X
تبلیغات
فیزیک، علم زیبا
خلاصه ای از زیبایی های فیزیک

 

                                 لامپ پرتوی کاتدی

این وسیله از نظر ظاهر و ساختمان شبیه لامپی است که برای بررسی اثر میدانهای الکتریکی و آهنربایی پرتوهای کاتدی به کار می‌رود. تفاوت اساسی در این است که قبلا کاتد سرد بود و به علت بمباران با یونها ، الکترون گسیل می‌کرد. حالا چشم الکترون تفنگ الکترونی است که در قسمت باریک لامپ قرار دارد.

● مفاهیم پایه لامپ پرتوی کاتدی
این وسیله از نظر ظاهر و ساختمان شبیه لامپی است که برای بررسی اثر میدانهای الکتریکی و آهنربایی پرتوهای کاتدی به کار می‌رود. تفاوت اساسی در این است که قبلا کاتد سرد بود و به علت بمباران با یونها ، الکترون گسیل می‌کرد. حالا چشم الکترون تفنگ الکترونی است که در قسمت باریک لامپ قرار دارد.
● تفنگ الکترونی
تفنگ الکترونی عبارت است از کاتد التهابی (رشته) که الکترون گسیل می‌کند و آند که به شکل قرصی با سوراخ کوچک با قطری برابر با ۱ تا ۳mm ساخته می‌شود. اختلاف پتانسیلی از چند صد تا چند هزار ولت بین کاتد و آند برقرار می‌شود که در فضای بین آنها میدان الکتریکی شدیدی تشکیل می‌شود.
این میدان به الکترودهایی که از کاتد گسیل می‌شوند تا سرعتهای بسیار بالایی شتاب می‌دهند.
کاتد داخل استوانه فلزی است که به آن ولتاژ مثبتی (نسبت به کاتد) اعمال می‌شود که اندکی از ولتاژ آند کمتر است. عمل مشترک این استوانه و آند باعث می‌شوند که تقریبا تمام الکترونها در سوراخ آند جمع (کانونش پرتوهای کاتدی) و از آن به شکل نوار باریکی ، یعنی باریکه الکترونی ، خارج شوند. در محلی که این باریکه به پرده می‌خورد (ته لامپ که با ماده لیان پوشیده شده است)، نقطه تابان روشنی ظاهر می‌شود.
● طرز کار لامپ پرتوی کاتدی
باریکه الکترونی خارج شونده از تفنگ الکترونی ، در مسیرش به طرف پرده ، از بین دو جفت صفحه‌های فلزی موازی می‌گذرند. اگر به جفت صفحه‌های اول ، ولتاژی اعمال شود، میدان یکنواختی ایجاد می‌شود و الکترونهایی را که از آن می‌گذرند به طرف صفحه‌ای مثبت منحرف می‌کند و لکه روشن روی پرده در امتداد افقی به طرف چپ یا راست منحرف خواهد شد. به همین ترتیب ، اگر ولتاژی به جفت صفحات دوم اعمال شود تا باریکه به طرف صفحه مثبت منحرف می‌گردد و لکه روشن روی پرده در امتداد قائم به طرف بالا یا پایین تغییر مکان می‌دهند.
سپس از روی جا بجایی لکه روشن روی پرده می‌توان در مورد ولتاژ اعمال شده بر صفحات منحرف کننده ، نظر داد. در اینجا چیز مهم و حائز اهمیت این است که به علت جرم اینرسی ناچیز الکترونها ، به هر تغییر ولتاژ روی صفحات خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد. بنابراین لامپ پرتوی کاتدی را می‌توان برای ردیابی فرآیندهایی که در آنها تغییرات بسیار سریع ولتاژ و جریان روی می‌دهند بکار برد. مسائلی از این نوع در مهندسی رادیو که در آنجا جریانها و ولتاژها چندین میلیون بار در ثانیه تغییر می‌کنند بسیار حائز اهمیت است.
● نوسان نگار پرتو کاتدی
با مجهز کردن لامپ پرتو کاتدی با وسایل مناسبی جهت بررسی فرآیندهایی شبیه تغییر سریع ولتاژ و جریان وسیله‌ای ساخته می‌شود که نوسان نگار پرتوی کاتدی نامیده می‌شود. این وسیله نه فقط در مهندسی رادیو بلکه در بعضی شاخه‌های دیگر علم و تکنو لوژی نیز ابزار پژوهشی مهمی است و کار پژوهش در آزمایشگاههای علمی و صنعتی بدون آن دشوار است.
● کاربردهای لامپ پرتوی کاتدی
تلویزیون یکی از وسایلی است که مجهز به لامپ پرتوی کاتدی است. می‌توان گفت که لامپ پرتوی کاتدی مهمترین قسمت دستگاههای تلویزیونی است. در دستگاههای تلویزیونی ، لامپهایی که بجای کنترل الکتریکی ، باریکه الکترونی را بطور مغناطیسی کنترل می‌کنند، نیز بطور عمده‌ای بکار می‌روند.
● تلویزیون
با اعمال ولتاژ مناسب به جفت صفحات ، باریکه الکترون تمام صفحه (پرده) را با دسته خطوطی موازی و با سرعتی بالا هاشور می‌زند (روبش خط ۴). اگر روشنایی نقطه لیان ، که با انرژی جنبشی الکترونها معین می‌شود، همواره ثابت بماند، پرده بطور یکنواخت تابان دیده خواهد شد. ولی سیگنالهایی که توسط ایستگاه پخش تلویزیونی انتقال می‌یابند و توسط دستگاه تلویزیون دریافت می‌شوند بسته به روشنایی تصویری که منتقل می‌شود بطور دائم ولتاژ شتاب دهنده الکترونها را افزایش یا کاهش می‌دهند بنابراین ، نقاط روی پرده روشنایی متفاوتی دارند و تصویر انتقال یافته و برای دریافت چشم انسان باز سازی می‌شود. تفنگ الکترونی که برای بدست آوردن پرتوهای کاتدی در کینسکوپ (لامپ تصویر تلویزیون) بکار می‌رود از یک کاتد گرم و یک آند با سوراخ مرکزی که مقابل کاتد قرار دارد و باریکه الکترون را جدا می کند ساخته شده است

+ نوشته شده در  چهارشنبه 9 اردیبهشت1388ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
فيبر نوري يكي از محيط هاي انتقال داده با سرعت بالا است . امروزه از فيبر نوري در موارد متفاوتي نظير: شبكه هاي تلفن شهري و بين شهري ، شبكه هاي كامپيوتري و اينترنت استفاده بعمل مي آيد. فيبرنوري رشته اي از تارهاي شيشه اي بوده كه هر يك از تارها داراي ضخامتي معادل تار موي انسان را داشته و از آنان براي انتقال اطلاعات در مسافت هاي طولاني استفاده مي شود.

مباني فيبر نوري

فيبر نوري ، رشته اي از تارهاي بسيار نازك شيشه اي بوده كه قطر هر يك از تارها نظير قطر يك تار موي انسان است . تارهاي فوق در كلاف هائي سازماندهي و كابل هاي نوري را بوجود مي آورند. از فيبر نوري بمنظور ارسال سيگنال هاي نوري در مسافت هاي طولاني استفاده مي شود.

مزاياي فيبر نوري

فيبر نوري در مقايسه با سيم هاي هاي مسي داراي مزاياي زير است :

· ارزانتر. هزينه چندين كيلومتر كابل نوري نسبت به سيم هاي مسي كمتر است .

· نازك تر. قطر فيبرهاي نوري بمراتب كمتر از سيم هاي مسي است .

· ظرفيت بالا. پهناي باند فيبر نوري بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب بيشتر از سيم مسي است .

· تضعيف ناچيز. تضعيف سيگنال در فيبر نوري بمراتب كمتر از سيم مسي است .

· سيگنال هاي نوري . برخلاف سيگنال هاي الكتريكي در يك سيم مسي ، سيگنا ل ها ي نوري در يك فيبر تاثيري بر فيبر ديگر نخواهند داشت .

· مصرف برق پايين . با توجه به سيگنال ها در فيبر نوري كمتر ضعيف مي گردند ، بنابراين مي توان از فرستنده هائي با ميزان برق مصرفي پايين نسبت به فرستنده هاي الكتريكي كه از ولتاژ بالائي استفاده مي نمايند ، استفاده كرد.

· سيگنال هاي ديجيتال . فيبر نور ي مناسب بمنظور انتقال اطلاعات ديجيتالي است .

· غير اشتعال زا . با توجه به عدم وجود الكتريسيته ، امكان بروز آتش سوزي وجود نخواهد داشت .

· سبك وزن . وزن يك كابل فيبر نوري بمراتب كمتر از كابل مسي (قابل مقايسه) است.

· انعطاف پذير . با توجه به انعظاف پذيري فيبر نوري و قابليت ارسال و دريافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظير دوربين هاي ديجيتال با موارد كاربردي خاص مانند : عكس برداري پزشكي ، لوله كشي و ...استفاده مي گردد.

با توجه به مزاياي فراوان فيبر نوري ، امروزه از اين نوع كابل ها در موارد متفاوتي استفاده مي شود. اكثر شبكه هاي كامپيوتري و يا مخابرات ازراه دور در مقياس وسيعي از فيبر نوري استفاده مي نماين

بخش هاي مختلف فيبر نوري

يك فيبر نوري از سه بخش متفاوت تشكيل شده است :

هسته (Core)

هسته نازك شيشه اي در مركز فيبر كه سيگنا ل هاي نوري در آن حركت مي نمايند.

روكش Cladding  بخش خارجي فيبر بوده كه دورتادور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نورمنعكس شده به هسته مي گردد.

بافر رويه Buffer Coating  

روكش پلاستيكي كه باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب پذير ، است .

انواع فيبر نوري

صدها و هزاران نمونه از رشته هاي نوري فوق در دسته هائي سازماندهي شده و كابل هاي نوري را بوجود مي آورند. هر يك از كلاف هاي فيبر نوري توسط يك روكش هائي با نام Jacket محافظت مي گردند. فيبر هاي نوري در دو گروه عمده ارائه مي گردند:

فيبرهاي تك حالته (Single-Mode)

 بمنظور ارسال يك سيگنال در هر فيبر استفاده مي شود نظير : تلفن

فيبرهاي چندحالته Multi-Mode

بمنظور ارسال چندين سيگنال در يك فيبر استفاده مي شود( نظير : شبكه هاي كامپيوتري)

فيبرهاي تك حالته داراي يك هسته كوچك ( تقريبا" ۹ ميكرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور ليزري مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) مي باشند. فيبرهاي چند حالته داراي هسته بزرگتر ( تقريبا" ۵ / ۶۲ ميكرون قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طريق LED مي باشند 

ارسال نور در فيبر نوري

فرض كنيد ، قصد داشته باشيم با استفاده از يك چراغ قوه يك راهروي بزرگ و مستقيم را روشن نمائيم . همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ، نور مربوطه در طول مسير مسفقيم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد كرد. با توجه به عدم وجود خم و يا پيچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشكلي وجود نداشته و چراغ قوه مي تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن كرد. در صورتيكه راهروي فوق داراي خم و يا پيچ باشد ، با چه مشكلي برخورد خواهيم كرد؟
در اين حالت مي توان از يك آيينه در محل پيچ راهرو استفاده تا باعث انعكاس نور از زاويه مربوطه گردد.در صورتيكه راهروي فوق داراي پيچ هاي زيادي باشد ، چه كار بايست كرد؟ در چنين حالتي در تمام طول مسير ديوار راهروي مورد نظر ، مي بايست از آيينه استفاده كرد. بدين ترتيب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با يك زاويه خاص) از نقطه اي به نقطه اي ديگر حركت كرده ( جهش كرده و طول مسير راهرو را طي خواهد كرد). عمليات فوق مشابه آنچيزي است كه در فيبر نوري انجام مي گيرد.

تكنولوژي ( فن آوري ) فيبر نوري

نور، در كابل فيبر نوري از طريق هسته (نظير راهروي مثال ارائه شده ) و توسط جهش هاي پيوسته با توجه به سطح آبكاري شده ( Cladding) ( مشابه ديوارهاي شيشه اي مثال ارائه شده ) حركت مي كند.( مجموع انعكاس داخلي ) . با توجه به اينكه سطح آبكاري شده ، قادر به جذب نور موجود در هسته نمي باشد ، نور قادر به حركت در مسافت هاي طولاني مي باشد. برخي از سيگنا ل هاي نوري بدليل عدم خلوص شيشه موجود ، ممكن است دچار نوعي تضعيف در طول هسته گردند. ميزان تضعيف سيگنال نوري به درجه خلوص شيشه و طول موج نور انتقالي دارد. ( مثلا" موج با طول ۸۵۰ نانومتر بين ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر كيلومتر ، موج با طول ۱۳۰۰ نانومتر بين ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر كيلومتر ، موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بيش از ۵۰ درصد در هر كيلومتر

 

سيستم رله فيبر نوري

بمنظور آگاهي از نحوه استفاده فيبر نوري در سيستم هاي مخابراتي ، مثالي را دنبال خواهيم كرد كه مربوط به يك فيلم سينمائي و يا مستند در رابطه با جنگ جهاني دوم است . در فيلم فوق دو ناوگان دريائي كه بر روي سطح دريا در حال حركت مي باشند ، نياز به برقراري ارتباط با يكديگر در يك وضعيت كاملا" بحراني و توفاني را دارند. يكي از ناوها قصد ارسال پيام براي ناو ديگر را دارد.كاپيتان ناو فوق پيامي براي يك ملوان كه بر روي عرشه كشتي مستقر است ، ارسال مي دارد. ملوان فوق پيام دريافتي را به مجموعه اي از كدهاي مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه مي نمايد. در ادامه ملوان مورد نظر با استفاده از يك نورافكن اقدام به ارسال پيام براي ناو ديگر مي نمايد.

يك ملوان بر روي عرشه كشتي دوم ، كدهاي مورس ارسالي را مشاهده مي نمايد. در ادامه ملوان فوق كدهاي فوق را به يك زبان خاص ( مثلا" انگليسي ) تبديل و آنها را براي كاپيتان ناو ارسال مي دارد. فرض كنيد فاصله دو ناو فوق از يكديگر بسار زياد ( هزاران مايل ) بوده و بمنظور برقراي ارتباط بين آنها از يك سيتستم مخابراتي مبتني بر فيبر نوري استفاده گردد.

