نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه

در ابتدا فرض می‌کنیم که یک باریکه‌ی نور متشکل از شعاع‌های بسیار نازکی از نور است. هنگامی که یک باریکه‌ی موازی شده از نور تحت یک زاویه‌ی معین بر یک سطح پولیش شده فرود می‌آید تحت زاویه‌ای مساوی از آن سطح بازتاب خواهد شد. اگر سطح فرودی به‌جای براق بودن ناهموار باشد، قسمت‌های مختلف یا درواقع شعاع‌های مختلف باریکه در جهت‌های مختلف، که
چهارشنبه، 16 تير 1389
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه
نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه
نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه

نویسنده : حمید وثیق زاده انصاری
منبع : راسخون




در ابتدا فرض می‌کنیم که یک باریکه‌ی نور متشکل از شعاع‌های بسیار نازکی از نور است. هنگامی که یک باریکه‌ی موازی شده از نور تحت یک زاویه‌ی معین بر یک سطح پولیش شده فرود می‌آید تحت زاویه‌ای مساوی از آن سطح بازتاب خواهد شد. اگر سطح فرودی به‌جای براق بودن ناهموار باشد، قسمت‌های مختلف یا درواقع شعاع‌های مختلف باریکه در جهت‌های مختلف، که به جهت‌گیری سطوح کوچک ناهمواریِ محل فرود باریکه دارد، بازتاب خواهند شد. بنابراین سطح به‌صورت مات، و نه صیقلی، به نظر می‌رسد.
برای ایجاد یک سطحِ تختِ پولیش شده باید یک حرکت نوسانی و دَوَرانی آزاد به یک ابزار تخت روی سطح کارِ در حال چرخش در حالی بدهیم که پودری از دانه‌های ساینده‌ی هم‌اندازه (مخلوط شده در آب) بین سطح ابزار و سطح کار وجود داشته باشد. این دانه‌ها بر اثر حرکتشان و فشار روی شیشه، سطح شیشه را در ابعادی قابل قیاس با اندازه‌هایشان می‌شکنند، و لذا سطح تختی به‌دست خواهد آمد که دارای ناهمواری‌هایی خواهد بود که بزرگیِ آنها از مرتبه‌ی ابعاد دانه‌هاست؛ اگر اندازه‌ی هر دانه‌ی در حال کار درحدود ده میکرون باشد سطح به‌دست آمده مات خواهد بود و پروسه‌ی کاری اسموتینگ نام دارد، و اگر، بعد از اسموتینگ، اندازه‌ی هر دانه‌ی درحال کار درحدود یک میکرون باشد سطح به‌دست آمده صیقلی خواهد بود و پروسه‌ی کاری پولیشینگ نام دارد. بدین ترتیب می‌بینیم که حتی یک سطح صیقلی سطحی خشن دارد که اندازه‌ی ناهمواری آن از مرتبه‌ی اندازه‌ی دانه‌های ساینده‌ی پولیشینگ است. و واضح است که شکل ناهمواری سطح بعد از پولیشینگ باید مشابه شکل ناهمواری آن بعد از اسموتینگ باشد.

نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه

حال اگر نظریه‌ای که در ابتدا برای بازتاب (بر اساس درنظر گرفتنِ باریکه‌ی نور به‌عنوان مجموعه‌ای از شعاع‌های نوری) ارائه شد صحیح باشد، چرا باید ما سطح کار را بعد از پولیشینگ به‌صورت یک سطح (صیقلی) بازتابان ببینیم درحالیکه سطح مشابه آن بعد از اسموتینگ مات است؟ (می‌دانیم که برطبق این نظریه آنچه باعث می‌شود که یک سطح براق باشد کوچکیِ ناهمواری‌ سطح نیست بلکه عدمِ وجود ناهمواری است یعنی عدمِ وجودِ زاویه‌هایی قطع کننده‌ی امتدادِ سطح.) وجود چنین تناقضی بین نظریه‌ی مذکور و آنچه در عمل، یک سطح کار شده با پودر پولیشینگ را براق نشان می‌دهد باعثِ خلق نظریه‌های توجیه‌کننده‌ی جاری شدنِ غیرگرمایی سطح (Beilby و دیگران) [1, 2, 3] و تشکیل یک سطح ژل سیلیکا (SiOH) توسط هیدرولیز (Grebenshchikov و دیگران) [4] شده است که در یکی گفته می‌شود سطح جامد جاری می‌شود و ناهمواری‌های سطح را پر می‌کند تا یک سطح براقِ هموار تولید شود و در دیگری گفته می‌شود که این کار با ژل سیلیکای به‌وجود آمده انجام می‌گیرد. این نظریه‌ها و دیگر نظریه‌های مشابه در این رابطه، به‌روشنی اثبات نشده‌اند و بیشتر حکمِ پبیشنهاد را دارند.
برای حل این مسئله نخست به‌درستی، یک سطح براق را تعریف می‌کنیم. برای این کار لازم است درک درستی از فیزیکِ بازتاب داشته باشیم تا بعد از آن بتوانیم یک سطح براق را به‌عنوان یک سطح بازتابان تعریف کنیم. اشاره به شعاع‌های نوریِ درحالِ انتشار در خطوط مستقیم که شبیه توپ‌هایی عمل می‌کنند که بعد از برخورد به دیوار پس زده (یا منعکس) می‌شوند مطمئناً زیبنده‌ی یک فیزیکدان به هنگام تلاش برای تعریف بازتابش نیست زیرا قاعدتاً او از طبیعتِ موجی نور آگاه است. پس، بیایید یک جبهه‌ی موج تخت (به‌جای تصور باریکه) در نظر گیریم که به مولکول‌های (سطحی که قرار است براق شود) واقع در یک سطح هندسیِ تخت تحت یک زاویه‌ی معین می‌رسد. مولکول‌های در معرض قرار گرفته چشمه‌هایی برای تابش موجک‌های (هویگنس) کروی [5] خواهند بود به‌گونه‌ای که پوش آنها همان جبهه‌ی موجِ موجِ منعکس شده است. روشن است که چون مولکول‌ها بر یک سطح واقع شده‌اند زاویه‌ی بازتابش برابر با زاویه‌ی تابش است، و به بیان دقیق‌تر در زوایایِ دیگرِ بازتابش پوش تختی از موجک‌های انتشار یافته‌ی مرئی وجود ندارد.
به این ترتیب شرطِ بازتابش این است که مولکول‌های سطح بازتابان هم‌سطح باشند. تلرانس این هم‌سطحی چقدر است؟ به وضوح اگر این مولکول‌ها تنها به میزانِ بسیار کمی ناهم‌سطح باشند می‌توانیم همان جبهه‌ی موج تخت بازتابیده را، هرچند نه با همان کیفیت ایده‌آل، تحت همان زاویه‌ی بازتابش داشته باشیم. این تلرانس، کسر کوچکی از طول موج فرودی است. به این ترتیب مولکول‌های اطراف یک سطح تخت ایده‌آل در فواصل عمودی‌ای کوچک‌تر از کسری از طول موج، می‌توانند جبهه‌ی موج تخت فرود آمده بر خود را به‌صورتِ جبهه‌ی موج بازتابیده‌ی تخت قابل قبول، تحت زاویه‌ای برابر با زاویه‌ی فرود منعکس کنند. این مولکول‌ها می‌توانند مولکول‌های همه‌ی سطوح کوچک ناهمواریِ یک سطح تخت (صیقلی) باشند به شرطی که عمق گودالک‌ها کمتر از همان کسر طول موج باشد. بنابراین تعجبی ندارد که درحالیکه با مشاهده به‌وسیله‌ی یک میکروسکوپ الکترونی شیارهای ردّ اثرِ افتاده توسط دانه‌های ساینده‌ی پودر پولیش، یا به عبارت دیگر ناهمواری‌های سطح صیقلی (پولیش شده) ناشی از پودر پولیش، قابل رؤیت است، سطح، با چشمان غیرمسلح یا حتی با میکروسکوپ‌های نوری، صیقلی و براق و بدون خش دیده می‌شود. این شیارها و ناهمواری‌ها توسط چیزی پر نمی‌شوند بلکه دیده نمی‌شوند.

نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه

بر اساس معیار ناهمواری رالی اگر عمق هر ناهمواری نسبت به امتداد سطح بازتابان h باشد و زاویه‌ی حادّه بین جبهه‌ی موج تخت فرودی و سطح بازتابان T باشد، آنگاه عمق ناهمواری نسبت به (امتداد) جبهه‌ی موج فرودی h•cosT خواهد بود، و به همین علت است که برای باریکه‌های خراشان (که در آنها T به سمت 90 درجه میل می‌کند) سطح (بازتابان) بازتابان‌تر است. همچنین یک ناهمواری برای یک طول موج بلند بازتابان‌تر است تا برای یک طول موج کوتاه زیرا عمق ناهمواری برای اولی کسر کوچک‌تری از طول موج است تا برای دومی.
چنانکه می‌بینیم نظریه‌ی ذره‌ای نور واقعاً نمی‌تواند وجود سطح صیقلی را توجیه کند درحالی‌که نظریه‌ی موجی نور این کار را به‌خوبی انجام می‌دهد.

