صفحات نمایشگر که " مانیتور " نیز نامیده می شوند ، متداولترین دستگاه خروجی در کامپیوترهای شخصی محسوب می گردند. اغلب صفحات نمایشگر از CRT Cathod ray tube استفاده می نمایند . کامپیوترهای Laptops و سایر دستگاههای محاسباتی قابل حمل ، از LCD Liquid Crystal display و یا LED Light-emiting diode استفاده می نمایند. استفاده از مانیتورهای LCD با توجه به مزایای عمده آنان نظیر : مصرف انرژی پایین بتدریج جایگزین مانیتورهای CRT می گردند.

زمانیکه قصد تهیه یک مانیتور را داشته باشیم ، پارامترهای متفاوتی مطرح بوده که می بایست برای هر یک از آنها تصمیم گیری کرد.

· تکنولوژی نمایش ( CRT و یا LCD و یا ... )

· تکنولوژی کابل ( VGA و DVI دو مدل رایج می باشند )

· محدوده قابل مشاهده ( معمولا" قطر صفحه نمایشگر است )

· حداکثر میزان وضوح تصویر (Resolution)

· Dot Pitch

· Refresh rate

· Color depth

· میزان برق مصرفی

در ادامه هر یک از موارد فوق توضیح داده خواهد شد.

تکنولوژی نمایش

از سال 1970 که اولین نمایشگر ها ( مانیتور های مبتنی بر متن ) برای کامپیوتر های شخصی عرضه گردیند، تاکنون مدل های متفاوتی مطرح و عرضه شده است :

- شرکت IBM در سال 1981 مانتیورهای CGA)Color Graphic Adapte) را معرفی کرد. مانتیورهای فوق قادر به نمایش چهار رنگ با وضوح تصویر 320 پیکسل افقی و 200 پیکسل عمودی می باشند.

- شرکت IBM در سال 1984 مانیتورهای EGA)Enhanced Graphiv Adapter) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش شانزده رنگ و وضوح تصویر 350 * 640 بودند.

- شرکت IBM در سال 1987 سیستم VGA)Video Graphiv Array) را معرفی کرد. مانیتورهای فوق قادر به نمایش 256 رنگ و وضوح تصویر 600 * 800 بودند.

- شرکت IBM در سال 1990 سیستم XGA)Extended Graphics Array) را معرفی کرد. سیستم فوق با وضوح تصویر 600*800 قادر به ارائه 8/ 16 میلیون رنگ و با وضوح تصویر 768 * 1024 قادر به نمایش 65536 رنگ است .

اغلب صفحات نمایشگر که امروزه در سطح جهان عرضه می گردند ، UXGA)Ultra Extended Graphics Array) استاندارد را حمایت می نمایند. UXGA قادر به ارائه 8 / 16 میلیون رنگ با وضوح تصویر 1200 * 1600 پیکسل است .

یک آداپتور UXGA اطلاعات دیجیتالی ارسال شده توسط یک برنامه را اخذ و پس از ذخیره سازی آنها در حافظه ویدئوئی مربوطه ، با استفاده از یک تبدیل کننده " دیجیتال به آنالوگ " آنها را بمنظور نمایش تبدیل به سیگنال های آنالوگ خواهد نمود. پس از ایجاد سیگنال های آنالوگ ، اطلاعات مربوطه از طریق یک کابل VGA برای مانیتور ارسال خواهند شد.

مقدمه

با تلفیق دو تکنولوژی مغناطیس و نور ، تلاش می شود تا دیسکهایی ایجاد شوند که هم خاصیت قابل پاک شدن و باز نویسی دیسکهای مغناطیسی را داشته باشند و هم چگالی و ظرفیت بسیار بالای دیسکهای نوری. به نظر می‌رسد که اینگونه دیسکها در تولید انبوه به بازار مصرف عرضه شده است. قطر این دیسکها 5 اینچ بوده ، از نوع پاک شدنی هستند و از سرعت بسیار بالایی برخوردارند ، سرعت انتقال در این دیسکها حدود یک مگابایت در ثانیه و یا بیشتر است. در سالهای اخیر دیسکهای نوری بطور وسیعی برای سرگرمی ، برنامه‌های تعلیم و تربیت و ارتباطات تصویری – صوتی بکار گرفته شده است. در زمینه ذخیره اطلاعات ، سیستمهای ثبت نوری مستقیم به عنوان تجهیزات یارانه‌ای معروف شده‌اند، جایی که ترکیب ظرفیت اطلاعات خیلی زیاد و دسترسی سریع به آنها توسط دیسکهای نوری یک جایگزین جذاب برای روشهای دیگر ذخیره حافظه یارانه‌ای است. ظرفیت اطلاعات زیاد ، طول عمر زیاد و زمان طولانی نگهداری ، کاربردهای ذخیره و ... را منحصر به خود کرده است.

در تمام سیستمهای دیسک نوری ، مانند دیسکهای ضبط صدا (دیسک بسته یا CD) ، دیسکهای نمایشی (که معمولا نمایش لیزری یا LV نامیده می‌شود) و دیسکهای ذخیره داده‌ها ، ما فرض می‌کنیم که اطلاعات بر روی دیسک ثبت می‌شود یا نوشته می‌شود و مجددا با استفاده از نور خوانده می‌شود. در عمل تعداد زیادی از لیزرها مانند لیزر یون - آرگون HeNe ، HeCd و دیود لیزر نیم هادی AlGaAs به عنوان چشمه‌های نور برای نوشتن و خواندن بکار گرفته شده‌اند. در حقیقت روشهای دیگر برای نوشتن و خواندن دیسک وجود دارد که ما به آن نخواهیم پرداخت.