سيستم رله فيبر نوري از عناصر زير تشكيل شده است :

فرستنده . مسئول توليد و رمزنگاري سيگنال هاي نوري است .

فيبر نوري مديريت سيكنال هاي نوري در يك مسافت را برعهده مي گيرد.

بازياب نوري . بمنظور تقويت سيگنا ل هاي نوري در مسافت هاي طولاني استفاده مي گردد.

· دريافت كننده نوري . سيگنا ل هاي نوري را دريافت و رمزگشائي مي نمايد.

در ادامه به بررسي هر يك از عناصر فوق خواهيم پرداخت .

فرستنده

وظيفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه كشتي ناو فرستنده پيام است . فرستنده سيگنال هاي نوري را دريافت و دستگاه نوري را بمنظور روشن و خاموش شدن در يك دنباله مناسب ( حركت منسجم ) هدايت مي نمايد. فرستنده ، از لحاظ فيزيكي در مجاورت فيبر نوري قرار داشته و ممكن است داراي يك لنز بمنظور تمركز نور در فيبر باشد. ليزرها داراي توان بمراتب بيشتري نسبت به LED مي باشند. قيمت آنها نيز در مقايسه با LED بمراتب بيشتر است . متداولترين طول موج سيگنا ل هاي نوري ، ۸۵۰ نانومتر ، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است .

بازياب ( تقويت كننده ) نوري

همانگونه كه قبلا" اشاره گرديد ، برخي از سيگنال ها در موارديكه مسافت ارسال اطلاعات طولاني بوده ( بيش از يك كيلومتر ) و يا از مواد خالص براي تهيه فيبر نوري ( شيشه ) استفاده نشده باشد ، تضعيف و از بين خواهند رفت . در چنين مواردي و بمنظور تقويت ( بالا بردن ) سيگنا ل هاي نوري تضعيف شده از يك يا چندين " تقويت كننده نوري " استفاده مي گردد. تقويت كننده نوري از فيبرهاي نوري متععدد بهمراه يك روكش خاص (doping) تشكيل مي گردند. بخش دوپينگ با استفاده از يك ليزر پمپ مي گردد . زمانيكه سيگنال تضعيف شده به روكش دوپينگي مي رسد ، انرژي ماحصل از ليزر باعث مي گردد كه مولكول هاي دوپينگ شده، به ليزر تبديل مي گردند. مولكول هاي دوپينگ شده در ادامه باعث انعكاس يك سيگنال نوري جديد و قويتر با همان خصايص سيگنال ورودي تضعيف شده ، خواهند بود.( تقويت كننده ليزري)

دريافت كننده نوري

وظيفه دريافت كننده ، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه كشتي ناو دريافت كننده پيام است. دستگاه فوق سيگنال هاي ديجيتالي نوري را اخذ و پس از رمزگشائي ، سيگنا ل هاي الكتريكي را براي ساير استفاده كنندگان ( كامپيوتر ، تلفن و ... ) ارسال مي نمايد. دريافت كننده بمنظور تشخيص نور از يك "فتوسل" و يا "فتوديود" استفاده
+ نوشته شده در  یکشنبه 9 فروردین1388ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

براي اولين بار ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني به شكل مستقيم تعيين شد

با استفاده از رصدخانه پرتو X آزانس فضايي اروپا موسوم به XMM-Newton ، اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار و بدون واسطه ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني را مورد سنجش قرار دهند و ديد دقيق تري نسبت به اين موجودات راز آلود كيهان به دست آورند.

ستاره هاي نوتروني اجرامي بسيار چگالند . اين ستاره ها با جرمي معادل خورشيد در كره اي به قطر 20 تا 30 كيلومتر فشرده مي شوند و جرمي با چگالي بسيار بالا را توليد مي كنند. ستاره هاي نوتروني حاصل انفجارهاي ابرنواختري است. پس از آنكه لايه هاي ستاره در اثر انفجاري مهيب در فضا پراكنده شد بقاياي ستاره اصلي به شكل قلبي چگال باقي مي ماند و ستاره نوتروني را تشكيل مي دهد ستاره اي كه با آهنگي غيرقابل تصور به دور خود مي چرخد.

اين گونه اجرام اگرچه خانواده اي آشنا ازاجرام كيهاني به حساب مي ايند اما به شكل فردي و تك تك اطلاع اندكي از آنها در دست داريم.اين اجرام در هنگام تولد دماي بسيار بالايي دارند و تابش قوي از خود ساطع مي كنند اما پس از گذشت زمان با سرعت حرارات خود را از دست مي دهند و به همين دليل تابشهاي قوي خود نظير تابش در محدوده پرتو X را از دست داده و در طول موجهاي راديويي به تابش مي پردازند و به همين دليل است كه براي بررسي آنها بايد از اين طول موجها استفاده كرد. تنها تعداد اندكي از اين اجرام تابشهايي در طول موج X نشان مي دهند.

يكي از اين موارد ستاره اي نوتروني موسوم به 1 E1207.4-5209 است كه در خلال طولاني ترين عكسبرداري رصدخانه XMM-Newton كه 72 ساعت به طول انجاميد آشكار شد.با كمك اين تصوير برداري اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار به طور مستقيم به اندازه گيري ميدان مغناطيسي اين ستاره بپردازند اين در حاليست كه پيش از اين تنها با كمك روشهاي غير مستقيم نظير استفاده از نظريات شكل گيري ستاره هاي پرجرم و يا بررسي آهنگ كاهش دوران ستاره نوتروني (كه با كمك بررسي داده هاي راديويي امكان پذير مي شد) اين ميدان مغناطيسي مورد محاسبه قرار مي گرفت . اما اين بار اخترشناسان توانستند با رصد تابش پرتو X يك ستاره نوتروني اين ميدان را مستقيما ندازه گيري كنند تابش پرتو X پيش از آنكه در فضا منتشر شود از درون ميدان مغناطيسي ستاره نوتروني عبور مي كند و اين ميدان اثر انگشت خود را بر روي اين پرتو باقي مي گذارد. با بررسي پرتوهاي دريافت شده مي توان ميدان را شناسايي كرد . اما نكته هيجان انگيز در خصوص اين ستاره نوتروني جاي ديگري بود ميدان مغناطيسي كه به روش مستقيم مورد اندازه گيري قرار گرفت 30 برابر ضعيف تر از ميداني بود كه روشهاي غير مستقيم اعلام مي كرد ند و اين پرسشي تاز ه را مطرح مي كرد منشا اين اختلاف چيست.

در مدلهاي رايج اندازه گيري ميدان مغناطيسي ستاره هاي نوتروني فرض مي شود كه كاهش سرعت ستاره تنها در اثر ميدان مغناطيسي ستاره و واكنش ان با محيط اطراف است د حاليكه به نظر مي رسد، حداقل در مورد 1 E1207.4-5209 عامل ديگري نيز در كاهش سرعت ستاره نقش ايفا مي كند و آن قرصي از بقاياي انفجار ابرنواختري است كه در اطراف ستاره نوتروني باقي مانده است.

حال اين سوال مطرح اسن كه آيا اين مورد تنها يك استثنا و گونه جديدي از ستاره هاي نوتروني است و يا نمونه اي عمومي از اين خانواده از اجرام آسماني است. بررسيهاي بعدي بايد پاسخگوي اين سوال باشد

+ نوشته شده در  پنجشنبه 15 اسفند1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

تابش الكترومغناطيسي:

هر شي در نجوم بوسيله تابش الكترو مغناطيسي مشاهده مي شود بنابر اين توجه به برخي از مباني فيزيك درباره تابش وجذب لازم است .تابش الكترو مغناطيسي فقط يك موج متحرك در ميدان مغناطيسي و الكتريكي است كه در معادلات ماكسول به هم مربوط مي شوند.موج الكترو مغناطيسي باسرعت نور منتشر مي شود. C=2.998*108
حاصل ضرب طول موج و فركانس برابر سرعت نور است.
C=F*g
كه به صورت سنتي طيف سنجها طول موج را اندازه گيري مي كنند.
با وسائل جديد تمام محدوده طيف قابل مشاهده است. تعدادي ازطول موجهايي كه فقط مي توانند در بالاي جو اندازه گيري شوند؛درفنآوري ماهواره اي به كارمي روند.

تابش نور به چندطريق صورت مي گيرد:
1-فرآيند پهن شدگي (فرآيند گرما يوني )-تابش جسم سياه. 2-تابش خطي .
3-تابش سينكروترون ناشي از بارهاي الكتريكي شتابدار.
ما درباره’ مورد اول بحث خواهيم كرد
تابش جسم سياه:

جسم گرم در دماي مشخص T گستره پهني از امواج الكترو مغناطيس تابش مي كندو جسم گرمتر آبي تر تابش ميكند .
براي مثال داخل زمين يك مخزن نور است كه مانند يك باطري ضعيف شده كم نورتر وقرمزتر است . اين مسئله در ابتداي قرن بيستم در فيزيك كلاسيك حل شده ويكي از موفقيتهاي مكانيك كوانتومي شكل گرفته بود.
طيف تابش گسيل يافته براي فيزيك كلاسيك يك مشكل بزرگ بود .
استفان و بولتزمن كشف كردند كه تمام گرماي تابش شده بوسيله سطح جسمي با مساحت A و دمايT برابر است با:
Q=AsT4 s =5.67*108
شدت تابش درواحد حجم كه تابع طول موج است ،اندازه گيري شد. موقعيت ماكزيمم ناگهاني در طيف ،توسط قانون جابجايي وينز ((Wiens تشريح شد و مكان بيشترين شدت در طول موج
-3^10*2.9 كه در آن Tدر مقياس كلوين است.
بنابرا ين طول موج تابش گسيل يافته، نظريه تابشي جسم را ارائه مي دهد.
تلاشهاي رايلي (Rayleigh)براي توضيح مشاهدات از نظر كلاسيكي نا موفق بود .او محاسباتي انجام داد با اين فرض كه موجها درون كاواك قرار بگيرند وتابش گريزي از سوراخ كوچكي در ديواره كاواك را بدست آورد.فقط طول موجهايي مجازبودند كه دقيقا موج بر ديواره كاواك قرار مي گرفت (ديواره’ كاواك مكان گره ها بود).
رايلي فرض كرد كه هر گونه طول موج داراي انرژي KT است( K ثابت بولتزمن است).محاسبات پش بيني مي كرد كه در دماي T تابندگي (شدت تابش ) به طول موج وابسته است.
I(l)= T/landa^4
فرض بالا يك مشكل دارد؛وقتي طول موج صفر مي شود شدت بينهايت مي گرددواين مساله به عنوان فاجعه فرابنفش شناخته شد.
در سال 1900م.پلانگ اين مشكل را با گسسته فرض كردن تابش الكترو مغناطيسي حل كرد.او فرض كرد كه تابش بوسيله نوسانگرهاي الكترو مغناطيسي درون ديواره كاواك توليد ميشود.انرژي نوسانگرها فقط مي توانست به صور ت گسسته مضربي از بسامد باشدn=0,1,2,3,… ; E=nhn.
محا سبات پلانگ تفاوت بنيادي با محاسبا ت رايلي داشت كه مقادير انرژي را پيوسته فرض كرده بود. محاسبات پلانك تابندگي در طول موج خاص را بصورت زير داد:
I(l)=2*π*h*c^2/[l^5[exp(hc/lkT)-1]]
فرم بالاقانون استفان بولتزمن و قانونوينز را تاييد مي كند
. در طول موجهاي زياد فرمول بال منجر به نتايج رايلي مي شود.
در واقع در اندازه گيري دماي يك ستاره نوعي طيف سنجي يا نور سنجي ميتواند به كار رود.
مقايسه بين تابندگي نسبي مقدار نور گسيل شده يك ستاره در دو طول موج:.
اين نسبت مشخصه دمايي است بنابر اين اندازه گيري تمام طيف جسم سياه الزامي نيست.چون تابندگي در هر دماي مشخص به طور نسبي در شدت 550 nm بهنجار شده است.called V or Visual Band )) ((
اندازه گيري دوم در تابندگي 440nm
(( called B or Blue band ))
اندازه گيري دما را ممكن ميسازد

منبع :تبيان

+ نوشته شده در  چهارشنبه 9 بهمن1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC  مي شوند .

ظرفيت :

ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده  از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF  ، نانوفاراد nF  و پيكوفاراد pF  واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .

µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F

n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF

p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF

انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .

خازنهاي قطب دار :

الف - خازن هاي الكتروليت

در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند . دو نوع طراحي براي شكل اين خازن ها وجود دارد . يكي شكل اَكسيل كه در اين نوع پايه هاي يكي در طرف راست و ديگري در طرف چپ قرار دارد و ديگري راديال كه در اين نوع هر دو پايه خازن در يك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه اي از خازن اكسيل و راديال نشان داده شده است .

 

در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد . اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند .

 

ب - خازن هاي تانتاليوم

خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را  در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .

در خازنهاي تانتاليوم جديد ، ولتاژ و ظرفيت بر روي بدنه آنها نوشته شده ولي در انواع قديمي از يك نوار رنگي استفاده مي شود كه مثلا دو خط دارد ( براي دو رقم ) و يك نقطه رنگي براي تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفيت بر حست ميكروفاراد را مشخص مي كنند . براي دو رقم اول كدهاي استاندارد رنگي استفاده مي شود ولي براي تعداد صفرها و محل رنگي ، رنگ خاكستري به معني × 0.01  و رنگ سفيد به معني × 0.1  است . نوار رنگي سوم نزديك به انتها ، ولتاژ را مشخص مي كند بطوري كه  اگر اين خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكي 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبي 20 ولت ، خاكستري 25 ولت و سفيد 30 ولت را نشان مي دهد .

براي مثال رنگهاي آبي - خاكستري و نقطه سياه به معني 68 ميكروفاراد است .

آبي - خاكستري و نقطه سفيد  به معني 8/6 ميكروفاراد است .