نظریه‌ی پولیشِ موج-پایه

[1] Beilby, Aggregation and flow of Solids, 1921, Macmillan, London
[2] F. Twyman, Prism and Lens Making, Hilger and Watts, 2nd edn.,
1951
[3] Colonel Charles Deve, Optical workshop principles, Hilger andWatts,
Ltd, 1954
[4] Douglas F. Horne, Optical production technology, Adam Hilger Ltd,
Bristol, 2nd edition, 1983
[5] Eugene Hecht, Alfred Zajak, Optics, Addison-Wesley, 1974
/ن


تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
واکنش امیرحسین زارع به کری‌خوانی آمریکایی‌ها
play_arrow
واکنش امیرحسین زارع به کری‌خوانی آمریکایی‌ها
آذرپیرا: با دعای آقای شهید پرچم ایران را بالا می‌بردیم
play_arrow
آذرپیرا: با دعای آقای شهید پرچم ایران را بالا می‌بردیم
یزدانی کوبنده به جدول برگشت
play_arrow
یزدانی کوبنده به جدول برگشت
واکنش پژمان درستکار به ناداوری در کشتی یک‌چهارم رحمان عموزاد: خدا لعنتشون کنه...
play_arrow
واکنش پژمان درستکار به ناداوری در کشتی یک‌چهارم رحمان عموزاد: خدا لعنتشون کنه...
آیزنکوت: نتانیاهو می‌داند، ایران سلاح هسته‌ای نداشت + فیلم
play_arrow
آیزنکوت: نتانیاهو می‌داند، ایران سلاح هسته‌ای نداشت + فیلم
روایت درگیری علیرضا جهانبخش و آندرانیک تیموریان در جام جهانی + فیلم
play_arrow
روایت درگیری علیرضا جهانبخش و آندرانیک تیموریان در جام جهانی + فیلم
کنایه گزارشگر صداوسیما به فوتبالیست‌ها با تمجید از کشتی‌گیران + فیلم
play_arrow
کنایه گزارشگر صداوسیما به فوتبالیست‌ها با تمجید از کشتی‌گیران + فیلم
دبیر شورای عالی امنیت ملی: آمریکا باید بابت حمله به ایران تنبیه شود + فیلم
play_arrow
دبیر شورای عالی امنیت ملی: آمریکا باید بابت حمله به ایران تنبیه شود + فیلم
خودروهای زرهی در مقابل کاخ الیزه مستقر شدند؛ تدابیر امنیتی در پاریس تشدید شد + فیلم
play_arrow
خودروهای زرهی در مقابل کاخ الیزه مستقر شدند؛ تدابیر امنیتی در پاریس تشدید شد + فیلم
محسن رضایی: هنوز تصمیم رسمی برای تغییر دکترین هسته‌ای گرفته نشده است + فیلم
play_arrow
محسن رضایی: هنوز تصمیم رسمی برای تغییر دکترین هسته‌ای گرفته نشده است + فیلم
روبیو: ترجیح می‌دهیم مسئله ایران را از راه مسالمت‌آمیز حل کنیم، اما توان اقدام نظامی را داریم + فیلم
play_arrow
روبیو: ترجیح می‌دهیم مسئله ایران را از راه مسالمت‌آمیز حل کنیم، اما توان اقدام نظامی را داریم + فیلم
محسن رضایی: نامه ونس را خوانده‌ام، اما هنوز پاسخی نداده‌ام + فیلم
play_arrow
محسن رضایی: نامه ونس را خوانده‌ام، اما هنوز پاسخی نداده‌ام + فیلم
ادعای رئیس جمهور آمریکا: ابتدا کار ایران را تمام می‌کنیم و سپس به سراغ کوبا می‌رویم + فیلم
play_arrow
ادعای رئیس جمهور آمریکا: ابتدا کار ایران را تمام می‌کنیم و سپس به سراغ کوبا می‌رویم + فیلم
ادای احترام امیرحسین زارع به پژمان درستکار با لقب «ناخدا» + فیلم
play_arrow
ادای احترام امیرحسین زارع به پژمان درستکار با لقب «ناخدا» + فیلم
ادعای تکراری ترامپ: به‌زودی درباره جنگ اوکراین به توافق خواهیم رسید!
play_arrow
ادعای تکراری ترامپ: به‌زودی درباره جنگ اوکراین به توافق خواهیم رسید!