مزیتهای دیسکهای نوری

اصلی‌ترین مزیت دیسکهای نوری بر دیگر سیستمها مانند دیسکهای صوتی معمولی و سیستمهای نوار مغناطیسی ، علاوه بر ذخیره اطلاعات به چگالی بالا ، عدم تماس فیزیکی بین سیستم قرائت و ماده ذخیره اطلاعات است که از پاره شدن جلوگیری می‌نماید. علاوه بر این در دیسکهای نوری ، لایه ماده شفافی را می‌توان روی اطلاعات ذخیره شده نشانید تا آسیب نبیند. گرامافون اطلاعاتی را در سطح دیسک به صورت مارپیچ ضبط می‌کند که رد پا نامیده می‌شود. اما در عمل در دیسکهای نوری ، نه شیار و نه خط مداوم وجود دارد بلکه فقط "علامتها" مارپیچهای شکسته‌ای را شکل می‌دهد. این علامتها مساحتهای کوچکی هستند که نسبت به اطراف خود فرق نمایانی دارد. معمولا حفره‌هایی در سطح دیسک ایجاد می‌کنند. در نتیجه بازتاب در طول مسیر با توجه به توزیع حفره‌ها تغییر می‌یابد، که بیانگر ثبت اطلاعات است.

ذخیره و خواندن اطلاعات ذخیره شده

برای خواندن اطلاعات ذخیره شده بازوی اپتیکی تغییرات بازتاب را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. یک عدسی در داخل بازو پرتو کم توان لیزر را به لکه کوچک نوری بر روی مسیر متمرکز می‌کند و همچنین نور بازتاب شده از دیسک را مجددا به آشکار ساز نوری هدایت می‌کند. خروجی آشکار ساز نوری بر اساس توزیع گودالهای طول مسیر تغییر می‌کند و سیگنال الکتریکی بدست می‌دهد که می‌توان سیگنال صدا ، تصویر و یا داده‌ها را دوباره بدست آورد.
سیگنالهای صدا به صورت دیجیتال در دیسک ذخیره می‌شوند. نمونه‌های صدا با آهنگ KHz1/44 بدست می‌آید و بلندی صدا برای هر نمونه به مقادیر عددی به صورت کلمه کد دوتایی ، 16 بیتی در می‌آید. بیتهای اضافی برای اصلاح خط اضافه می‌شود و بیتهای فراوانی در فرکانس MHz3218/4 بر روی دیسک ذخیره می‌شود.

صفرها بیانگر سیگنال نوری کوچک و "یکها" بیانکر سیگنالهای قوی هستند، از این رو مسیر از حفره‌ها و فضاهایی با طولهای مشخص تشکیل یافته است. از سوی دیگر ، سیگنال های ویدئویی ، بصورت آنالوگ ذخیره سازی می‌شوند، زیرا ذخیره سازی به روش دیجیتال احتیاح به پهنای باند بسیار بالا دارد. سیگنال ترکیبی ویدئو (با رنگ و اطلاعات تابشی) به صورت فرکانس مدوله می‌شود (FM) حدود فرکانس حامل MHz5/7 و صدا به آن بعدا با مدولاسیون اضافه می‌شود. این باعث می‌شود تا فاصله گودالهای (مرکز تا مرکز) بر اساس مدولاسیون فرکانس صورت مربوطه تغییر یابد. در حافظه‌های نوری داده‌ها هم به صورت آنالوگ و هم به صورت دیجیتال ذخیره می‌شود.

برای مفید واقع شدن در فرآیند کردن داده‌ها در الکترونیک تجهیزات ذخیره سازی باید قادر به باز سازی داده‌های ذخیره شده با حداقل میزان خطا و در حدود 1 قسمت در ¹²10 باشد، که دیسکهای نوری به این دقت رسیده‌اند. با دیسکهای نوری به چگالی اطلاعات زیادی از یک لکه متمرکز شده بسیار کوچک لیزر دست یافته‌اند. قطر لکه توسط رابطه (λF(π/4 نشان داده می‌شود. با توجه به محدودیتهای پراش حداقل قطر لکه نوری تشکیل شده در نقطه کانونی عدسی حدود NA2/λ است که NA دیافراگم عددی عدسی است (NA = n sinθ که n ضریب شکست فضای جسم و θ = φ/s است، φ قطر عدسی و s فاصله جسم تا عدسی است). متقابلا چگالی اطلاعات از مرتبه 2(λ/NA) است.

ثبت کردن

فرآیند ثبت اطلاعات بستگی به این دارد که آیا قرار است اساسا دیسک به تعداد زیادی برای مشتریان بازار کپی برداری شود و یا برای ذخیره سازی مهیا می‌شود. بیشتر دیسکها ، به هر منظوری که تهیه شوند، حاوی اطلاعات زیادی با کیفیت خوب هستند. لذا کپی کردن آنها نسبتا آسان و ارزان است.

مواد ثبت کننده

گودالها دارای ابعاد میکرون است و از این رو مواد ثبت کننده نیز باید دارای توان تفکیک بالا باشند، و برای آنکه بتوان توان لیزری مورد نیاز را به حداقل رسانید باید دارای حساسیت خیلی بالا باشند. ترجیحا مواد ثبت کننده باید بتوانند ثبت زمان واقعی را بدست دهند و اجازه خواندن سریع اطلاعات ذخیره شده را نیز ممکن سازند. یعنی بطور ایده‌آل فرآیندهای مرحله‌ای بین نوشتن و خواندن وجود نداشته باشد. علاوه بر فوتورزیستها ، فیلمهای فلزی ، مخصوصا آنهایی که بر اساس آلیاژ تلوریم ساخته شوند، دارای دقت خوب و حساسیت بالا هستند. در این حالت تابش لیزر پالسی ایجاد گودال یا حفره در لایه نازک فلز می‌کند، (از طریق ذوب یا برداشتن) و بازتاب لایه نازک را تغییر می‌دهد. از آنجایی که ایجاد حفره فرآیند حرارتی است، طول موج لیزر خیلی مهم نیست و از هر لیزری که بتواند توان مورد نیاز را بدست دهد برای نوشتن می‌توان استفاده نمود.