 

+ نوشته شده در  شنبه 14 دی1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
پلاسما ، PLASMA – حالتي از ماده است كه در دماي خيلي بالا بوجود مي آيد و ساختارهاي مولكولي مفهوم خود را در اين وضعيت از دست مي دهند . در حالت پلاسما اتم ها و ذرات زير اتمي مانند مانند الكترون و پروتون و نوترون آزادانه در محيط حركت مي كنند و تغيير موقعيت مي دهند . حالت ماده متشكله تمامي ستارگان ، پلاسما است . پلاسما www.Mgn-physic.coo.ir

پلاسما‏‎ چيست‌؟‏‎
پلاسما ، PLASMA – حالتي از ماده است كه در دماي خيلي بالا بوجود مي آيد و ساختارهاي مولكولي مفهوم خود را در اين وضعيت از دست مي دهند . در حالت پلاسما اتم ها و ذرات زير اتمي مانند مانند الكترون و پروتون و نوترون آزادانه در محيط حركت مي كنند و تغيير موقعيت مي دهند . حالت ماده متشكله تمامي ستارگان ، پلاسما است .
پلاسما در فيزيك،يك محيط رساناي الكتريكي است كه تعدادذرات باردار مثبت و منفي آن تقريبا با هم برابرند و زماني ايجاد ميشود كه اتم ها در گاز يونيزه شوند.
گاهي به پلاسما‏‎ حالت‌‏‎ چهارمماده اطلاق مي شود كه از حالتهاي سه گانه جامد،مايع،گاز متمايز است.
هر الكترون داراي يك واحد بار منفي است.
بار مثبت توسط اتمها يا مولكولهايي كهاين الكترونها را از دست داده اند حمل ميشود در موارد نادر اما جالب ، الكترونهايي كه از يك نوع اتم يا مولكول جدا شده اند به تركيب ديگري متصل ميشوند و منجر به توليد پلاسما ميشوند كه هر دو يون مثبت و منفي را دارا است.
توضيح كامل تري از پلاسما:
گازهايي كه تا حد زيادي يونيده هستند رساناهاي خوبي براي الكتريسيته هستند. علاوه بر آن حركت ِ ذرات باردار ِ گازها هم مي تواند ميدان الكترومغناطيسي توليد كند. (تابش موج). وقتي گاز يونيده تحت تأثير يك ميدان الكتريكي ِ ساكن قرار بگيرد حاملهاي بار در اين گاز به سرعت طوري مجددا توزيع مي شوند كه قسمت ِ اعظم ِ گاز در مقابل ِ ميدان محافظت مي شود. لانگ موير Langmuir در سال 1929 در مجله ي فيزيكال ري ويو لترز Physical Review letters شماره ي 33 صفحه ي 954 ناحيه اي از گازها را كه نسبتا خالي از ميدان است و محافظت شده است و در آن بارهاي مثبت و منفي در توازن اند پلاسما ناميد و نواحي محافظ روي مرز ِ پلاسما را پوشينه ناميد.
از مهمترين خواص پلاسما اينست كه مي كوشد از لحاظ الكتريكي خنثا بماند.
در ابتدا پلاسما در ارتباط با تخليه ي الكتريكي در گازها و قوسهاي الكتريكي و شعله ها مورد نظر بود اما اينك در اخترفيزيك نظري، مسأله ي گداخت و راكتورهاي هسته اي گرمايي و مهار ِ يونها هم مورد اهميت است. براي تشكيل پلاسما نيازمند ِ دماي بالايي هستيم تا توانايي تفكيك الكترونها را از يونهاي مثبت در گازها داشته باشيم. جايي كه الكترونش يك طرف و يونهاي مثبتش يك طرف ديگر باشد را پلاسما مي گويند. براي ايجاد پلاسما از راكتور گرمايي استفاده مي شد اما جديدا از ليزر و مواد جامد هم استفاده مي شود.

اطلاعات بيشتر iPN:
سه شيوه ي مختلف براي بررسي پلاسما وجود داره: نظريه ي جنبشي تعادل، نظريه مدار و نظريه ي هيدرومغناطيسي ماكروسكوپي.

نظريه ي تعادل مبني بر آمار بولتزمن است و نشان مي دهد كه اگر بار خارجي q در پلاسما قرار داشته باشد در فاصله اي موسوم به طول دبي توسط پلاسما محافظت مي شود. يعني پتانسيل كولني حفاظت نشده ي q/4pi*epsilon*r با فرمول زير عوض مي شود:

phi (potential) = ( q / 4*pi*epsilon*r ) * exp (-r/h);
h= sqr ( epsilon*k*T/2N0e2 );
e= بار الكتريكي
h= طول دبي

نظريه يمدار يا حركت ذرات در ميدان مغناطيسي هم بحث آينه هاي مغناطيسي را ايجاد مي كند. براي نگه داشتن پلاسما نياز به ظرف داريم ولي اين ظرف چيزي بجز كاسه اي فرضي كه ديواره هايش ميدان مغناطيسي است نمي باشد. اين ظرف مغناطيسي در واقع باعث پيچ خوردن و دايره اي شدن حركت ذرات در پلاسما مي شود. ظرف مغناطيسي ميداني نايكنواخت و همگرا اطراف پلاسماست كه هرچه از پلاسما دور مي شود مقدارش قوي تر مي شود. اگر ذره ي بارداري در پلاسما را تصور كنيم كه حركت پيچشي حول محور مغناطيسي مذكور داشته باشد شعاع حركتش همان شعاع لارمور است كه از رابطه ي نيروي وارد بر ذره ي متحرك به جرم m و سرعت v و بار q با ميدان مغناطيسي خارجي B ناشي مي شود:

~F = q(~v*~B)
~F=m. ~a -> F=mv2/R
=> Rلارمور = m vعمود / q.B

پس هر چه دورتر از پلاسما مي شويم با افزايش قدرت ميدان مغناطيسي شعاع چرخش دوران كم مي شود و كم كم سرعت ذره كاهش مي يابد. پس مارپيچ تنگتر و حركت محوري كندتري توسط ذرات طي مي شود تا اينكه مثل اينكه به آينه برخورد كرده باشند بر مي گردند. به اين پديده «آينه ي مغناطيسي» مي گويند.
نظريه ي هيدرو مغناطيسي يعني قانون نيروي ماكروسكوپي براي حجم واحد يا بازي با شارها (flows). ميدان مغناطيسي كه حكم ظرف را براي پلاسما دارد فشاري معادل با press = B^2/2.mu اعمال مي كند. اين اثر را تنگش مغناطيسي گويند.


اسپري پلاسما :
درروش پلاسما اسپری گازتشکيل دهنده پلاسما که درمرحله شروع قوس آرگن يا هليم است وپس ازبرقراری قوس پايداربه ترکيبی ازآرگن يا هليم با هيدروژن يانيتروژن تبديل مي شود از بين کاتد وآند عبورکرده وبراثرتخليه الکتريکی اين ناحيه يونيزه می گردد. مقدارانرژی صرف شده برای يونيزه کردن گاز، درناحيه ای درخارج گذرگاه مابين کاتدوآند آزاد شده وبه گرما تبديل می کردد وبدين ترتيب دمايي درحدود 15000 درجه سانتيگراد حاصل خواهد شد ومولکولهای منبسط شده گاز باسرعتی نزديک به صوت ذرات ماده پوشش بصورت پودر را که ذوب شده اند، به سمت سطح قطعه خواهند راند وبدين ترتيب پوششی متراکم باچسبندگی بالا حاصل خواهد شد.

پوشش هاي پلاسمااسپري، جهت محافظت سطح قطعات دربرابرعواملي مانند دماي بالا، خوردگي داغ، خوردگي دماي محيط و فرسايش مورداستفاده قرارمي گيرند، اين پوشش ها درصنايع مختلف ازجمله صنايع نفت، نساجي، فولاد، نيروگاهي، شيميايي و … كاربردفراوان دارند. بعنوان نمونه مي توان موارد زير راذكر كرد:
1- كاربيد تنگستن و كاربيد كرم : مقاوم دربرابرسايش
2- اكسيد آلومينيم : مقاوم دربرابر دماي بالا وسايش
3- اكسيد زيركنيم : پوشش سپر حرارتي
4- آلياژهاي پايه نيكل : مقاوم دربرابر خوردگي
5- اكسيدكرم : مقاوم دربرابر سايش

+ نوشته شده در  شنبه 9 آذر1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

اتمسفر یا جو زمین، مخلوطی از گازهای مختلف است كه تا ارتفاع ۹۰ كیلومتری از سطح زمین ازت‌ـ اكسیژن‌‌ـ آرگون‌ـ دی‌اكسیدكربن‌ و بخار آب از نظر حجم ۹۹/۷۷ در صد آن را تشكیل می‌دهند.

اتمسفر mgn-physic.coo.ir

● تركیب اتمسفر :
اتمسفر یا جو زمین، مخلوطی از گازهای مختلف است كه تا ارتفاع ۹۰ كیلومتری از سطح زمین ازت‌ـ اكسیژن‌‌ـ آرگون‌ـ دی‌اكسیدكربن‌ و بخار آب از نظر حجم ۹۹/۷۷ در صد آن را تشكیل می‌دهند. مشاهدات نشان می‌دهد كه تا ارتفاع ۵۰ كیلومتری نسبت اختلاط گازهای اتمسفری باستثناء بخار آب، به طور محسوس ثابت است. اتمسفر دارای جرمی برابر با ۱۰۱۴ ×۵/ ۶تن می‌باشد.
● تغییرات اتمسفر:
▪ تغییرات با ارتفاع :
گازهای سبكتر (بویژه هیدروژن‌ـ هلیوم) اصولاً باید در اتمسفر فوقانی بسیار فراوان باشند. تغییرات اساسی وابسته به میزان دو گاز عمده غیر دائمی یعنی بخارآب و ازن می‌باشد.
▪ بخار آب :
هوا‌ در بعضی نواحی تقریباً فاقد بخار آب و دربرخی نقاط تا ۴ درصد از نظر حجم خود دارای رطوبت است. ۹۰ درصد از بخار آب در پایین‌ترین قسمت اتمسفر حدود ۶ كیلومتری از سطح زمین قرار گرفته است.
▪ ازن : عمدتاً در ۱۵ تا ۳۵ كیلومتری از ضخامت اتمسفر، متمركز می‌شود. اشعه ماوراء بنفش كه لایه‌های فوقانی اتمسفر را منور می‌كند سبب تجزیه مولكول‌های اكسیژن در لایه‌های بین ۸۰ تا ۱۰۰ كیلومتر می‌گردد.
● تغییرات در ارتباط با فصل و عرض جغرافیایی :
مقدار ازن در روی استوا كم و در عرض‌های فوق ۵۰ درجه شمالی بویژه در بهار بیشتر می‌شود.
ازن ذخیره شده در طول «شب قطبی» سبب به وجود آمدن یك لایه غنی از آن در اوایل بهار می‌گردد.
مقدار آب دقیقاً وابسته به حرارت است از این رو در عرض‌های پایین و تابستان‌ها بیشتر است ولی در بیابانهای مناطق حاره استثنا می‌باشد.
● تغییرات با زمان :
كمیت‌هایی از دی‌اكسیدكربن و ازن در اتمسفر ممكن است مربوط به تغییرات در طی دوره‌ایی طولانی باشد. دی اكسیدكربن به طور عمده بوسیله كنش ارگانیزم‌های زنده در زمین و دریا وارد اتمسفر می‌شود. از منابع كوچك دیگر فساد عناصر اورگانیك در خاك و اشتعال سوخت‌های فسیل می‌باشند افزایش میزان دی‌اكسیدكربن سبب می‌شود كه اتمسفر به مقدار زیاد، انرژی حاصل از خورشید را بگیرد.
اگر تغییراتی در اشعه ماوراء بنفش خورشید رخ دهد در ارتباط با آن تغییراتی نیز ممكن است در میزان ازن حاصل آید زیرا ازن هم تابش خورشید و هم تشعشع زمینی را جذب می‌كند.
با توجه به پراكندگی دما، اتمسفر به لایه‌های زیر تقسیم می‌شود:
۱) تروپوسفر :
دارای ضخامتی حدود ۸ كیلومتر در قطب‌ها ۱۶ تا ۱۹ كیلومتر در مناطق استوایی است از خصوصیات عمده آن كاهش دما در جهت قائم تقریباً ۶ درجه سانتی‌گراد برای ۱۰۰۰ متر افزایش سرعت بادها با ارتفاع رطوبت قابل ملاحظه در سطوح پایین‌تر، و به طور كلی مجموعه پدیده‌های اتمسفری كه هوا نامیده می‌شود در این لایه قابل بررسی است.
۲) تروپوپوز :
مرز انتقال خصوصیات اتمسفری را در مقیاس بزرگی از تلاطم و اختلاط را تشكیل می‌دهد. این لایه كم‌ژرفا در منطقه استوا نسبتاً مشخص شده است این مرز فوقانی تروپوسفر نسبت به فصول سال تغییر می‌كند.
۳) استراتوسفر :
دومین لایه بزرگ اتمسفر كه بالای تروپوسفر و پایین مزوسفر قرار دارد. استراتوسفر نامیده می شود. افزایش تدریجی دما از ویژگی آن است یكی دیگر از ویژگی‌های استراتوسفر میزان نسبتاً زیاد گاز ازن به خصوص در اطراف لایه استراتوپوز است كه ضخامتی حدود ۱۶ تا ۳۰ كیلومتر در این لایه را تشكیل می‌دهد. و از نظر جلوگیری از اثرات مرگبار تابش‌های شدید ماوراء بنفش، وجود ازن بسیار موثر است. از طرف دیگر گاز ازن توأم با دی‌اكسیدكربن اثر بسزائی در پراكندگی عمودی دما دارد.
۴) استراتوپوز :
این لایه از ارتفاع حدود ۵۰ كیلومتری شروع شده و منطقه انتقالی بین استراتوسفر و مزوسفر را تشكیل می‌دهد.
۵) مزوسفر :
در این لایه درجه حرارت به سرعت كاهش می‌یابد بطوریكه در ارتفاع ۸۰ كیلومتری میزان آن به حدود ۹۰- درجه سانتی‌گراد می‌رسد. فشار هوا در مزوسفر بسیار پایین است و میزان آن از یك میلی‌ بار در ارتفاع ۵۰ كیلومتری به ۱ درصد در ۹۰ كیلومتری كاهش می‌یابد.
۶) مزوپوز :
منطقه فوق مزوسفر در ارتفاع ۸۰ كیلومتری به وسیله حداقل دما، و وارونگی پس از آن مشخص می‌شود. این منطقه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر را مزوپوز می‌گویند.
۷) ترموسفر :
فاقد مرز فوقانی معین است. اصطلاح ترموسفر به سبب دمای فوق‌العاده زیاد ترمودینامیك، به این لایه داده شده است كه این میزان ممكن است به ۱۵۰۰ درجه كلوین برسد جلوه سرخی شفق یكی از پدیده‌های ترموسفر پایینی است قسمت پایینی ترموسفر به طور عمده مركب از ازت (N) و اكسیژن O۲ به صورت مولكولی اتمی (O) است در حالیكه در فوق كیلومتری اكسیژن به ازت غلبه می‌كند. دمای زیاد در این لایه مدیون جذب تشعشع ماوراء بنفش بوسیله اكسیژن اتمی .
۸) یونسفر :
بخشی از اتمسفر زمین است كه از حدود فوق ۶۰ كیلومتری به سبب یونیزاسیون، به صورت منطقه (تمركز یون‌ها و الكترون‌های) آزادی در می‌آید كه سبب انعكاس امواج رادیویی می‌شود. از طرف دیگر فجرهای قطبی شمالی و جنوبی نیز بوسیله نفوذ ذرات یونیزه، در درون اتمسفر از ۳۰ تا ۸۰ كیلومتری به ویژه در مناطق حدود ۲۰ تا ۲۵ درجه از قطب‌های مغناطیسی مشاهده می‌شوند.
این لایه فاقد گازهای سنگینی نظیر بخارآب‌ـ اكسیژن‌ و ازت حالت مولكولی است.در این لایه ناوه‌های كم‌ژرفا به صورت لایه‌های یونسفری E و F۱ و F۲ طبقه‌بندی می‌شوند.كه به ترتیب در حدود ۱۱۰-۱۶۰- و ۳۰۰ كیلومتری قرار دارند.
انعكاسات رادیویی بعضاً در سطوحی به ارتفاع ۶۵ تا ۸۰ كیلومتری رخ می‌دهد كه بنام لایه D نامیده می‌شود.این لایه با حداكثر از تمركز یونیزاسیون مشخص می‌شود.
لایه‌های E و F۱ تقریباً منظم و در میزان‌های حداكثر خود از نظر یون و چگالی الكترون‌ها، دارای تغییرات منظم روزانه‌ـ فصلی و چرخه لك‌های خورشیدی می‌باشند.
لایه F۲ در ارتباط با كشنده‌های خورشیدی‌ـ قمری و اثر میدان مغناطیسی زمین، آنومالی‌های بسیاری را نشان می‌دهد. تغییرات كوتاه مدت از پراكندگی و تمركز در این لایه، دقیقاً وابسته به طوفان‌های مغناطیسی است كه بنام طوفان‌های یونسفری نامیده می‌شود.
۹- اگزوسفر : در ارتفاع بیش از ۳۰۰ كیلومتری از زمین و در ورای یونسفر منطقه‌ایی كه جاذبه زمین نیروی چندانی ندارد. لایه‌ای از گازها وجود دارد كه بنام اگزوسفر نامیده می‌شود. در اینجا اتمهای اكسیژن و هلیوم اتمسفر رقیقی را تشكیل می‌دهند. هلیوم خنثی و اتم های هیدروژن كه دارای وزن‌های اتمی پایینی هستند می‌توانند فرار كنند.
هیدروژن با تجزیه بخار آب و متان از نزدیكی مزوپوز جایگزین می‌شود. در حالی كه هلیوم به طریق عمل پرتوهای كیهانی در ازت و از شكستن عناصر پرتوزا در پوسته سطحی زمین به طور آرام ولی مداوم تولید می‌شود.

