببین)؛ در آینه هر دوی جسم و تصویر حقیقی جلوی آینه‌اند.
| موقعیت جسم (عدسی همگرا) | تصویر | جهت | اندازه |
|---|---|---|---|
| فراتر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی، بین ادامهٔ فرمول را افقی ببین و ادامهٔ فرمول را افقی ببین | وارونه | کوچک‌تر |
| روی ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی، روی ادامهٔ فرمول را افقی ببین | وارونه | هم‌اندازه |
| بین ادامهٔ فرمول را افقی ببین و ادامهٔ فرمول را افقی ببین | حقیقی، فراتر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | وارونه | بزرگ‌تر |
| نزدیک‌تر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین | مجازی، همان طرف جسم | راست | بزرگ‌تر |
سطر اول همان حالت عکاسی از یک سوژهٔ دور است (تصویر حقیقی و وارونه روی حسگر) و سطر آخر همان ذره‌بین. عدسی واگرا مانند آینهٔ محدب هرگز تصویر حقیقی نمی‌سازد.
توان عدسی بر حسب دیوپتر، با ادامهٔ فرمول را افقی ببین بر حسب متر:
ادامهٔ فرمول را افقی ببیننزدیکبینی با عدسی واگرا (توان منفی) و دوربینی با عدسی همگرا (توان مثبت) اصلاح میشود.
نمونه: جسمی به ارتفاع ادامهٔ فرمول را افقی ببین در فاصلهٔ ادامهٔ فرمول را افقی ببین از عدسی همگرا با ادامهٔ فرمول را افقی ببین است؛ تصویر کجا و چگونه است؟
ادامهٔ فرمول را افقی ببینیعنی تصویر مجازی، راست و سه‌برابر — چون ادامهٔ فرمول را افقی ببین بوده است.
تله‌های رایج
۱. زاویه‌ها همیشه با خط عمود سنجیده می‌شوند، نه با سطح.
۲. طول آینهٔ تمام‌قد همیشه نصف قد است، هرچقدر هم دور یا نزدیک بایستی.
۳. چرخش آینه به اندازهٔ ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پرتوی بازتابیده را ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌چرخاند.
۴. آینهٔ محدب و عدسی واگرا هرگز تصویر حقیقی نمی‌دهند.
۵. بازتاب کلی داخلی فقط از چگال‌تر به رقیق‌تر و فقط برای زاویه‌های بزرگ‌تر از ادامهٔ فرمول را افقی ببین ممکن است.