خواندن داده‌ها از دیسکهای نوری

باریکه لیزر ، معمولا از یک لیزر دیود به دلیل اندازه قابل ملاحظه‌اش از طریق زیر لایه به لایه بازتاب کننده دیسک متمرکز می‌شود. عدسی متمرکز کننده شبیه به یک عدسی شی است و برای جاروب کردن کل دیسک ، با لیزر در سیستم قرائت در نرده‌ای زیر دیسک نصب شده است. قسمتی از نور بازتاب شده ، که توسط دیسک مدوله شده است با همان عدسی گردآوری می‌شود و بر روی آشکار ساز نوری هدایت می‌شود. نور به شدت از نواحی که گودال وجود ندارد (معمولا زمین خوانده می‌شود) بازتاب می‌شود و بطور وسیعی توسط گودالها پراکنده می‌شود. بطوری که خروجی آشکار ساز وقتی باریکه مسیر را طی می‌کند، تغییر می‌یابد. برای مثال ، در ذخیره به روش دیجیتال ، تغییر در میزان سیگنال بازتاب شده بیانگر انتقال از گودال به زمین و یا بالعکس است. در حقیقت این انتقالات بکار می‌روند تا یکها را بیان کنند، در حالیکه فاصله بین انتقالات گودالها و یا زمین بیانگر تعداد صفرها است.

مزیتهای استفاده از نور بازتابی بجای نور عبوری

استفاده از بازتاب به جای نور عبوری چندین مزیت دارد. برای مثال از آنجایی که فقط یک سطح دیسک مورد استفاده قرار می‌گیرد ساختمان حرکت آزاد سیستم ساده می‌شود و تعداد قطعات نوری مورد نیاز کاهش می‌یابد. لایه نشانی محافظ نیز فقط بر روی یک طرفه لایه اطلاعات لازم است و ساختمان کنده کاری کم عمقتر از حالت عبوری است، این دو نکته باعث تولید انبوه دیسک می‌شود. نهایتا ، سیستم کنترل خیلی ساده‌تر ساخته می‌شود و لکه و خراشهای سطح محافظ از لایه اطلاعات جدا می‌شوند و از تمرکز خارج می‌شوند و بدین طریق اثر آن بر روی سیگنال باز خوانی حذف می‌شود.

همچنین سیگنالهای نوری از دیسک مورد نیاز هستند تا ارتفاع عمودی سیستم قرائت را کنترل کنند، یعنی مطمئن شویم که باریکه لیزر به حالت متمرکز شده بر روی لایه اطلاعات باقی می‌ماند و همچنین اطمینان یابیم که باریکه لیزر بطور دقیقی مسیر مارپیچ ثبت اطلاعات را دنبال می‌کند. کانونی کردن باید با دقت حدود μm 1 بدست آید و ردیابی با دقت حدود μm1/0 باید انجام شود. ارتعاشات ناخواسته و حرکات نامتعارف دیسک بدین معنی است که سیستم کنترل بسیار دقیقتر برای حداقل خطا مورد نیاز است. این سیگنالها برای تمرکز و ردیابی به طرق مختلف بدست آمده است.

دیسکهای نوری قابل پاک شدن

برای خیلی از کاربردها مانند حسابگری و به روز کردن اطلاعات تسهیلات پاک کردن و درباره نوشتن مفید است. موادی که می‌توانند برای دیسکهای نوری قابل پاک شدن مورد استفاده قرار گیرند شامل مواد مگنتو اپتیک ، ترمو پلاستیکها و لایه‌های نازک چالکو جناید برای ذخیره دائمی و مواد فوتو کرومیک ، فوتو فریک و فوتو کانداکتیو برای ذخیره سازی برای زمانهای محدود بکار می‌روند. برای مثال باریکه نویسنده لیزر ناحیه کوچکی از فیلم نازک از ماده فرومغناطیس را که به صورت عمودی مغناطیس شده است (برای مثال Cd TbFe) گرم می‌کند تا به دمای بالای نقطه کوری آن می‌رسد، و خاصیت مغناطیس دائمی خود را از دست می‌دهد.

اگر ناحیه مجاز به سرد شدن در حضور میدان خارجی که در جهت غیر موازی با مغناطیس شدن اولیه است باشد، آنگاه نواحی که پلاریزاسیون را ذخیره کرده‌اند تشکیل می‌یابند. خواندن در این حالت معمولا با استفاده از اثر مگنتو - اپتیک کر (که آن باریکه پلاریزه نور که از سطح مغناطیس شده بازتاب می‌شود دارای صفحه پلاریزاسیون است و به میزانی که بستگی به شدت مغناطیس شدن و جهت مغناطیس شدن دارد نسبت به جهت پرتوی نور، می‌چرخد)، انجام می‌گیرد. باریکه پلاریزه شده دارای چرخشهای متناوب است، بسته به اینکه کدام قسمت فیلم برخورد می‌کند و از آن بازتاب می‌کند، مقدار چرخش فقط چند دهم درجه است و معمولا با روشهای آشکار سازی حساس ، از عبور نور بازتابی از یک تقسیم کننده پرتو پلاریزه کننده و مقایسه دو نور تولید شده بدست می‌آید.