+ نوشته شده در  سه شنبه 9 مهر1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

در ظرف سمت راست، قطعه یخ تشکیل شده از آب سنگین است که روی آب نمی ایستد!
آب سنگین نوع خاصی از مولکولهای آب است که در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب کلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت کنترل می شود.

با کمک این نوع از آب می توان پلوتونیوم لازم برای سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالای اورانیوم تهیه کرد. از کاربردهای دیگر این آب می توان به استفاده از آن در رآکتورهای هسته ای با سوخت اورانیوم، بعنوان متعادل کننده (Moderator) به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمای رآکتور نام برد.

آب سنگین واژه ای است که معمولا به اکسید هیدروژن سنگین، D2O یا 2H2O اطلاق می شود. هیدروژن سنگین یا دوتریوم (Deuterium) ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به 6400 از اتمهای هیدروژن در طبیعت وجود دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب سبک H2O است.

اتم های دوتریوم ایزوتوپ های سنگینی هستند که بر خلاف هیدروژن معمولی، هسته آنها شامل نوترون نیز هست. جایگزینی هیدروژن با دوتریوم در مولکولهای آب سطح انرژی پیوند های مولکولی را تغییر داده و طبیعتآ خواص متفاوت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را موجب می شود، بطوری که این خواص را در کمتر اکسید ایزوتوپی می توان مشاهده کرد. بعنوان مثال ویسکوزیته (Viscosity) یا به زبان ساده تر چسبندگی آب سنگین به مراتب بیشتر از آب معمولی است.

آب نیمه سنگین
چنانچه در اکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهای هیدروژن به ایزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO) را آب نیمه سنگین می گویند. در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهای آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود. دلیل این امر تبدیل سریع اتم های هیدروژن و دوتریوم بین مولکولهای آب است، مولکول آبی که از 50 درصد هیدروژن معمولی (H) و 50 درصد هیدروژن سنگین(D) تشکیل شده است، در موازنه شیمیایی در حدود 50 درصد HDO و 25 درصد آب (H2O) و 25 درصد D2O خواهد داشت.

نکته قابل توجه آن است که آب سنگین را نباید با با آب سخت که اغلب شامل املاح زیاد است و یا یا آب تریتیوم (T2O or 3H2O) که از ایزوتوپ دیگر هیدروژن تشکیل شده است، اشتباه گرفت. تریتیوم ایزوتوپ دیگری از هیدروژن است که خاصیت رادیواکتیو دارد و بیشتر برای ساخت موادی که از خود نور منتشر می کنند بکار برده می شود.

آب با اکسیژن سنگین
آب با اکسیژن سنگین، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتی در دسترس است ببیشتر برای ردیابی بکار برده می شود. بعنوان مثال با جایگزین کردن این آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یکی از عضوهای بدن می توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب این عضو را بررسی کرد.

این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمایی و بیولوژیکی خاصی ندارد برای همین به آن آب سنگین گفته نمی شود. ممکن است اکسیژن در آنها بصورت ایزوتوپهای O17 نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیکی این آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

تاریخچه
هارولد یوری (Harold Urey , 1893-1981، شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال 1934 جایزه نوبل در شیمی گرفت.) در سال 1931 ایزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعد ها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.

همچنین در سال 1933، گیلبرت نیوتن لوئیس (Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی) استاد هارولد یوری توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الکترولیز بوجود آورد.

اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال 1934 توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی (Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.
+ نوشته شده در  جمعه 18 مرداد1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
طيف سنج جرمي اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونه‌ای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر می‌توانند ایزوتوپ داشته باشند. -------------------------------------------------------------------------------- تاريخچه اصول طيف سنجي جرمي ، جلوتر از هر يك از تكنيكهاي دستگاهي ديگر ، بنا نهاده شده است. تاريخ پايه گذاري اصول اساسي آن به سال 1898 بر مي‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" براي تشريح وجود نئون-22 در نمونه‌اي از نئون-20 از طيف جرمي استفاده نمود و ثابت كرد كه عناصر مي‌توانند ايزوتوپ داشته باشند. تا جايي كه مي‌دانيم، قديميترين طيف سنج جرمي در سال 1918 ساخته شد. اما روش طيف سنجي جرمي تا همين اواخر كه دستگاههاي دقيق ارزاني در دسترس قرار گرفتند، هنوز مورد استفاده چنداني نداشت. اين تكنيك با پيدايش دستگاههاي تجاري كه بسادگي تعمير و نگهداري مي‌شوند و با توجه به مناسب بودن قيمت آنها براي بيشتر آزمايشگاههاي صنعتي و آموزشي و نيز بالا بودن قدرت تجزيه و تفكيك ، در مطالعه تعيين ساختمان تركيبات از اهميت بسياري برخوردار گشته است. اصول طيف سنجي جرمي به بيان ساده ، طيف سنج جرمي سه عمل اساسي را انجام مي‌دهد: مولكولها توسط جراياناتي از الكترونهاي پرانرژي بمباران شده و بعضي از مولكولها به يونهاي مربوطه تبديل مي‌گردند. سپس يونها در يك ميدان الكتريكي شتاب داده مي‌شوند. يونهاي شتاب داده شده بسته به نسبت بار/جرم آنها در يك ميدان مغناطيسي يا الكتريكي جدا مي‌گردند. يونهاي داراي نسبت بار/جرم مشخص و معين توسط بخشي از دستگاه كه در اثر برخورد يونها به آن ، قادر به شمارش آنها است، آشكار مي‌گردند. نتايج داده شده خروجي توسط آشكار كننده بزرگ شده و به ثبات داده مي‌شوند. علامت يا نقشي كه از ثبات حاصل مي‌گردد يك طيف جرمي است، نموداري از تعداد ذرات آشكار شده بر حسب تابعي از نسبت بار/جرم. دستگاه طيف سنج جرمي هنگامي كه هر يك از عمليات را بدقت مورد بررسي قرار دهيم، خواهيم ديد كه طيف سنج جرمي واقعا پيچيده‌تر از آن چيزي است كه در بالا شرح داده شد. سيستم ورودي نمونه قبل از تشكيل يونها بايد راهي پيدا كرد تا بتوان جرياني از مولكولها را به محفظه يونيزاسيون كه عمل يونيزه شدن در آن انجام مي‌گيرد، روانه ساخت. يك سيستم ورودي نمونه براي ايجاد چنين جرياني از مولكولها بكار برده مي‌شود. نمونه‌هايي كه با طيف سنجي جرمي مورد مطالعه قرار مي‌گيرند، مي‌توانند به حالت گاز ، مايع يا جامد باشند. در اين روش بايد از وسايلي استفاده كرد تا مقدار كافي از نمونه را به حالت بخار در آورده ، سپس جرياني از مولكولها روانه محفظه يونيزاسيون شوند. در مورد گازها ، ماده ، خود به حالت بخار وجود دارد. پس ، از سيستم ورودي ساده‌اي مي‌توان استفاده كرد. اين سيستم تحت خلاء بوده، بطوري كه محفظه يونيزاسيون در فشاري پايينتر از سيستم ورودي نمونه قرار دارد. روزنه مولكولي نمونه به انبار بزرگتري رفته كه از آن ، مولكولهاي بخار به محفظه يونيزاسيون مي‌روند. براي اطمينان از اينكه جريان يكنواختي از مولكولها به محفظه يونيزاسيون وارد مي‌شود، قبل از ورود ، بخار از ميان سوراخ كوچكي كه "روزنه مولكولي" خوانده مي‌شود، عبور مي‌كند. همين سيستم براي مايعات و جامدات فرار نيز بكار برده مي‌شود. براي مواد با فراريت كم ، مي‌توان سيستم را به گونه‌اي طراحي كرد كه در يك اجاق يا تنور قرار گيرد تا در اثر گرم كردن نمونه ، فشار بخار بيشتري حاصل گردد. بايد مراقب بود كه حرارت زياد باعث تخريب ماده نگردد. در مورد مواد جامد نسبتا غير فرار ، روش مستقيمي را مي‌توان بكار برد. نمونه در نوك ميله‌اي قرار داده مي‌شود و سپس از يك شير خلاء ، وارد محفظه يونيزاسيون مي‌گردد. نمونه در فاصله بسيار نزديكي از پرتو يونيزه كننده الكترونها قرار مي‌گيرد. سپس آن ميله ، گرم شده و توليد بخاري از نمونه را كرده تا در مجاورت پرتو الكترونها بيرون رانده شوند. چنين سيستمي را مي‌توان براي مطالعه نمونه‌اي از مولكولهايي كه فشار بخار آنها در درجه حرارت اتاق كمتر از 9 - 10 ميليمتر جيوه است، بكار برد. محفظه يونيزاسيون هنگامي كه جريان مولكولهاي نمونه وارد محفظه يونيزاسيون گشت ، توسط پرتوي از الكترونهاي پرانرژي بمباران مي‌شود. در اين فرآيند ، مولكولها به يونهاي مربوطه تبديل گشته و سپس در يك ميدان الكتريكي شتاب داده مي‌شوند. در محفظه يونيزاسيون پرتو الكترونهاي پرانرژي از يك "سيم باريك" گرم شده ساطع مي‌شوند. اين سيم باريك تا چند هزار درجه سلسيوس گرم مي‌شود. به هنگام كار در شرايطي معمولي ، الكترونها داراي انرژي معادل 70 ميكرون - ولت هستند. اين الكترونهاي پرانرژي با مولكولهايي كه از سيستم نمونه وارد شده‌اند، برخورد كرده و با برداشتن الكترون از آن مولكولها ، آنها را يونيزه كرده و به يونهاي مثبت تبديل مي‌كنند. يك "صفحه دافع" كه پتانسيل الكتريكي مثبتي دارد، يونهاي جديد را به طرف دسته‌اي از "صفحات شتاب دهنده" هدايت مي‌كند. اختلاف پتانسيل زيادي (حدود 1 تا 10 كيلو ولت) از اين صفحات شتاب دهنده عبور داده مي‌شود كه اين عمل ، پرتوي از يونهاي مثبت سريع را توليد مي‌كند. اين يونها توسط يك يا چند "شكاف متمركز كننده" به طرف يك پرتو يكنواخت هدايت مي‌شوند. بسياري از مولكولهاي نمونه به هيچ وجه يونيزه نمي‌شوند. اين مولكولها بطور مداوم توسط مكنده‌ها يا پمپهاي خلا كه به محفظه يونيزاسيون متصل نيستند، خارج مي‌گردند. بعضي از اين مولكولها از طريق جذب الكترون به يونهاي منفي تبديل مي‌شوند. اين يونهاي منفي توسط صفحه دافع جذب مي‌گردند. ممكن است كه بخش كوچكي از يونهاي تشكيل شده بيش از يك بار داشته باشند، (از دست دادن بيش از يك الكترون) اينها مانند يونهاي مثبت تك ظرفيتي ، شتاب داده مي‌شوند. پتانسيل يونيزاسيون انرژي لازم براي برداشتن يك الكترون از يك اتم يا مولكول ، پتانسيل يونيزاسيون آن است. بسياري از تركيبات آلي داراي پتانسيل يونيزاسيوني بين 8 تا 15 الكترون ولت هستند. اما اگر پرتو الكترونهايي كه به مولكولها برخورد مي‌كند، پتانسيلي معادل 50 تا 70 الكترون ولت نداشته باشد، قادر به ايجاد يونهاي زيادي نخواهد بود. براي ايجاد يك طيف جرمي ، الكترونهايي با اين ميزان انرژي براي يونيزه كردن نمونه بكار برده مي‌شوند. تجزيه گر جرمي پس از گذر كردن از محفظه يونيزاسيون ، پرتو يونها از درون يك ناحيه كوتاه فاقد ميدان عبور مي‌كند. سپس آن پرتو ، وارد "تجزيه گر جرمي" شده كه در آنجا ، يونها بر حسب نسبت بار/جرم آنها جدا مي‌شوند. انرژي جنبشي يك يون شتاب داده شده برابر است با: 12mv2=ev كه m جرم يون ، v سرعت يون ، e بار يون و V اختلاف پتانسيل صفحات شتاب دهنده يون است. در حضور يك ميدان مغناطيسي ، يك ذره باردار مسير منحني شكلي را خواهد داشت. معادله‌اي كه شعاع اين مسير منحني شكل را نشان مي‌دهد به صورت زير است: (r =MV)/eH كه r شعاع انحناي مسير و H قدرت ميدان مغناطيسي است. اگر اين دو معادله را براي حذف عبارت سرعت تركيب كنيم، خواهيم داشت: اين معادله مهمي است كه رفتار و عمل يك يون را در بخش تجزيه‌گر جرمي يك طيف سنج جرمي توجيه مي‌كند. طيف سنج جرمي تجزيه گر جرمي و قدرت تفكيك از معادله فوق چنين بر مي‌آيد كه هر قدر ، مقدار m/e بزرگتر باشد، شعاع انحناي مسير نيز بزرگتر خواهد بود. لوله تجزيه‌گر دستگاه طوري ساخته شده است كه داراي شعاع انحناي ثابتي است. ذره‌اي كه نسبت m/e صحيحي داشته باشد، قادر خواهد بود تا طول لوله تجزيه‌گر منحني شكل را طي كرده ، به آشكار كننده نمي‌رسند. مسلما اگر دستگاه ، يونهايي را كه جرم بخصوصي دارند، نشان دهد. اين روش چندان جالب نخواهد بود. بنابراين بطور مداوم ، ولتاژ شتاب دهنده يا قدرت ميدان مغناطيسي تغيير يافته تا بتوان كليه يونهايي كه در محفظه يونيزاسيون توليد گشته‌اند را آشكار ساخت. اثري كه از آشكار كننده حاصل مي‌گردد، بصورت طرحي است كه تعداد يونها را بر حسب مقدار m/e آنها رسم مي‌كند. فاكتور مهمي كه بايد در يك طيف سنج جرمي در نظر گرفتن قدرت تفكيك آن است. قدرت تفكيك بر طبق رابطه زير تعريف مي‌شود: (R=M)/M كه R قدرت تفكيك ، M جرم ذره و M∆ اختلاف جرم بين يك ذره با جرم M و ذره بعدي با جرم بيشتر است كه مي‌تواند توسط دستگاه تفكيك گردد. دستگاههايي كه قدرت تفكيك ضعيفي دارند، مقدار R آنها حداكثر 2000 در بعضي مواقع قدرت تفكيكي به ميزان پنج تا ده برابر مقدار فوق مورد نياز است. آشكار كننده آشكار كننده بسياري از دستگاهها ، شامل يك شمارشگر است كه جريان توليدي آن متناسب با تعداد يونهايي است كه به آن برخورد مي‌كند. با استفاده از مدارهاي الكترون افزاينده مي‌توان آن قدر دقيق اين جريان را اندازه گرفت كه جريان حاصل از برخورد فقط يك يون به آشكار كننده اندازه ‌گيري شود. ثبات آشكار كننده سيگنال توليد شده از آشكار كننده به يك ثبات داده مي‌شود كه اين ثبات خود طيف جرمي را ايجاد مي‌نمايد. در دستگاههاي جديد ، خروجي آشكار كننده از طريق يك سطح مشترك به رايانه متصل است. رايانه قادر به ذخيره اطلاعات بوده و خروجي را به هر دو صورت جدولي و گرافيكي در مي‌آورد. دست آخر داده‌ها با طيفهاي استاندارد ذخيره شده موجود در رايانه مقايسه مي‌گردد. در دستگاهها قديميتر ، جريان الكتروني حاصل از آشكار كننده به يك سري از پنج گالوانومتر با حساسيتهاي متفاوت داده مي‌شود. پرتو نوري كه به آينه‌هاي متصل به گالوانومترها برخورد مي‌كند و به يك صفحه حساس به نور منعكس مي‌گردد. بدين طريق يك طيف جرمي با پنج نقش بطور همزمان ، هر يك با حساسيتي متفاوت ايجاد مي‌گردد. در حالي كه هنوز دستگاه قويترين قله‌ها را در صفحه طيف نگاه مي‌دارد، با استفاده از اين پنج نقش ثبت ضعيفترين قله‌ها نيز ممكن مي‌گردد. منبع: هوپا
+ نوشته شده در  سه شنبه 4 تیر1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

