نور (قسمت اول)

امتیاز کاربران

ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال
 

بررسی نور از اصول اولیه تا مباحث پیشرفته

 

بخش اول: اصول اولیه

در طول این مقاله ما از یک دیاگرام توپ سفید بر روی یک صفحه سفید برای به تصویر کشیدن نحوه رفتار نور در موقعیت های گوناگون استفاده می کنیم:

 

در اینجا یک بعد از ظهر آفتابی تصویر سازی شده است. منبع نور اصلی ما خورشید است، در حالی که آسمان آبی منبع نور ثانویه است که نور را با مشخصات بسیار متفاوت تولید می کند.  برخی نور ها نیز بازتاب بین صفحه سفید و توپ هستند که منبع نور سوم را تشکیل می دهند.

روشن ترین نور ما از سمت خورشید می آید، و این نور ناشی از یک منبع کوچک است، که دلیل وجود سایه هایی با لبه های تیز می شود. منبع نور دوم، آسمان آبی، یک منبع نور بسیار بزرگ است که همین بزرگی باعث ایجاد سایه هایی با لبه های نرم تر می شود (که در هر موردی کاملا بوسیله نور مستقیمی که از طرف خورشید می آید پنهان می شود). درباره جزییات نور و اندازه سایه ها بعدا صحبت خواهیم کرد، اما الان و در حال حاضر به یاد داشته باشید که منبع نور کوچک تر سایه های سخت تری را نیز دارند.

نوری که از سمت آسمان آبی به طرف صحنه می آید دارای رنگ بسیار قوی است که بر روی همه چیز تاثیر خود را می گذارد. سایه ای که توسط این منبع نور ایجاد می شود آبی است، چون نور بوسیله آسمان آبی تابانده می شود، زمانی که توپ نقش یک سپر را در برابر نور سفید خورشید دارد. قسمت های دیگری از توپ که تحت تابش مستقیم نور خورشید نیستند نیز آبی رنگ هستند چون این قسمت ها بوسیله نور آبی آسمان نورپردازی شده اند.

در نهایت نوری هم که بین صفحه و توپ بازتاب می کند عمدتا آبی رنگ هستند (با اینکه توپ و صفحه هر دو سفید هستند) تا زمانی که نور آسمان آبی توسط اجسام سفید بازتابانده می شوند. سطوحی که نزدیک تر به هم هستند از سطوحی که دور تر هستند نور بازتابی بیشتری را دریافت می کنند، بنابر این قسمت پایینی توپ روشن تر از مرکز آن است چون نزدیک تر به صفحه سفید است.

 

تاریک ترین ناحیه تصویر که مرز بین سایه و نور خورشید است، ترمیناتور نام دارند. این قسمت به دلیل اینکه نور خورشید را دریافت نمی کند و فاصله ی بیشتری به نور بازتابی دارد بسیار تاریک است. باقی نواحی روشن تر هستند چون نور را بیشتری از سمت آسمان و نور های بازتابی دریافت می کنند.

چرا ناحیه ترمیناتور تاریک ترین ناحیه بر روی توپ است؟

بیشتر به خاطر تاثیرات کنتراست است، نزدیکی به نور بسیار روشن باعث می شود که این ناحیه تیره تر به نظر برسد، و همچنین این ناحیه به دلیل اینکه مقدار نور بازتابی کمتری را دریافت می کند. پس بر خلاف باقی قسمت های توپ، که یا نور مستقیم خورشید را دریافت می کنند و یا نور بازتابی بیشتری از طرف صفحه دریافت می کنند اصلی ترین منبع نور این ناحیه آسمان آبی است. این ناحیه بین نور اصلی (خورشید) و نور پر کننده (نور بازتابی از صفحه) است.