پاک کردن و دوباره نوشتن به سادگی از گرم کردن لایه نازک روی دیسک تا دمای بالاتر از نقطه کوری و در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی به دقت هدایت شده انجام می‌شود. بطور وضوح لیزری که برای خواندن بکار می‌رود باید دارای توان به مراتب کمتر از توان لیزری که برای نوشتن بکار می‌رود، باشد تا از بین بردن داده‌های ذخیره شده جلوگیری شود. اخیرا توجه زیادی به دیسکهای نوری قابل پاک کردن شده است و چندین سیستم چند لایه‌ای ارزیابی شده است. سیستمهای دیسک نوری بطور رو به افزایشی در سیستمهای ذخیره سازی انبوه مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال ، سیستم مگاداک ، شامل 64 دیسک که زمان دسترسی به هر یک از دیسکها حدود ms150 است و زمان ظاهر شدن هر دیسک 20 ثانیه است. ظرفیت چنین سیستمی در ناحیه ¹⁴10 - ¹²10 بیت است که در مدت حدود چند ثانیه می‌تواند دوباره بدست آید.

بدون تردید نور خورشید یکی از مهمترین نیازهای زندگی روی کره زمین است. اما دامنه ویژگیهای آن تنها به ایجاد زندگی و حیات در میان جانداران ختم نمی‌شود. در سال 1665 میلادی ، دانشمند بیست و سه ساله انگلیسی به نام آیزاک نیوتن به مطالعه نور مشغول بود. او در یک روز آفتابی و درخشان ، شیشه‌های اطاق را به کمک پرده‌هایی ضخیم و بسیار تیره مسدود کرد، به گونه‌ای که اطاق کاملا تاریک شد و از میان شکاف کوچکی در میان یکی از پرده‌ها ، باریکه‌ای از نور به درون اطاق می‌تابید. او این باریکه نور را از میان یک قطعه شیشه به شکل مثلث ، که منشور نامیده می‌شود، عبور داد. باریکه نور با گذشتن از میان منشور ، در مسیرش خمیده شد و شکست پیدا کرد.

شکست نور در منشور

نوری که از منشور بیرون آمده بود در راستایی سیر می‌کرد که اندکی با راستای وارد شدنش به منشور تفاوت داشت و به دیوار مقابل می‌تابید. جالب آنکه ، هنگامی که نیوتن منشور را از سر راه نور بر می‌داشت، باریکه تنها لکه گرد سفید رنگی را روی دیوار ایجاد می کرد، در حالی که وقتی منشور در مسیر باریکه نور می‌رفت، باریکه نور پخش می‌شد و به صورت رنگین کمان در می‌آید! در یک سر این رنگین کمان نور سرخ و در انتهای دیگر نور بنفش دیده می‌شد و در میان آنها رنگهای نارنجی ، زرد ، سبز و آبی قرار داشت. ما اینگونه رنگها را در اطراف خود می‌بینیم و قادریم آنها را لمس کنیم، در حالی که نیوتن قادر نبود نور را لمس کند، به همین دلیل بود که او نوار نور رنگی را طیف (Spectrum) نامید که در زبان لاتین به معنای روح است!

به راستی این رنگها از کجا می‌آیند؟!

نیوتن دریافت آن چیزی را که چشمهای ما به عنوان نور سفید می‌بینند در حقیقت مخلوطی از رنگهای گوناگون است که شکست آنها پس از منشور یکسان نیست و برای نور سرخ از همه رنگهای دیگر کمتر و برای نور بنفش از همه بیشتر است. نیوتن برای اثبات شکستهای متفاوت از دو منشور استفاده کرد و دوباره توانست نور سفید را بدست آورد. اما هنوز یک سوال دیگر باقی بود و آن این بود که چرا نور باید، رنگهای مختلفی را دارا باشد؟!

جنس نور

نیوتن به دنبال جنس نور بود. دو نظریه در این زمینه وجود داشت: اول آنکه نور از مجموعه‌ای از ذرات تشکیل شده است که بر خطی راست و به سرعت در حال حرکتند و دوم آنکه نور مجموعه‌ای از امواج است که بسیار کوچکند و در مسیری مستقیم حرکت می‌کنند. نکته بسیار قابل توجه در مورد امواج این بود که آنها می‌توانند خمیده شوند، این امر زمانی رخ خواهد داد که امواج با موانع برخورد کنند. شما می‌توانید خمیده شدن امواج آب را در برخورد با موانع ببینند. همچنین صدایی را که در یک طرف کنج دیوار می‌شنوید، می‌توانید در طرف دیگر آن کنج نیز گوش کنید، پس امواج صدا باید در اطراف آن کنج خمیده شده باشند. از سوی دیگر می‌دانید که اگر نور به یک طرف کنج بتابد خمیده نمی‌شود، به عبارت دیگر شما نمی‌توانید شخصی را از طرف دیگری ‌از کنج دیوار مشاهده کنید.
به همین دلیل بود که نیوتن تصور می‌کرد، نور جریانی از ذرات متحرک کوچک است، نه جریانی از امواج. اما همه دانشمندان با او موافق نبودند. یک هلندی به نام کریستین هویگنس نظریه موجی بودن نور را قبول داشت. او عقیده داشت که امواج کوچک بسادگی امواج بزرگ خمیده نمی‌شوند و اگر نور از امواج بسیار کوچک تشکیل شده باشد، به هیچ وجه خمیده نخواهد شد! او با نیوتن مخالف بود، هر چند که بسیاری عقیده داشتند که نیوتن بزرگترین دانشمند جهان است.