در این مقاله، تمامی مطالب مربوط به دیوار صوتی و چگونگی شکست آن و موارد مرتبط بررسی و مطالعه خواهند شد.

mgn-physic.coo.ir

در اعصار آغازین دوران هوانوردی ابتدایی، هواپیما ها بیشتر با سرعت های بسیار پایین نسبت به هواپیما های امروزی پرواز می کردند که حتی به بیشتر از ۳۰۰ کیلومتر در ساعت نمی رسید؛ در حالی که چنین سرعتی، سرعت مطلوب برای تیک آف یا برخاست یک هواپیمای جنگنده امروزی است و رسیدن به چنین سرعتی، ابداً مستلزم تلاش بسیار و فشار آوردن بیش از حد به موتور نمی باشد.
اما رفته رفته، سرعت هواپیما ها حتی با موتورهای پیستونی به گاه بالای ۶۵۰ کیلومتر بر ساعت رسیده و از آن زمان بود که دانشمندان علوم آیرودینامیک دریافتند که با افزایش سرعت، به تدریج میزان پسا افزایش پیدا کرده و در سرعت معینی، دیگر هواپیما قادر به سرعت گرفتن نبوده، گاه نیز استال می شوند.

در آن زمان، علت این موضوع بدین گونه بیان شد که با افزایش سرعت، به تدریج سرعت گردش انتها یا نوک پره های پروانه ی موتور، به سرعت صوت نزدیک شده و سرانجام در حداکثر سرعت یک هواپیمای پیستونی که حدود ۹۵۰ کیلومتر می باشد، سرعت انتهای پره ها از سرعت صوت گذشته و پسا یا درگ بسیاری ایجاد می شود که خود مانع سرعت گرفتن بیشتر هواپیماست.
در چنین سرعت هایی، پروانه موتور هواپیماهای پیستونی، نه تنها تراست یا نیروی کشش تولید نمی کند، بلکه در اثر سرعت بسیار زیاد، تبدیل به یک دیسک یا دایره توپر چرخنده می شود که جز ایجاد درگ و پسا، کار دیگری انجام نمی دهد.
آیرودینامیست های آن زمان این حد را یک محدوده سرعت یا همان دیوار صوتی در نظر گرفته و بسیاری از آنان نیز بر این عقیده بودند که گذشتن از دیوار صوتی و پشت سر گذاشتن آن، کاریست غیر ممکن؛ اما با ورود به عصر جت و پیشرفت علم آیرودینامیک، همه ما شاهد هستیم که این کار برای جنگنده های امروزی کاری بس سهل و آسان است.

حال، پس بررسی تاریخچه آن، بهتر است به اصل موضوع بپردازیم و نخست، ببینیم که خصوصیات صوت و دیوار صوتی چیست و چرا گذر از آن نیازمند قدرت و کشش و توانایی زیادی است.

صوت، در شرایط عادی (دما، فشار و … معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل ۳۳۲ متر بر ثانیه یا ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت می باشد که این سرعت، با افزایش ارتفاع و کاهش فشار و تراکم هوا، کاهش یافته و در ارتفاعات بالاتر، صوت فواصل را با سرعت کمتری می پیماید.

این مسئله بدین صورت است که صوت همانطور که می دانیم، از طریق ضربات ملکول های هوا به یکدیگر و انتقال انرژی آن ها فضا را طی می کند و هرچه تعداد مولکول ها در یک حجم معین بیشتر باشند، انتقال انرژی زودتر صورت پذیرفته و صوت با سرعت بیشتری انتقال می یابد؛ چنانکه سرعت صوت در مایعات بیشتر از هوا و در جامدات بسیار بیشتر از مایعات و هوا و معادل ۶۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است. پس در نتیجه افزایش ارتفاع، تعداد ملکول ها در یک حجم معین کاهش یافته و صوت با سرعت کمتری فضا را می پیماید.
دیوار صوتی، شیئی فیزیکی و قابل روئیت نیست؛ بلکه، به دلیل اینکه گذشتن از سرعت صوت نیازمند توان بسیار بالای موتور و آیرودینامیک بسیار خوب می باشد، این حد را یک مانع برای رسیدن به سرعت های بالاتر دانسته و از آن به نام دیوار صوتی یاد می کنند.
عدد ماخ، در حقیقت همان نسبت سرعت شی پرنده یا همان هواپیما به سرعت صوت محیط است که به احترام دانشمندی آلمانی که برای اولین بار چنین مقیاسی را در نظر گرفت، آن را «ماخ» نام نهادند. پس عدد ماخ، کمیتی متغیر است و بسته به خصوصیات هوا مانند دما و فشار، تغییر کرده و کاهش یا افزایش می یابد.

اما حال که با عدد ماخ آشنا شدیم، به مهمترین و اصلی ترین عامل ایجاد دیوار صوتی یعنی همان «امواج ضربه ای یا Shockwaves» پرداخته و دلیل ایجاد درگ و پسای زیاد را در سرعت های نزدیک سرعت صوت، بررسی خواهیم کرد.

امواج ضربه ای یا شاک ویو ها، در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می تواند به لایه های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید.
برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته می شود، موج های در آب به وجود می آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه ای از ملکول های آب است که قادر به انتقال به لایه های دیگر نیز می باشد، و امواج ضربه ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آن ها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل می شوند.
در سرعت های نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶% در می رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعت ها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، همین مسئله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را بر هم می زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت می کنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور می شوند. اما کم کم، با نزدیک شدن به سرعت های ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم می شوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می یابد.
در چنین سرعت هایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می رسد، گرچه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید می کنند، که همین مسئله گذر از دیوار صوتی را مشکل می نماید.
به سرعتی که در آن حداقل یکی از سطوح هواپیما به سرعت صوت رسیده باشد،( گرچه این پدیده در مورد خود هواپیما صادق نباشد)، عدد ماخ بحرانی یا Critical Mach Number می گويند.
عدد ماخ بحرانی را می توان به سرعتی که نمودار پسا در مقابل سرعت سیر صعودی می گیرد، نیز تعریف نمود. در این سرعت، فرامین هواپیما کم کم شروع به درست جواب ندادن کرده و حالتی شبیه به کوبیدن بر روی بال توسط امواج ضربه ای به وجود می آید که با گذر از دیوار صوتی، فرامین هواپیما به حالت طبیعی خود باز می گردند.
بنابراین، در سرعتی که هواپیما به عدد ماخ بحرانی خویش می رسد، پسا به دلیل ایجاد امواج ضربه ای به طور قابل توجهی افزایش می یابد، پس، باید تلاش بر آن باشد تا عدد ماخ بحرانی هر چه بیشتر با بهبود ویژگی های آیرودینامیکی افزایش یابد، چون اگر این اتفاق در سرعت های پایین تر رخ دهد، هواپیما نیز باید از سرعت پایین تری جدال با افزایش پسا را شروع کند.

+ نوشته شده در  دوشنبه 9 اردیبهشت1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
برای نخستین بار در یک سیاره فراخورشیدی مولکول‌های آلی – به شکل متان- کشف شدند. این سیاره‌ی غول پیکر آنقدر به ستاره‌ی مادر نزدیک است که متان تحت این شرایط نمی‌تواند نشانه‌ای از حیات باشد، اما به هر حال این کشف باعث امیدواری است تا منجمان روزی بتوانند موفق به تحلیل جو سرزمین‌های زمین‌گون شوند.

تصویری هنری از یک سیاره‌ی فراخورشیدی سوزان

دو منجم از موسسه «کلتک» آمریکا و یک منجم از دانشگاه لندن با استفاده از تلسکوپ فضایی «هابل»(HST) به رصد سیاره‌ی غول پیکر« HD ۱۸۹۷۳۳b » پرداختند. این سیاره کمی سنگین‌‌تر از مشتری است و در فاصله‌ی ۶۳ سال نوری از زمین قرار دارد.

از آنجا که این سیاره از زاویه‌ی دید ناظر زمینی از مقابل ستاره‌ی مادرش عبور می‌کند، لذا مقداری از نور ستاره بطور تناوبی توسط جو سیاره فیلتر می‌شود، بدین معنی که عناصر شیمیایی جو آن، بعضی طول موج‌های خاص از نور ستاره را جذب می‌کنند.

مشاهدات انجام شده توسط این منجمان ضمن تایید کشف اولیه‌ی بخار آب، وجود گاز متان را نیز آشکار کرده است.