چرا نوری که از سمت آسمان می آید آبی است؟

نور متشکل از پارتیکل هایی است که به آن ها فوتون می گویند، این پارتیکل ها بر حسب نوع رنگشان دارای طول موج های متفاوتی هستند: رنگ آبی در مقایسه با رنگ قرمز از فوتو نهایی تشکیل شده است که طول موج های کوتاه تری دارند.

 

نور سفیدی که از سمت خورشید می آید از یک طیف رنگی متشکل شده است که به طور مرسوم به رنگ های یک رنگین کمان تفکیک می شوند (به ترتیب طول موج: بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز). این ترکیب رنگ ها هستند که نور سفید را تولید می کنند.

با این حال زمانی که نور از اتمسفر زمین عبور می کند چه چیزی در نور اتفاق می افتد که باعث می شود طول موج های کوتاه تر پخش شوند. اتمسفر ما از گاز های مختلفی تشکیل شده است که اتم ها و مولکول های آن منحصر به فرد هستند. فوتون ها در حال عبور از اتمسفر با این پارتیکل های اتمی برخورد می کنند و این برخورد باعث می شود که نور در مسیر دیگری بازتاب کند. طول موج های کوتاه تر انحراف بیشتری نسبت به طول موج های بزرگ تر دارند، پس فوتون هایی که بر اثر این برخورد به همه جهات پخش می شوند عمدتا آبی هستند.

 

در یک روز بدون ابر نوری که از اتمسفر زمین پخش می شود و در اطراف همه اشیا وجود دارد آبی است.

طول موج های بزرگ تر نور، از جمله قرمز، بدون پخش شدن از اتمسفر عبور می کنند. به همین دلیل است که غروب خورشید قرمز است: نور خورشید زمانی از حجم بیشتری از هوا به ما میرسد که در پایین آسمان است و  در این هنگام نور آبی بیشترین پخش شدگی در اتمسفر دارد و نور قرمز که پخش شدگی کمی دارد عمدتا به ما می رسد.

 

تاثیر بازتابش فوتون های آبی در تمام جهات وجود دارد در حقیقت بازتاب نور آبی است، تاثیری که به وضوح در محیط اطراف ما قابل مشاهده است. این رنگ آبی به اندازه کافی برای روشن کردن نواحی که نور خورشید مستقیم به آن ها نمی تابد، قدرتمند است. به همین دلیل است که ما در یک سایه می توانیم اشیا را ببینیم.

 

بازتاب نور ها

زمانی که نوری به سطحی تابیده می شود یا بازتاب می کند و یا توسط آن جسم جذب می شود، بسته به رنگ سطحی دارد که نور به آن تابیده می شود.  یک جسم سفید طول موج های مختلف را به طور مساوی بازتاب می کند، در حالی که یک جسم سیاه تمام آن ها را جذب می کند. وقتی نوری به جسمی برخورد می کند که سطح آن قرمز است، نور های آبی و سبز آن جذب می شود و این تنها نور قرمز است که بازتاب می شود.

پس اگر نوری به یک سطح قرمز برخورد کند، فوتون هایی که بازتاب می شوند قرمز هستند. زمانی که این فوتون های بازتابی به سطح برخورد کنند آن را قرمز می کنند. به این پدیده رادیانس می گویند، و رنگ های اشیای مجاور به همین دلیل تحت تاثیر یکدیگر واقع می شوند.

 


رادیانس معمولا دارای یک تاثیر ظریف است. در نور های نرم و یا کم نور ممکن است به وضوح و یا هرگز دیده نشود، اگرچه در نور های روشن رنگ های بسیار زیادی به شی مورد نظر ما اضافه کند. اگر نور اشیا همرنگ خودش بازتاب کند می تواند یک تاثیر غلیظ و شدیدی را ایجاد کند، زمانی که نور بازتاب می کند نور فعلی را تقویت می کندو سطح را واضح تر می کند - شما گاهی این پدیده را می توانید در روز روشن مشاهده کنید.


منبع : http://animation.ir

itchy-animation