با این حال ، حتی ممکن است بزرگترین دانشمند جهان هم دچار اشتباه شود. شخصی به نام یانگ این مشکل را حل کرد. او در کار طبابت و تنظیم دایرة المعارف بریتانیکا استاد بود و ختی نوشته‌های مصریان را برای نخستین بار ترجمه کرد. با این وجود علاقه بسیاری به آزمایشهای مربوط به نور داشت. یانگ صوت را مطالعه کرد و فهمید هنگامی که دو صدا به هم می‌رسد، از هم می‌گذرند.

گاهی اوقات یک صدا ، صدای دیگر را کاملا حذف می‌کند. اما اگر موجهای صدا طولهای متفاوتی داشته باشند، موج بلندتر از موج کوتاهتر جلو می‌افتد و برای مدتی ، صدا بلندتر از حالت عادی خواهد شد، اما مدتی بعد سکوت برقرار می‌شود و این امر پی در پی ادامه خواهد داشت. اگر نور جریانی از ذرات باشد، این وضع پیش نمی‌آید، زیرا یک ذره نمی‌تواند دیگری را حذف کند. در سال 1801 میلادی ، یانگ با فرستادن یک باریکه نور از دو شکاف باریک متفاوت بسیار نزدیک به هم آزمایشی انجام داد.

آزمایش دو شکاف یانگ

در این آزمایش دو باریکه نور خارج شده از شکافها ، ابتدا اندکی پخش می‌شدند و هنگامی که به دیوار می‌رسیدند، بر هم می‌افتادند. ممکن است تصور کنید که در جایی که دو باریکه نور بر هم می‌افتند، نور بیشتری وجود خواهد داشت و بنابراین دیوار روشنتر از جاهایی خواهد بود که باریکه بر هم نیفتاده‌اند، اما به هیچ وجه چنین نیست. در جاهایی که دو باریکه بر هم می‌افتند، نوارهای روشن و تاریک متناوبی ایجاد می‌شود.

باریکه‌های نور در نقاطی همدیگر را حذف می‌کنند و در نقاطی دیگر بر هم اضافه می‌شوند و این عمل بصورت متناوب و درست همانند صوتهای موسیقی و تغییرات آنها صورت می‌گیرد. هنگامی که دو باریکه نور همدیگر را حذف می‌کنند، می گوییم که باریکه ها با هم تداخل کرده اند، یا اینکه تداخل ایجاد شده است. به این ترتیب نوارهای روشن و تاریک "فریزهای تداخلی" نامیده می‌شوند. با این آزمایش مسأله حل شد و معلوم گردید که حق با هویگنس است و نیوتن اشتباه می‌کرده است.

طول موج نور

نور از موجهایی بسیار ریز تشکیل شده است. یانگ از روی پهنای فریزهای تداخلی توانست طول یک موج نور را محاسبه کند. این طول را طول موج می‌نامند. با این محاسبه معلوم شد که طول موج نور حدود 20000/1 سانتیمتر است. البته همه امواج نور دارای طول یکسانی نیستند. نور سرخ بلندترین طول موج را دارد و نور بنفش کوتاهترین طول موج را دارا است. هر قدر طول موج کوتاهتر باشد، نور بیشتر شکسته می‌شود و به همین دلیل است که منشور رنگها را از هم جدا می‌کند.

دید کلی

سالهاست که از عینکهای آفتابی چه بصورت مد و یا جهت تأمین راحتی بیشتر در مقابل نور شدید ، استفاده می­شود. چشم پزشکان معتقدند دلیل دیگری نیز برای استفاده از عینکهای آفتابی وجود دارد که آن هم تأمین سلامت طولانی مدت چشمها در موقعیتهای مختلف است. نتایج چندین مطالعه ده ساله اخیر نشان می‌دهد که ساعتها اقامت در شرایط آفتابی و بدون حفاظ کافی در مقابل چشم شانس بروز بیماریهای چشم را افزایش می‌دهد. در سال 1988، گروهی از چشم پزشکان مطالعه­ای را بر روی 838 ماهیگیر خلیج Chesapeake انجام دادند که سالها عمر خود را بر روی آب گذرانده بودند.

ماهیگیرانی که هیچگونه حفاظ چشمی نداشتند در مقابل کسانی که از عینک آفتابی یا کلاه لبه­دار استفاده می­کردند 3 برابر بیشتر به کاتاراکت (آب مروارید) مبتلاشده بودند. کاتاراکت در واقع کدورت عدسی چشم طبیعی است. بر اساس این مطالعه و مطالعات دیگر ، درحال حاضر چشم پزشکان توصیه می­کنند که هرگاه تا حدی در مقابل آفتاب قرار می­گیرید که احتمال برنزه شدن پوست و یا سوختگی ناشی از آفتاب نیز بالا می­رود، از عینکهای آفتابی جاذب اشعه ماورا بنفش استفاده نمایید، بویژه اگر در ارتفاعات و یا در نزدیکی استوا زندگی می­کنید.

انواع مختلف عینکهای آفتابی

کارخانه­های سازنده برای حفاظت چشم در مقابل اثرات مضر آفتاب ، طرحهای جدیدی را ارائه کرده­اند. این سازندگان قول حفاظت چشم در مقابل اشعه ماورا بنفش یا دیگر انواع تشعشات طبیعی را می­دهند، ولی باید توجه داشت که حفاظت در مقابل بعضی از این شعاعها از اهمیت بیشتری برخوردار است.