به خاطر اینکه سیاره‌ی HD ۱۸۹۷۳۳b با فاصله‌ای معادل ۱/۰ (یک دهم) فاصله‌ی عطارد از خورشید (حدود ۸/۵ میلیون کیلومتر) بسیار نزدیک به ستاره‌ی مادر گردش می‌کند، لذا این سیاره بسیار داغ بوده و دمای جو آن حدود ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد است.

«سارا سیگر»(Sara Seager) از MIT که خود در این پژوهش شرکت نداشته است، می گوید:" این کشف بسیار شگفت انگیز است. وقتی دما تا این حد زیاد باشد، کربن در این شرایط بایستی عمدتا به شکل مونوکسیدکربن (CO) وجود داشته باشد نه متان".

عده‌ای معتقدند که بعضی فرآیندهای شیمیایی که شاید هنوز بطور کامل برای ما مشخص نشده‌اند، باعث متمركز شدن متان در بخش‌هاي سردتر جو و يا مستقيما باعث توليد بيشتر متان شده باشند. در این رابطه سارا سیگر معتقد است که وجود متان ممکن است به این معنا باشد که این سیاره احتمالا غنی از کربن است.

چنین ترکیبی از وجود آب و مولکول‌های آلی در جایی با شرایط جوی بهتر (نسبت به سیاره‌ای با چنین جو سوزاننده‌ای)، می‌تواند نوید بخش حیات در جایی غیر از این کره‌ی خاکی باشد.

منبع : نيوساينتيست

+ نوشته شده در  شنبه 17 فروردین1387ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
شبيه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که احتمال دارد در اثر برخورد اجسام بزرگ به عطارد، شهاب‌سنگ‌هایی از سطح اين سیاره به زمين برسد.

 

شهاب سنگ‌هایی از ماه و مریخ٬ نمونه‌های سنگی رایگانی از دنیاهای دیگر را در اختیار دانشمندان علوم شهاب سنگی و سیاره شناسان قرار می‌دهد. اکنون به گفته‌ی این دانشمندان می‌توان از عطارد نیز انتظار شهاب سنگ‌هایی را داشت.

نمونه‌اي از شهابسنگ‌هاي مشکوک عطاردي که در شمال آفريقا کشف شده‌اند.

«برت گلدمن» (Brette Gladman) و «جیمی کافی» (Jaime Coffey) از دانشگاه بریتیش کلمبیا٬ ونکوور، شبیه سازی‌هایی کامپیوتری از برخورد سیارک‌ها و دنباله‌دارها به درونی‌ترین سیاره‌ی منظومه شمسی و پرتاب خرده سنگ‌هایی به فضا را رهبری کردند. تا پیش از این فرض بر این بوده است که سنگ‌های جداشده از عطارد با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت فرار سیاره -۲/۴ کیلومتر بر ثانیه- از آن نخواهند گریخت و این سرعت برای دور شدن از خورشید و پیش رفتن به سوی زمین بسیار کند است.

گلدمن گفت:" از آنجا که شرایط برخوردی عطارد با هر جای دیگر بسیار متفاوت است٬ برخی از فرضیه‌های پیشین اشتباه بوده‌اند". درونی‌ترین سیاره، با سرعت متوسط ۴۸ کیلومتر بر ثانیه در فضا حرکت می‌کند. علاوه بر این سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که مدار عطارد را قطع می‌کنند با سرعت زیادی حرکت می‌کنند. بنابراین اجسامی که به این سیاره برخورد می‌کنند، سرعتی معادل ۵ تا ۱۵ برابر سرعت فرار این سیاره به آن دارند و پرتابه‌های حاصل از برخورد بسیار سریع‌تر از آنچه که فرض می‌شد از سطح پرتاب می‌شوند.

محاسبات جدید نشان داده است که بیش از ۵ درصد خرده سنگ‌های پر سرعتی که از عطارد می‌آیند٬ به زمین می‌رسند که این مقدار بین یک سوم تا نیمی از میزانی است که از مریخ به زمین می‌رسد. گلدمن اشاره کرد که تعدادی از نمونه‌های عطارد باید پیش‌تر در میان مجموعه شهاب سنگ‌های سرتاسر دنیا موجود باشد.

اما چگونه می‌توانیم تشخیص دهیم که شهاب سنگی از عطارد است؟

برخی از سیاره شناسان نوعی نادر از شهاب سنگ‌ها به نام «انگریت»(angrites) را انتخاب مناسبی می‌دانند. گلدمن افزود:" دانشمندان برای مرتبط ساختن شهاب سنگ‌های مشکوک به این سیاره، به اطلاعات بیشتری از ساختار سطح سیاره عطارد نیاز دارند."

خوشبختانه فضاپیمای «مسنجر» بررسی این سیاره را آغاز کرده است. مسنجر ماه گذشته از فراز این سیاره عبور کرد و در سال ۲۰۱۱ به مداری به گرد آن خواهد رفت. این فضاپیما اطلاعاتی را تهیه خواهد کرد که به کمک آن می‌توان وجود شهاب سنگ‌های عطاردی را تایید یا رد کرد.

منبع: اسکای اند تلسکوپ

+ نوشته شده در  دوشنبه 13 اسفند1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
  

عكس كلوين

 در سال 1824 ميلادي ، ويليام تامسون،  که بيشتر با نام لرد کلوين مشهور است، ديده به جهان گشود .

او رياضيدان و فيزيکدان و مهندس ايرلندي - اسکاتلندي و يکي از پيشگامان مهم علوم طبيعي در قرن نوزدهم بود و در ايرلند متولد شد.

پدرش استاد رياضي دانشگاه گلاسکو بود و ويليام هم از 10 سالگي، تحصيل در دانشگاه گلاسکو را شروع کرد. ويليام تامسون خيلي زود به رياضيات و مباني فيزيک علاقه مند شد و مقاله هايي درباره حرکت اجسام نوشت .

وي تحقيقات جامعي نيز درمبحث حرارت و برق انجام داد و درانتقال پيام با سيمهاي زيردريايي اصلاحاتي به عمل آورد. اين دانشمند انگليسي سرانجام تلگراف زيردريايي را كشف كرد.

کلوين در حوزه زمين شناسي هم نظريه هايي داده است و به خاطر اعتقادش به مسيحيت، خلقت‌گرا به حساب مي آمد. او با کمک دانسته‌هايش در ترموديناميک توانسته بود عمر خورشيد و همچنين زمين را تخمين بزند. با انتشار کتاب منشأ انواع ، داروين ، به مخالفت با آن پرداخت و معتقد بود که عمر خورشيد (برابر آنچه که او تخمين زده بود) کمتر از آن است که براي درستي نظريه تکامل لازم است.

بعدها اگرچه در گفتگوهاي خصوصي به نادرستي تخمين خود معترف بود، اما همچنان با نظريه تکامل ، که داروين مطرح کرده بود ، مخالف ماند.

لرد کلوين در سال 1865 ميلادي انرژي جنبشي را معرفي نمود . وي تحقيقات مفصلي را درباره حرارت انجام داده است به همين دليل درجه بندي سنجش دما و حرارت بنام اين دانشمند، نامگذاري شده است.

انديشه استفاده از اتم بعنوان ساعت، نخستين بار در سال 1879 توسط او مطرح شد. وي اظهار داشت براي اندازه گيري فاصله زماني، اتم از هر چيزي بهتر است. اما در زمان کلوين ساختار اتم و ترازهاي انرژي اتمي هنوز مورد توجه نبود.

همچنين لرد کلوين بيان کرد که پائين ترين دماي ممکن صفر مطلق است . وي پيشنهاد مقياس دماي مطلق را بيان نمود و بخاطر همين نظريه معروف است. اين واحد اندازه‌گيري دما که مستقل از خواص فيزيکي ماده است، به افتخار او، مقياس دماي کلوين، نام گرفته است. در اين سيستم اندازه‌گيري، صفر کلوين، پايين ترين دماي ممکن است که با هيچ فرايند فيزيکي نمي توان به آن رسيد، اما مي توان به آن نزديک شد.

کلوين تا زمان مرگ اش در 1907 جوايز و افتخارات زيادي مانند نشان شواليه را از آنِ خود کرد. اما مهم ترين آن ها گرفتن لقب اشرافي لرد کلوين بود. کلوين، نام رودخانه اي است که از زمين هاي دانشگاه گلاسکو رد مي شود.

البته او به انجام پیش بینی نادرست هم مشهور است به طور مثال گفته بود : پرواز کردن با وسیله ای که سنگین تر از هوا است ممکن نیست.

 منبع: تبیان                                                    

+ نوشته شده در  دوشنبه 29 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

 ۷) اين سوالهاي من از كجا مي‌آيند؟

 
 هوشمندي و آگاهي انسانها از كجا مي‌آيد؟ چرا برخي الگوها و صفحات سلولي الكتريكي مانند صفحات سلولي در مغز، داراي احساس و انديشه هستند در حالي كه برخي ديگر از اين صفحات مانند سلولهاي سراسري در دستگاه گوارش يا دستگاه تنفسي احتمالاً چنين احساساتي را ندارند؟ يا از سوي ديگر، چگونه مي‌شود كه مفاهيم انتزاعي و غيرجسماني مانند تفكرات يا آرزوها مي‌توانند الكترونها و يون‌ها را به سمت مغز حركت دهند و دستگاه حركت فيزيكي بدن را تحريك نمايند؟
 يا آيا اين سوالات فقط مغلطه‌ي بي‌معنا و بي‌مورد مفاهيم هستند؟ آيا فيزيكدانها اين سوالات را به راحتي پاسخ مي‌دهند؟ عده‌يي فكر مي‌كنند كه اين سوالها براي فيزيكدانها، به آساني پاسخ داده مي‌شوند. ارتباط دادن جهان مادي و جهان معنوي، چيزي است كه اكثر فيزيكدانها از آن اجتناب و دوري مي‌كنند. اما اگر فيزيك مدعي باشد كه يك علم جهان‌شمول و عمومي است، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه آگاهي و معرفت علمي، تعريفي عام و تلفيقي از هر دوي اين مفاهيم است.
 مكانيك كوانتومي به عنوان يك كليد در اين زمينه شناخته شده است. بيشتر به اين دليل كه ناظر بيروني، نقشي اساسي در تعريف و تعبير سيستمهاي كوانتومي بازي مي‌كند. اما هنوز راه زيادي مانده تا اين موضوع روشن شود كه تاثيرات كوانتومي مي‌تواند به كل دستگاه و مجموعه‌ي نورونها و سلولهاي عصبي برسد يا نه.
 شايد كليد رسيدن به پاسخ، رجوع كردن به تعريف زندگي است. هيچ كس نمي‌داند كه دقيقاً چگونه، كجا و چه زماني، حيات شروع شد. شايد تلفيقي از مواد شيميايي بي‌جان، در ابتدا منجر به تشكيل شدن بدن يك موجود زنده شد. به نظر نمي‌رسد كه اين اتفاق به شكل آني و لحظه‌يي و در يك مرحله افتاده باشد و بي‌هيچ گفت‌وگويي، مي‌توان ادعا كرد كه يك فرآيند فيزيكي پيچيده و طولاني طي شده اما هنوز مشخص نيست كه اين سير تكامل حيات، از مشكلات و مسايلي است كه بايد در حوزه‌ي فيزيك بررسي شود يا نه.
 گاهي اوقات ادعا مي‌شود كه زندگي بر پايه‌ي قانونهاي فيزيكي نوشته شده است. البته اين مساله درست است كه اگر اين قوانين اندكي متفاوت بودند، زندگي به طور كلي دگرگون مي‌شد اما هيچ چيزي در اين قانونهاي شناخته شده وجود ندارد كه جسم يا مفهومي را به ساماندهي در زندگي مجبور كند. اگر قانون حيات نيز در طبيعت وجود داشته باشد، نمي‌توان در لابه‌لاي قانونهاي فيزيكي آن را يافت كه خاستگاهش، نظرياتي چون تئوري اطلاعات و... است. علاوه بر اينها، يك سلول زنده، نوعي از ماده‌ي ناشناخته و جادويي نيست كه يك سيستم و نظام بسيار پيچيده‌ي پردازش و تكرار اطلاعات است.
 قوانين حاكم بر تئوري اطلاعات يا تئوري پيچيدگي، همچنان مورد استفاده هستند. در سطح مشابه و از سوي ديگر، همانطور كه اروين شرودينگر در دهه‌ي ۱۹۲۰ ادعا كرده بود، مكانيك كوانتومي نيز نقش مهمي در تاريخچه‌ي حيات بازي مي‌كند.
 هرچند كه قوانين مربوط به پردازش كوانتومي اطلاعات، به شكل قابل ملاحظه‌يي با سيستمهاي كلاسيك بيولوژيك تفاوت دارند اما مي‌توانند كليدي براي حل اين مشكلات و پاسخ به اين سوالها باشن

