Posts in category: فیزیک دبیرستان

سراب چیست و چگونه به‌وجود می‌آید؟

سراب یک خطای دید طبیعی است که معمولاً در روزهای گرم، مخصوصاً روی جاده‌های داغ، بیابان‌ها یا سطح‌های خیلی گرم دیده می‌شود. خیلی وقت‌ها به نظر می‌رسد که روی زمین آب وجود دارد، اما وقتی نزدیک می‌شویم، می‌بینیم چیزی جز تصویر نوری نیست.

علت علمی سراب

برای فهم سراب باید بدانیم نور در هوا همیشه مستقیم حرکت نمی‌کند.

نور وقتی از یک محیط به محیط دیگر با چگالی متفاوت می‌رود، می‌شکند یا مسیرش کمی تغییر می‌کند. این پدیده را انکسار نور (شکست نور) می‌گویند.

در روزهای خیلی گرم، هوای نزدیک سطح زمین داغ‌تر از هوای بالاتر است. چون هوای گرم کم‌چگال‌تر از هوای سرد است، لایه‌های مختلف هوا مثل چندین لایه با چگالی متفاوت عمل می‌کنند. نورِ آسمان یا اجسام دوردست وقتی از این لایه‌ها عبور می‌کند، به‌تدریج منحرف می‌شود. در هر مرحله نور از محیط غلیظ (سرد) به رقیق (گرم) می‌رود و می‌دانیم در این حالت نور اندکی از خط عمود بر سطح جداکننده دور می‌شود. پس نور یک مسیر منحنی را طی می‌کند.

چه اتفاقی می‌افتد؟

 ۱- سطح زمین خیلی داغ می‌شود

مثلاً آسفالت جاده یا شن‌های بیابان گرمای زیادی جذب می‌کنند.

۲- هوای نزدیک زمین گرم‌تر می‌شود

این لایه از هوا سبک‌تر و کم‌چگال‌تر از هوای بالاتر است.

۳- نور در مسیر خود خم می‌شود

پرتوهای نور هنگام عبور از لایه‌های متفاوت هوا، به‌جای حرکت مستقیم، منحرف می‌شوند.

۴- مغز ما تصویر را اشتباه تفسیر می‌کند

چشم انسان این نورهای منحرف‌شده را طوری دریافت می‌کند که انگار از سطح زمین آمده‌اند. به همین دلیل ما چیزی شبیه انعکاس آب می‌بینیم.

چرا شبیه آب به نظر می‌رسد؟

چون نور آسمان، که معمولاً آبی‌رنگ است، به چشم ما می‌رسد و مغز آن را مثل بازتاب روی سطح آب تفسیر می‌کند. در نتیجه، ما روی جاده یا در بیابان تصویری می‌بینیم که بسیار شبیه یک تکه آب است.

آیا سراب واقعی است؟

سراب از نظر فیزیکی واقعی است، چون نور واقعاً خم می‌شود و به چشم ما می‌رسد؛ اما چیزی که می‌بینیم آب واقعی نیست.

پس سراب یک پدیده نوری واقعی است که باعث یک تصویرِ فریبنده می‌شود.

جمع‌بندی

سراب نتیجه‌ی انکسار نور در لایه‌های مختلف هواست، به‌ویژه وقتی سطح زمین خیلی گرم باشد. این پدیده باعث می‌شود چشم ما تصویر آسمان یا اجسام دور را طوری ببیند که انگار روی زمین آب وجود دارد.
هوای بالای سطح جاده بسیار داغ است و هوای بالاتر خنک‌تر. نور در هوای گرم و رقیق، سریع‌تر از هوای سرد و چگالِ (متراکمِ) بالا حرکت می‌کند. بنابراین، نور به‌جای اینکه در خطوط مستقیم از آسمان به سمت ما بیاید، مسیرهایی با «کمترین زمان» را طی می‌کند؛ به این صورت که قبل از رسیدن به چشمان ما، مدتی در ناحیه داغ‌تر نزدیک جاده خم می‌شود (شکل پایین). جایی که ما «خیسی» می‌بینیم، در واقع داریم تصویر آسمان را می‌بینیم. برخلاف باور اشتباه خیلی‌ها، سراب یک «خطای ذهنی» نیست.