عینکهایی که 99% اشعه ماورا بنفش را جذب می­کنند

توصیه می­شود همواره عینکی را خریداری کنید که این خاصیت را داشته باشد. حضور طولانی مدت در مقابل اشعه ماورا بنفش ، یا اولترا ویوله (UV) و آفتاب با برخی بیماریهای چشمی ارتباط دارند. چه عدسیهای پلاستیکی و چه عدسیهای شیشه‌ای تا حدی اشعه ماورا بنفش را جذب می­کنند، ولی جذب UV توسط این عدسیها را می‌توان با اضافه نمودن موادی شیمیایی به ماده اصلی لنز و یا پوشاندن لنز با ماده‌ای مخصوص ارتقاء داد. همواره عینکی را خریداری کنید که 99 تا 100% اشعه UV را جذب کند. بعضی کارخانه­های سازنده برچسبهایی را بروی عینک محصول خود نصب می­کنند، با این مضمون که جذب UV تا بیش از 400 نانومتر صورت می­گیرد که این نیز به معنای همان جذب 100% شعاع UV است.

عینکهایی که 90% اشعه مادون قرمز را بلوک می­کنند

طول موجهای مادون قرمز بخش غیرقابل رویت نور بوده (طول موج آنها بلند­تر از طول موج نور قابل رویت است) و سبب تولید گرما می‌شوند. بخش مادون قرمز نور خورشید ناچیز بوده و چشم نیز این طول موج را بخوبی تحمل می­کند. ادعای بعضی کارخانه‌های سازنده عینکهای آفتابی در جهت حفاظت چشم در مقابل اشعه مادون قرمز است و حال آنکه تحقیقات موجود رابطه محکمی را بین بیماریهای چشمی و اشعه مادون قرمز نشان نداده­اند.

عینکهای بلوک کننده نور آبی (Blue - blocking)

اینکه نور آبی هم برای چشم مضر باشد هنوز مورد بحث است. عدسیهایی که نور آبی را بلوک می­کنند ته رنگی کهربایی داشته و سبب می­شوند محیط اطراف برنگ زرد یا نارنجی دیده شود. لنزهای رنگی سبب می­‌شوند که اشیاء دور بویژه در شرایطی مثل برف و یا غبار واضحتر دیده شوند. از این نظر عینکهای کهربایی مزبور بیشتر توسط اسکی بازان ، شکارچیان ، قایقرانان و یا خلبانان استفاده می­شود.

عینکهای پلاریزه

عدسیهای پلاریزه خیرگی نور خورشید را که انعکاس یافته از سطوح صافی مثل سنگفرش خیابانها و یا سطح آب باشند از بین می­برند. از این نظر در مواردی مثل رانندگی و یا ماهیگیری می­توانند بسیار مفید باشند. پلاریزاسیون عدسیهای مزبور هیچ تأثیری بر جذب اشعه UV نخواهد داشت، ولی بسیاری از عدسیهای پلاریزه امروزی خاصیت جذب اشعه UV را نیز دارند. برچسب عینک مورد نظر خود را از این نظر بررسی کنید که آیا حداکثر خاصیت جذب UV را دارد یا خیر؟

عینکهای آینه­ای (Mirror - coated)

پوشش آینه­ای در واقع لایه نازکی از مواد فلزی مختلف است که بروی سطح عدسیهای معمولی پرداخت شده است. گرچه پوشش مزبور مقدار نور ورودی به چشم شما را کاهش می­دهد، قابلیت کاملی در حفاظت چشم شما در مقابل اشعه UV نخواهد داشت.

عینکهای کمربندی (Wrapround)

عینکهای کمربندی طوری طراحی شده­اند که مانع ورود نورهای درخشان از کناره­های قاب و رسیدن آنها به چشم می­شوند. مطالعات نشان داده­اند که آنقدر شعاع UV از اطراف قاب عینکهای معمولی وارد چشم می­شوند که می­توانند اثر سودبخش عدسیهای حفاظت کننده را کاهش دهد. از این نظر عینکهای آفتابی کمربندی که قاب بزرگی دارند و چشم را از تمامی زاویه­ها حفاظت می­کنند مفیدند.

عینکهای سایه روشن (Gradient)

رنگ عدسیهای سایه روشن از بالا به پایین و یا از بالا و پایین تا وسط تغییر می­کند و در واقع سایه روشن می­شود. عدسیهای سایه روشن تک سایه (تیره در بالا و روشنتر در پایین) می­توانند خیرگی نور آسمان را از بین برده و در عین حال امکان دید مناسبی را از قسمت پایینی فراهم ­کنند. این عینکها برای ورزش شیرجه هم مناسب هستند، زیرا جلوی دید شما از تخته شیرجه را تاریک نمی­کنند. ولی عینکهای مزبور برای شرایط برفی و یا در ساحل دریا مناسب نیستند، خصوصا اگر قسمت پایینی آنها روشن باشد. لنزهای سایه روشن دو سایه (تیره در بالا و پایین و روشن در وسط) ممکن است برای ورزشهایی از قبیل قایقرانی و یا اسکی که شعاعهای نورانی از سطح آب یا برف برمی­گردد مناسبتر باشند.