+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

۶) جهان هستي از چه چيز ساخته شده است؟


 دريغ و افسوس كه اين سردرگمي همچنان ادامه دارد. فيزيكدانها دقيقاً نمي‌دانند و مطمئن نيستند كه آنجا چه چيزهايي هست. در نجوم اينگونه مطرح مي‌شود كه آنچه شما مي‌بينيد، دقيقاً آنچه نيست كه وجود دارد. ستاره‌ها، سياره‌ها و توده‌هاي غبار موجود در فضا از اتم‌هاي معمولي تشكيل شده‌اند. اما براي هر گرم از اجرام معمولي در جهان هستي، چندين گرم اجرام ناديده و ناشناخته وجود دارد.
 ما اين را از نوع حركت ستاره‌ها مي‌دانيم. كهكشان راه شيري بيش از حد تند مي‌چرخد و اين براي نيروي جاذبه ايجاد مشكل مي‌كند كه همه‌ي اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ي بر روي آن را نگاه دارد. ستاره‌هاي اطراف نيز اگر مقدار زيادي از اجرام و اجسام فضايي در اطرافشان در حال كشيده شدن نبودند، حتماً سقوط مي‌كردند. كهكشانهاي ديگر نيز همين‌گونه اند. حجم زيادي از مواد و اجرام ناديده و ناشناس در بين كهكشانها وجود دارند كه آنها را به دسته‌هاي در حال جنب و جوش و آسياب كردن تبديل مي‌كنند.
 اگر جهان هستي را يك كل در نظر بگيريم، آنگونه كه گسترش پيدا مي‌كند و پس‌زمينه‌ي كهكشاني در حال ساطع كردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهاي در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) يعني همه‌ي اجزاي ظاهري و قابل رويت جهان هستي، به وجود يك اصل فراگير و نافذ اشاره مي‌كنند، يعني جهان پنهان هستي.
 تئوريهاي اين‌چنيني در مورد ماهيت ماده يا "جرم تاريك" باز هم وجود دارند. از دسته‌هاي بزرگ سياهچاله‌هاي فضايي گرفته تا ذرات ريز تجزيه شده‌ بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در اين مورد، سه ايده‌ي اصلي وجود دارد. نخستين ايده، نظريه‌ي "انرژي تاريك" است كه مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شكل يكسان و يكنواخت پراكنده شده‌اند، رفتار مي‌كند. مشاهدات به ما نشان مي‌دهد كه اين اجرام مي‌توانند بيش از دو سوم كل مواد جهان هستي را تشكيل دهند. نظريه‌ي دوم، نظريه‌ي "اشياي نوراني فشرده و حجيم" معروف به MACHO است. اشيايي مانند كوتوله‌هاي قهوه‌يي فضايي! فضانوردان، برخي از آنها را كشف كرده‌اند اما براي تشكيل دادن باقي‌مانده‌ي جهان هستي، اين اشيا بسيار ناچيز هستند.
 در نهايت، اجزا و ذرات ريز زيراتمي مانند نوترونها را داريم. اين اجرام روان و سيال به سختي با ديگر اجرام و مواد تعامل مي‌كنند و بسيار گنگ و نامعلوم به نظر مي‌رسد كه آيا آنها به كره‌ي زمين هم وارد مي‌شوند يا نه. تعداد بسيار زيادي از آنها وجود دارند كه شايد هر گروه يك ميليارد نوتروني از آنها، فقط به اندازه‌ي يك نوترون در برابر تمام مقادير موجود در گيتي به حساب بيايد اما احتمالاً اين ذرات جرم بسيار كمي دارند و بخش كوچك و ناچيزي از مواد و اجرام موجود در جهان را تشكيل مي‌دهند.
 تئوريسين‌ها معتقد به وجود نوع ديگري از ماده‌هاي پرنفوذ هستند كه جرم قابل توجه و فراواني دارند و به عنوان WIMP يا "ذرات حجيم كم‌تعامل" شناخته مي‌شوند و آزمايشها براي به دست آوردن و جمع‌آوري آنها در حال انجام است.
 ايده‌هاي عجيب و هيجان‌انگيز ديگري مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم يا وجود يك جهان ديگر در سايه‌ي كهكشهانهاي شناخته شده نيز مطرح شده‌اند. شايد ماهيت جهان تاريك، مركبي از بسياري چيزها باشد كه بسياري از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند. آنچه كه واضح و مبرهن است اينكه به نظر مي‌رسد اتمهاي معمولي و رايجي كه ما و كره‌ي زمين از آنها ساخته شده‌ايم، تنها بخش كوچكي از كل جرم و ماده‌ي موجود در جهان هستي را شامل مي‌شود كه بخش عمده‌ي آن را ناشناخته‌ها تشكيل مي‌دهند.


+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

۵) آيا ما در يك صافي كهكشاني زندگي مي‌كنيم؟


 سياهچاله‌هاي آشناي كهكشاني همچنان مي‌توانند باعث ايجاد بهت و حيرت براي فيزيكدانهاي تئوريست شوند. يك سياهچاله‌ي فضايي مي‌تواند زماني كه يك ستاره‌ي بزرگ آتش مي‌گيرد و محو مي‌شود، تشكيل گردد. هسته‌ي آن بر اثر جاذبه‌ي دروني فراوان، به دو نيم تقسيم مي‌شود. اگر جسم به لحاظ شكلي، كروي باشد، آنگاه همه‌ي مواد تجزيه‌شده از ريشه با نسبتهاي مساوي به سمت مركز هندسي هسته، ريزش مي‌كنند در نتيجه مقدار ميدان چگالنده و ميدان جاذبه به بي‌نهايت ميل خواهد كرد. تا زماني كه جاذبه، خود را به عنوان تاروپودي از هندسه‌ي مكان – زمان معرفي مي‌كند، ميزان خميدگي و پيچش اين دو بعد يعني زمان و مكان، به بي‌نهايت ميل خواهد كرد و براي زمان – مكان يا هر دوي آنها، يك خط مرز و محدوده خواهد ساخت. رياضيدانها، اين پديده را تكين يا فرديت مي‌نامند.
 هيچ كس نمي‌داند كه از اين فرديت‌ها، چه چيزي حاصل مي‌شود. آيا فضا-زمان، همانجا به پايان خواهد رسيد يا اين فرديتها به از كارافتادگي نظريات ما منجر مي‌شوند؟ اگر زمان – مكان مرز و حدودي داشته باشد، آنگاه پيش‌بيني كردن حاصل آن نيز غيرممكن خواهد بود. از آنجايي كه پيش بيني و فلسفه‌ي جبر و تقدير، پايه‌ي همه‌ي تصاوير علمي و منطقي از جهان حاضر را تشكيل مي‌دهد، فرديتها مي‌توانند پا را از مرزهايي فراتر بگذارند كه علم نمي‌تواند.
 وقتي يك سياهچاله‌ي فضايي، حاصل يك تفرد را در بربگيرد، آن ديگر پوشيده و مستور مي‌شود و ديگر تهديدآميز نيست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضيه‌ي "سانسور فضايي" را مطرح كرد. در اين فرضيه، اعتقاد بر اين بود كه همه‌ي تفردهاي ايجادشده بر اساس كاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سياهچاله‌هاي فضايي پوشيده مي‌شوند و در نتيجه براي ما غيرقابل مشاهده هستند. راه چاره نيز غيرقابل دسترسي بود يعني وجود تفردهاي ناپوشيده كه مي‌توانند باعث اتفاقاتي بدون توجيه و دليل منطقي و عقلاني شوند.
 سپس چند سال بعد، استفان هاوكينگز، يك پيچيدگي ديگر در مورد اين مساله را نيز مطرح كرد. او متوجه شد كه سياهچاله‌ها، امواج گرمايي از خود منتشر مي‌كنند و به آرامي تجزيه مي‌شوند. تئوريسين‌هاي فيزيكي، آنچه كه ممكن بود در پايان اتفاق بيفتد را اينگونه تصور كردند: آيا اين تبخير و تبديل در نهايت، تفردهاي موجود در دل سياهچاله‌ها را نمايان و بي‌پرده خواهد كرد؟
 اين مساله در مباحث مربوط به تئوري اطلاعات نيز به شكلي ديگر مطرح شد. وقتي ستاره‌يي از يك سياهچاله برمي‌خيزد، محتواي اطلاعات جزيي ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هايي كه از آن تشكيل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تكه عضو در ستاره به كار رفته) براي يك ناظر بيروني، غيرقابل مشاهده خواهد بود.
 در نتيجه زماني كه يك سياهچاله‌ي فضايي از بين مي‌رود، آيا اطلاعات بر اثر نوعي از تابش كه هاوكينگز مطرح كرد، دوباره برمي‌گردند؟ اين سياهچاله‌ها به نظر مي‌رسد به وضوح در همه‌جاي جهان هستي وجود دارند و حاضر هستند. اگر پيچ‌ و تابهاي موجود در حفره‌هاي ماري (حفره‌هاي تكيني) باعث آشكار شدن يك چاله‌ي جديد در بعد فضا – زمان مي‌شوند، پس مي‌توان نتيجه گرفت كه جهان هستي مثل يك كف‌گير يا صافي فضايي در حال نشست كردن است؟ اگر اينگونه است، پس محتوياتش به كجا مي‌روند؟

+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

۴) آيا سفر در زمان امكانپذير است؟


 شايد سوال يك نيز بازگويي همين سوال باشد. ماهيت جسم و جاذبه‌ي كوانتومي را فراموش كنيد. شايد اين سوال را هر كسي دوست دارد كه پاسخ دهد. سفر در زمان به يك موضوع علمي – تخيلي مورد علاقه و جذاب براي مردم تبديل شد پس از اينكه اچ.جي. ولز، رمان نوگرايانه و جالب خود با نام "ماشين زمان" را نوشت. اما هرآنچه كه اينجا مطرح شده، لزوماً علمي – تخيلي نيست. براي مثال سفر در زمان به سوي آينده، يك واقعيت علمي پذيرفته شده است. تئوري نسبيت اينشتين تاييد مي‌كند كه يك جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمين، مي‌تواند به سمت آينده‌ي زمين جهش كند. اين تاثير را ساعتهاي اتمي ثابت كرده‌اند.
 اما اينگونه درگير شدن با تار و پودهاي زمان، به سرعتي مشابه سرعت نور نياز دارد كه شايد در تئوري قابل اثبات و ممكن باشد اما به يك شاهكار بزرگ مهندسي نياز دارد، حتي اگر به بودجه و هزينه‌هايش فكر نكنيم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشكلات بزرگتري خواهد داشت. نسبيت، اين فرضيه را تاييد نمي‌كند كه يك جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مكان سفر كند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ي داستانها و سناريوها، چنين شرايط خارق‌العاده‌يي نيز در نظر گرفته شده است.
 يكي از راههاي سفر به عقب در زمان، استفاده از يك "لانه‌ي مار" فضايي خواهد بود. تئوريسين‌ها معتقدند چنين تونل يا دروازه‌ي ستاره‌يي كه دو نقطه را در ابعاد زمان – مكان به يكديگر متصل كند، وجود دارد. اگر يكي‌شان را پيدا كنيد و داخلش بپريد، چند لحظه‌ي بعد از نقطه‌يي ديگر در جهان هستي سردر خواهيد آورد. آنها معتقدند اگر چنين چاله‌يي وجود داشته باشد، مي‌توان آن را با ماشين زمان نيز مطابق و هماهنگ كرد. مي‌توانيد از طريق آن سفر كنيد و نه تنها از يك مكان ديگر سر دربياوريد، كه وارد يك زمان ديگر نيز بشويد. اين "زمان" مي‌تواند در گذشته يا آينده باشد.
 اگر امكان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوكس‌ها و تضادها نيز اتفاق خواهند افتاد. مانند معماي يك مسافر زمان كه به سالهاي گذشته مي‌رود و مادرش را وقتي يك كودك است، به قتل مي‌رساند. از اين تضادها مي‌توان گريخت اگر اصرار بورزيم و بدانيم كه هيچ چيز نمي‌تواند قانون علت و معلول و كنش و واكنش را از بين ببرد. اما سفري دوطرفه در مسير زمان، هنوز پيچيده و غيرقابل هضم است.
 براي بسياري از فيزيكدانها، اين مساله بسيار غيرعقلاني است. استفان هاوكينگز نظريه‌ي "تخمين محافظت از تسلسل وقايع" را مطرح مي‌كند و معتقد است كه يك نيرو يا عامل خاص باعث مي‌شود تا اجسام فيزيكي يا نيروها نتوانند به گذشته برگردند. اين مساله شايد به دليل موانع و سدهاي فيزيكي اساسي بر سر راه ساخت ماشين زمان اتفاق مي‌افتد. براي مثال انرژي خلاء كوانتومي در صورتي كه هيچ محدوديتي براي ورود به حفره‌هاي ماري فضا نداشته باشد، طغيان خواهند كرد و دفع خواهند شد.
 اين مساله همچنان لاينحل باقي مانده اما موضوعي است كه بسياري از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن مي‌كنند. همانطور كه هاوكينگز اشاره كرده، صرف هزينه براي تحقيق در مورد سفر به زمان بسيار سخت است. در نتيجه به نظر مي‌رسد برهان يا تكذيبيه‌يي براي حل اين مساله، خود به مشكلات عمومي ديگر منجر شود. مانند طرح يك نظريه‌ي رام‌شدني و قابل دسترسي در مورد جاذبه‌ي كوانتومي.