عینکهای فتوکرومیک

یک عینک فتوکرومیک بطور اتوماتیک در نور درخشان تیره شده و در نور کم روشنتر می­شود. در اکثر موارد تیره شدن عینک ظرف نیم دقیقیه صورت می­گیرد و حال آنکه روشنتر شدن آن حدود 5 دقیقه طول می­کشد. از نظر رنگ نیز بصورت یکنواخت و یا سایه روشن عرضه می­شوند. گرچه عینکهای فتوکرومیک ممکن است از نظر جذب UV عینکهای آفتابی خوبی باشند، ولی ممکن است برای انطباق آنها با شرایط مختلف نوری مدت زمانی بطور ناخواسته صرف شود.
عینکهای تراش داده شده و صیقلی

بعضی عینکهای غیر طبی توسط کارخانه­های سازنده­شان طوری تراش داده و صیقل می­شوند که کیفیت نهایی عدسی آنها تا حد مناسبی ارتقا یابد. البته عینکهایی که از تراش و صیقلی بودن مناسبی برخوردار نیستند به چشم شما آسیبی نمی­زنند. قبل از هر چیز مطمئن شوید که عدسی عینک مورد نظر شما ساخت مناسبی داشته باشد. جهت قضاوت در مورد کیفیت عینک غیر طبی خود ، به چیزی مستطیل شکل مثل موزاییک کف اتاق خود نگاه کنید. عینک را در فاصله دلخواه نگاه داشته و یک چشم خود را بپوشانید. عینک را به آهستگی و از یک سمت به سمت دیگر و سپس به بالا و پایین حرکت دهید. اگر خطوط در تمام موقعیتها مستقیم بنظر برسند، عدسی مناسبی را انتخاب کرده­اید. ولی اگر خطوط در هم می­روند، خصوصا اگر این خطوط در میدان مرکزی عدسی اینگونه بنظر می­رسند، عینک دیگری را امتحان کنید.

عینکهای ضد ضربه

تمام عینکهای آفتابی باید معیارهای تعیین شده از سوی انجمن فدرال غذا و داروی آمریکا (FDA) را تضمین نمایند. (در کشور ما تاکنون هیچگونه کنترلی روی عرضه این قبیل عینکها وجود نداشته و ندارد و استفاده از آنها بیشتر جنبه تزیینی داشته تا محافظتی). هیچ لنزی در واقع نشکستنی نیست، ولی احتمال شکستن عدسیهای پلاستیکی بعد از برخورد یک توپ یا سنگ ، نسبت به عدسیهای شیشه­ای کمتر است. جنس اکثر عدسیهای عینکهای آفتابی غیر طبی پلاستیک است. پلاستیک پلی­کربنات که در بسیاری از عینکهای ورزشی مورد استفاده قرار می­گیرد، گرچه سفت است ولی به آسانی نیز خراش برمی­دارد. چنانچه قرار است عدسی از این جنس خریداری نمایید حتما عینکی را انتخاب کنید که خاصیت ضد خراش داشته باشد.

تیرگی لنز

یک عدسی متوسط معمولی برای استفاده­های معمولی روزمره مناسب است. ولی اگر قرار است از عینک خود در شرایط کاملا نورانی و روشن استفاده کنید لنزی تیره­تر را انتخاب نمایید. رنگ و درجه تیرگی لنز به­هیچ وجه معیاری برای میزان توانایی جذب اشعه UV توسط آن عدسی نخواهد بود. بنابراین براساس رنگ عینک نمی­توان از توانایی آن در جذب اشعه­های مضر مطمئن شد.

کسانیکه در معرض خطرات بخصوصی قرار دارند

بعضی افراد استعداد بیشتری جهت ابتلا به بیماریهای چشمی ناشی از UV دارند. مبتلایان به بیماریهای بخصوصی (از قبیل دژنراسیون ماکولا یا دیستروفی­های شبکیه) لازم است در شرایط بیرون از خانه همواره از چشم خود محافظت نمایند.

بیمارانی که تحت عمل کاتاراکت قرار می­گیرند

در کشور ما سالانه بیش از هزاران نفر تحت عمل کاتاراکت قرار می­گیرند. در جریان این جراحیها ، عدسی طبیعی چشم برداشته شده و بدین ترتیب چشم تا حد بیشتری در معرض خطرات ناشی از UV قرار می­گیرد. در جریان و یا بعد از عمل کاتاراکت ، بجای عدسی طبیعی چشم معمولا یک لنز داخل چشمی (Intraocular Lens:IOL) قرار داده می­شود. عدسیهای داخل چشمی قدیمی نسبت به عینکهای معمولی یا عینکهای پلاستیکی ، درصد کمتری اشعه UV را جذب می­کردند. کارخانه­های سازنده IOL در حال حاضر بسیاری از محصولات خود را بصورت جاذب اشعه UV می­سازند.

چنانچه کاتاراکت (آب مروارید) چشم شما عمل شده است و لنزهای داخل چشمی شما نیز از نمونه IOL های جدید جاذب اشعه UV نیست، توصیه می­شود از عینک آفتابی استفاده نموده و جهت اطمینان بیشتر از کلاه لبه­دار استفاده کنید. چنانچه هنگام عمل آب مروارید از عدسیهای داخل چشمی جهت جایگزینی استفاده نشده است احتمال صدمه اشعه ماورا بنفش به چشم شما وجود دارد.

استفاده کنندگان کنتاکت لنز

کنتاکت لنز به تنهایی چشم شما را در مقابل اشعه UV محافظت نمی­کند، ولی در عین حال کنتاکت لنزهای بسیاری وجود دارد که توانایی محافظت در مقابل UV را دارا هستند. چنانچه کنتاکت لنز شما قابلیت مقابله با اشعه UV را ندارد. باز هم لازم است جهت محافظت از چشمهای خود از عینک آفتابی استفاده کنید.

داروهای حساس کننده به نور

داروهای حساس کننده به نور (داروهایی که پوست شما را به نور حساستر می­کنند) می­توانند چشم شما را نیز به نور حساستر نمایند. لازم است به­ هنگام مصرف هر یک از داروهای زیر ، با چشم پزشک خود بدقت مشاوره کنید:

پسورالن (Psoralens) (که در درمان پسوریازیس استفاده می­شود) ، تتراسیکلین ، داکسی سیکلین ، آلوپورینول و فنوتیازین. زمانی که از این داروها استفاده می­کنید هر بار که از خانه بیرون می­روید از عینک آفتابی جاذب UV و کلاه لبه­دار استفاده نمایید.

موارد خاص

حتی بهترین انواع عینکهای معمولی ، قادر به حفاظت از چشم شما در مقابل منابع نوری شدید نیستند. جوشکاری، نورهای شدید برنزه کننده ، شرایط شدید برفی و یا نگاه مستقیم به نور آفتاب (مثلا در جریان خورشید گرفتگی) همگی می­توانند به چشم شما آسیب برسانند. نگاه مستقیم به هریک ازاین منابع نوری بدون حفاظ کافی می­تواند سبب ابتلای دردناک قرنیه بنام فتوکراتیت (Photokeratitihis) و یا حتی افت دائمی دید مرکزی شود.

نتیجه

بهترین عینکهای آفتابی آنهایی هستند که 100% شعاع UV را جذب نموده ، بهترین کیفیت اپتیکی را داشته و کمترین احتمال شکسته شدن را داشته باشند.

مقدمه

کوره آفتابی وسیله‌ای است برای تولید گرما بوسیله تجمع و تمرکز نور خورشید در یک نقطه خاص و استفاده از حرارت آن نقطه برای تولید آب گرم و بخار آب گرم. کوره آفتابی به شکل بشقاب کاو (مقعر) و آینه‌ای و صیقلی (که نورهای تابیده شده به طرف خود را بازتاب می‌کند) است. نورهای تابیده شده از بی نهایت دور موازی هستند، بنابراین همه آنها بعد از بازتابش نقطه خاصی به نام کانون می‌گذرند. برای ورود به بحث با چند اصطلاح آشنا می‌شویم.

مرکز آینه (C): نقطه‌ای است که فاصله تمام نقاط سطح از آن نقطه ثابت است.
کانون (F): نصف فاصله سطح تا مرکز را کانون می‌نامند و فاصله و سطح بشقاب (رأس آینه) تا کانون فاصله کانونی (f) نامیده می‌شود.
محور اصلی: خطی فرضی که وسط (رأس) بشقاب را به مرکز وصل کرده و کانون روی آن نیز کانون اصلی نامیده می‌شود.

پرتو نورهای تابیده شده نسبت به محور اصلی در بازتاب تقارن آینه‌ای دارند. پرتو نورهایی که موازی محور اصلی بتابد حتما بازتاب آنها از کانون می‌گذرد (کانون اصلی) ، پس در آن نقطه حرارت و گرما بسیار بالاتر از اطراف است. پس اگر منبع آب در آن نقطه قرار داده شود آب در اثر انرژی دریافتی از خورشید بسیار گرم خواهد شد و این اساس یک کوره آفتابی است.

نمونه کوچک و قدیمی کوره آفتابی ذره‌بین است که از شیشه محدب یا حتی یخ تراشیده شفاف ساخته می‌شد. امروزه از اجسام آینه‌ای با توجه به ویژگی ساختمانی گفته شده برای تولید آب گرم منازل در ابعاد محدود در پشت بامها و در ابعاد بزرگتر ساختمان بلند که نمای بیرونی آن به شکل کاو طراحی شده و در نمای جلویی آن از شیشه‌های رفلکس و آینه‌ای برای بازتاب نور استفاده می‌شود، بطوری که بازتابها در یک نقطه در مقابل یعنی کانون جمع می‌شوند.

در کانون یک منبع آب قرار می‌دهند و با لوله کشیهایی به توربین تولید برق وصل می‌کنند، با توجه به ابعاد ساختمان انرژی گرمایی دریافتی فوق العاده بالاست و بخار آب تولید شده با جریان شدید در لوله‌ها به توربین رسیده و باعث چرخش آن و تولید برق ارزان قیمت در چنین مجموعه نیروگاهی برق - آبی می‌گردد.

با توجه به پیشرفت صنعتی ، نیاز روز افزون به انرژی ، گرانی ، محدودیت منابع ، ناوگان حمل و نقل ، آلودگیهای زیست محیطی برخی منابع انرژی مثل سوختهای فسیلی ، پسماندها و ... . استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع سالم و تجدید پذیر انرژی در زمین راه کار مناسبی برای منازل در جهت کاهش هزینه و آلودگی و ... باشد، بویژه که برخی مناطق به دلیل صعب العبور بودن و هزینه انتقال و تلفات انرژی بالایی دارند.

برای افزایش بهره‌وری در استفاده از بشقابها و نیروگاهها می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت. موقعیت جغرافیایی ، اقلیمی ، ویژگیهای آب و هوا با توجه به آفتابی بودن ، طول روز مسیر ظاهری حرکت خورشید در آسمان از طلوع تا غروب و با استفاده از منابع اطلاعاتی در این مورد می‌توان اطلاعات لازم را بدست آورد.

استفاده از مواد مناسب و طراحی آنها در جهت افزایش نسبت بازتاب به نور تابشی و همچنین برنامه رایانه‌ای و یک موتور برای چرخاندن دستگاه و مجموعه برای افزایش کارایی توصیه می‌شود، طوری که بشقاب و مجموعه همواره مسیر حرکت خورشید را تعقیب کرده و متناسب با آن بچرخد. در برنامه رایانه‌ای استفاده از روش و نمودار رویدات و سلرز - مدار میل خورشید بر حسب عرض جغرافیایی ، انرژی رسیده به سطح و توان جذب و بازتاب سطح در منبع فوق سودمند است.