+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

 ۳) چرا ما در سه بعد زندگي مي‌كنيم؟


 آيا اينكه زمين ما سه بعد دارد، اتفاقي است يا بايد برايش دنبال يك تعبير عميقتر گشت؟ بعضي از تئوريسين‌ها معتقدند كه فضاي به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقي از سه بعد تشكيل گشت و ممكن است قسمتهاي ديگري از جهان هستي وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
 مثلاً هيچ دليل منطقي نمي‌توان يافت براي پاسخ به اين سوال كه چرا مثلاً جهان هستي فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پيش، ادوين آبوت اثري به نام "زمين مسطح" نوشت كه در آن جهاني دوبعدي را تصوير كرد. جهاني كه در آن اجسام و موجودات حيات خود را تنها بر روي "سطح" ادامه مي‌دادند. اما فيزيك جهان دوبعدي با فيزيك جهان ما بسيار متفاوت خواهد بود. براي مثال در فضاي دو بعدي، امواج به شفافيت انتشار در فضاي سه بعدي، پخش نمي‌شوند و باعث ايجاد انواع مشكلات در سيگنال‌رساني و انتقال اطلاعات مي‌گردند. و نيز از آنجايي كه زندگي آگاهانه، به فرآيند انتقال درست و صحيح اطلاعات بستگي دارد، در نتيجه اين تفاوتها كافي خواهند بود براي اينكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقي ناشناخته محدود نگاه دارند.
 تصور كردن فراتر از سه بعد نيز مشكلات مختلفي به همراه خواهد داشت. در چنين حالتي، سيستمهاي نجومي و سياره‌يي غيرممكن مي‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه يعني قانون قدرتهاي افزايشي به وجود خواهد آمد. در نتيجه به نظر مي‌رسد كه جهان سه بعدي تنها جهاني است كه وجود دارد و فيزيكدانها مي‌توانند درباره‌اش بنويسند. اما نكات ريزي وجود دارد كه باعث مي‌شود اين فرضيه با شك و ترديد همراه باشد.
 شايد فضا سه بعدي نيست و تنها اينگونه براي ما نشان داده مي‌شود. شايد فضا ۹ يا ۱۰ بعد دارد و حتي ابعاد بيشتر! برخي از تئوريهايي كه قصد يكپارچه‌سازي نيروهاي طبيعت را دارند مانند فرضيه‌ي فرا-رشته‌يي، امكان وجود تعداد ابعاد بيشتري نسبت به آنچه كه ما مي‌بينيم را رد نمي‌كنند.
 دليلشان نيز اين است كه بسياري از معادلاتي كه براي توصيف وضعيت موجود به كار مي‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بيشتر ابعاد، نتايج بهتري مي‌دهند! در نتيجه نمي‌توان آن را كاملاً بي‌معني دانست. ابعاد اضافي فضا، سابقه‌ي حل بسياري از مشكلات و مسايل حل‌ناشدني فيزيك را دارند. براي مثال اينشتين براي توصيف كردن جاذبه، به يك بعد اضافي نياز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نيز يك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه مي‌خواست نظريات جاذبه را با فرضيات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطيس، همگون سازد.
 مطمئناً ما نمي‌توانيم بعد چهارم را ببينيم اما اين هم احتمالاً يك دليل دارد. اين بعدهاي اضافه، مي‌توانند بسيار كوچك و فشرده شوند. يك لوله‌ي پليمري آب را از دور در نظر بگيريد. مانند يك خط دراز و معوج به نظر مي‌رسد. از يك بعد نزديكتر آن را نگاه كنيد. به شكل تيوب يا لوله ديده مي‌شود. اما آنچه كه در حقيقت اين لوله را مي‌سازد، يك سطح دايره‌يي شكل كوچك است كه دور محيط لوله چرخيده است. به طور مشابه، بعد چهارم نيز مي‌تواند چنين لوله‌يي باشد كه دور فضاي سه‌بعدي مي‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه ديده نمي‌شود.
 در نتيجه تصور كردن ابعاد بسيار زيادتري كه اينگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتي ممكن است. اما متاسفانه نظريه‌ي فرا-رشته‌يي هنوز دقيقاً سه بعد گشوده‌شده را تاييد نمي‌كند در نتيجه براي تصور ما نسبت به جهان هستي هم تعريف درستي نمي‌توان ارايه داد.
 اما براي تصور كردن يك بعد جديد، راههاي ديگري هم هست. فرض كنيد نيروهاي فيزيكي بتوانند نور و جسم را به يك صفحه‌ي سه‌بعدي مسطح يا ورقي‌شكل تقليل دهند و محدود كنند در حالي كه به برخي پديده‌هاي ديگر فيزيكي اجازه مي‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدي به جاي اجسام سه‌بعدي در فضاهاي مشخص باعث مي‌شود تا هر جسم و پديده‌يي به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما يك توپ كره‌يي شكل را به صورت دايره ببينيم! به طريق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصويري سه بعدي از اجسام و مفاهيمي را مي‌بينيم كه در واقع چهاربعدي هستند.
 اما فضاي "سه لايه‌يي" ما مي‌تواند تنها در چهار بعد نيز محدود نشود. لايه‌هاي قابل كشف ديگري نيز مي‌توانند وجود داشته باشند كه در فضاي چهاربعدي حضور دارند. اثبات اين فرضيه، انجام آزمايشهايي تازه را مي‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نيز به ما نشان دهد. اما اين نظريه وجود دارد كه برخورد لايه‌هاي چندبعدي در مقياسهاي اين‌چنيني مي‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتيجه حضور ما بر روي كره‌ي زمين شايد اصلاً مويد همين مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدي نيست.

+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

۲) آيا "ضدجاذبه‌"ي اينشتين واقعاً يك اشتباه بود؟


 اينشتين، ضدجاذبه را بزرگترين اشتباه خود مي‌شمارد. اما به نظر مي‌رسد كه او با اضافه كردن يك نظريه‌ي ضدجاذبه به فرضيه‌ي نسبيت خود كه آن را شرط فلسفه‌ي انتظام گيتي مي‌خوانند، كار درستي انجام داده است.
 اين شرط اضافه در فرضيه‌ي نسبيت، به فضا يك خاصيت تدافعي نسبت مي‌دهد به اين معنا كه فضا خودش را دفع مي‌كند، گسترده‌تر مي‌شود و هرچه سريعتر اين روند افزايش گستردگي ادامه مي‌يابد. اينشتين اين عامل به ظاهر بي‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور مي‌شد جهان هستي ثابت است و بي‌حركت. در نتيجه نياز بود تا نيرويي وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌يي زمين را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روي زمين، كوچك و كوچكتر نشوند.
 اما در دهه‌ي ۱۹۲۰، ادوين هابل كشف كرد كه جهان هستي خود به خود در حال گسترش و افزايش است. در نتيجه اينشتين نيز نظريه‌ي "تعادل انتظامي گيتي" را به دليل ترس، پس گرفت!
 اما به نظر مي‌رسد اين ايده نبايد محو شود. نظريه‌ي كوانتومي ميدانها، ثابت مي‌كند كه حتي فضاهاي خالي نيز با انرژي زياد در حال طغيان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثير جاذبه‌يي g=۱۰ كه نظريه‌ي ضدجاذبه‌ي اينشتين را توصيف مي‌كند. اين نظريه در مورد قدرت دافعه‌ (كه در مقابل جاذبه مطرح مي‌شود) مقداري گنگ و مبهم است اما به آن يك ارزش تخميني مي‌دهد.
 تقريباً 10 سال پيش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستي در حال افزايش است و در نتيجه نظريات آزمايش خود در مورد نيروي ضدجاذبه را مطرح كردند. در عين ناباوري و سرگرداني فيزيكدانها هم اين فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نيرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پيش‌بيني‌شده‌ي قبلي كوچكتر است.
 اين نتيجه، بسيار گمراه‌كننده و عجيب است. اگر تعادل برقرار شده ميان جاذبه و دافعه، مقداري برابر با صفر بود، در نتيجه يكي از قوانين عميق و مهم طبيعي در موردش صدق مي‌كرد اما يك عدد غيرصفر كه تازه با تئوري ابتدايي نيز غيرقابل مقايسه شناخته شده را نمي‌شود تعبير كرد.
 براي وخيم‌تر كردن شرايط، كيهان‌شناسان به ايده‌يي علاقه‌مند شدند كه نيروي دافعه‌ي بسيار قوي و بزرگي در اولين مرحله‌ي تفكيك پس از انفجار بزرگ يا Big Bang را مطرح مي‌كند چرا كه اين نظريه، سناريوي جذاب و محبوب مربوط به زمين غيرمسطح و در حال افزايش حجم را تاييد مي‌كند. با توجه به اين تئوري، جهان هستي پس از تولد و شكل‌گيري، با سرعتي غيرقابل باور توسط يك عامل قدرتمند و عظيم، تغيير حجم داد و اين نيرو را قدرت ضدجاذبه يا دافعه ايجاد نمود.

در نتيجه اگر بخواهيم دليل و برهاني بر اين افزايش حجم سريع و روزافزون بيابيم، به نظريه‌يي نياز داريم كه توضيح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسيار قوي و شديد بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پيدا كرد و سپس به مقداري در حوالي صفر رسيد. به عبارت ديگر، ما مي‌خواهيم بدانيم كه چرا نيروي ضدجاذبه، تقريباً در اولين فازهاي شكل‌گيري جهان هستي حذف و محو شد اما به طور كلي از بين نرفت؟
 يك احتمال اين است كه نيرو بر اثر گذشت زمان، محو مي‌شود. احتمال ديگر مي‌تواند اين باشد كه نيرو در فضا تغيير مي‌كند و در نتيجه ممكن است از وراي دوربين تلسكوپهاي ما، همه چيز بسيار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اينگونه است، در نتيجه هر جسمي در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌هاي ديگر پخش و متلاشي مي‌شد و در نتيجه اصلاً هيچ ناظري نمي‌توانست حضور داشته باشد تا نيرو را اندازه بگيرد.
 آنچه كه ما نياز داريم، يك تئوري است كه قدرت نيروي دافعه يا ضدجاذبه را به اندازه‌ي بخشي از قدرت همه‌ي نيروهاي موجود در طبيعت براي ما تعريف كند. متاسفانه به نظر نمي‌رسد كه تئوريهاي موجود مثل تئوري فرارشته‌يي يا تئوري "ام"، اين ميزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمي كه باقي مي‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآميز خواهد بود. در نتيجه بايد دوباره به سوال يك رجوع كنيم!


+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
۱) جهان هستي چگونه برپاست؟


 ما به جايي رسيده‌ايم كه كه بدون حل كردن برخي از مشكلات و مسايل فيزيك، نمي‌توانيم در مورد حقايق و پديده‌هاي جالب و شگفت‌انگيز ديگر فيزيكي، اطلاعات بيشتري كسب كنيم. براي درك مفاهيمي مثل خاستگاه و بنياد جهان هستي، سرنوشت نهايي سياهچاله‌هاي فضايي يا امكان سفر در زمان، نياز داريم كه بدانيم جهان هستي چگونه ادامه‌ي حيات مي‌دهد.
 هم‌اكنون يك ايده‌ي خوب در ذهن ما هست كه مي‌تواند منتج به كشف حقيقت و بنياد هستي شود. علم فيزيك در قرن بيستم بر پايه‌ي انقلابهاي دوگانه‌ي مكانيك كوانتومي (تئوري ماهيت جسم) و نظريه‌ي معروف اينشتين در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبيت، بنا شده است. اما وقتي شما به دو تعريف نهايي از واقعيت دست پيدا مي‌كنيد زماني كه تنها يك واقعيت را موجود مي‌بينيد، اين راضي‌كننده نيست.
 تلاش براي يگانه‌سازي اين دو تئوري، موانع تكنيكي فني و مفهومي وحشتناكي را بر سر راه بهترين نظريه‌پردازان فيزيك در طول دهه‌هاي گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشيده است. براي مثال از آنجايي كه جاذبه، خودش را به عنوان يك عامل ايجاد انحراف در فضاي چهاربعدي زمان-مكان معرفي مي‌كند، پذيرش نظريه‌ي كوانتومي در مورد جاذبه ايجاد مشكل مي‌كند. از يك جهت، اين به معناي پذيرش شك و ترديد هايزن‌برگ در مورد فرضيات موجود راجع به زمان – مكان به شكل في‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
 اما ممكن است اين ترديدها، يك معناي ديگر هم داشته باشند و آن به معناي وجود يك مشكل در رابطه با گرايش و رويكرد ما نسبت به قضيه است. شايد ما نبايد مفهوم جاذبه را به تنهايي بررسي كنيم. اكثر تلاشهايي كه براي يكسان‌سازي نظريات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به اين گشتند كه تعريف كيفيت و كميت جاذبه، وارد يك بحث و ميدان جديد شود كه به ناچار همه‌ي نيروهاي طبيعت مانند همه‌ي اجزاي زيراتمي را به يك چارچوب تئوريك محدود مي‌كند. اين ايده‌يي است كه برخي از فيزيك‌دانها آن را "تئوري همه‌چيز" مي‌خوانند.
 نظريه‌ي جديدي كه در حال حاضر مطرح مي‌شود، نظريه‌ي "فرا-رشته‌يي" است كه به وجود حلقه‌هاي كوچك و ريز رشته‌يي اتمي به عنوان سازنده‌ي همه‌ي مواد حكم مي‌دهد. فرضيه‌ي ديگري كه وجود دارد و به تئوري ام مشهور است هنوز كمي پيچيده و مبهم به نظر مي‌رسد و مي‌تواند به عنوان لايه‌يي كه در ابعاد وسيعتر فضايي حركت دارد، تصوير شد. اما مرحله و روند پيشرفت در اين نظريه‌ها در بهترين حالت، اينگونه جمع‌بندي مي‌شود كه هيچ كس دقيقاً به ياد نمي‌آورد وجود حرف "M” در نظريه‌ي ام، دقيقاً به چه دليلي است و چه واژه‌يي را تداعي مي‌كند. راه درازي در پيش است...


+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

۱) جهان هستي چگونه برپاست؟

۲)آيا "ضدجاذبه‌"ي اينشتين واقعاً يك اشتباه بود؟

۳) چرا ما در سه بعد زندگي مي‌كنيم؟

۴) آيا سفر در زمان امكانپذير است؟

۵) آيا ما در يك صافي كهكشاني زندگي مي‌كنيم؟

۶) جهان هستي از چه چيز ساخته شده است؟

۷) اين سوالهاي من از كجا مي‌آيند؟

 

جواب این سئول ها در پست بعد.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 9 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

به گزارش سرويس «علمي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) منطقه خراسان، ابوريحان شخصيتي كم‌نظير و ماندگار است كه جهان از قرن 19 به بعد او را شناخت.

ابوريحان مردي است كه به اكثر علوم زمان خود احاطه داشته است. او از اولين كساني است كه به پيداكردن وزن مخصوص بسياري از اجسام مبادرت ورزيد و آن‌چنان وزن مخصوص اين اجسام را دقيق محاسبه كرده كه اختلاف آنها با وزن مخصوص‌هايي كه دانشمندان قرون اخير با وسايل جديد خود محاسبه كرده‌اند بسيار ناچيز است.

ابوريحان در طول عمر خود به شهرهاي مختلفي سفر كرده و به اندازه‌گيري طول و عرض جغرافيايي آن شهرها مي‌پرداخت و سپس موقعيت هر شهر را روي يك كره مشخص مي‌كرد و پس از سال‌ها توانست آن نقاط را روي يك نقشه مسطح پياده كند و اين مقدمه علم كارتوگرافي بود كه اين‌كار با ابوريحان شروع شد.

بيروني، تقريبا به تمام علوم زمان خود مسلط بود و همين طور در تمام شاخه‌هاي رياضيات آن زمان دستي داشت. وي در جبر، مثلثات،‌ هندسه و نگاشت، گنج‌نگاشتي ، مجموع سري‌ها، آناليز تركيبي، روش‌هاي حل معادلات جبري، مسايل حل‌ناپذير رياضي مانند تثليث زاويه، قضيه سينوس‌ها در صفحه، عددهاي گنگ،‌ مقاطع مخروطي و ... پژوهش‌هاي فراوان داشت و آثار بزرگي از خود بر جا گذاشت.

ابوريحان در طول 72 سال زندگي خود حدود 143 كتاب نوشت (كه از مهمترين كتابهاي وي مي‌توان به التفهيم، آثارالباقيه، قانون مسعودي، و تحقيق مالهند اشاره كرد) اين تعداد، اوراق نوشته شده به وسيله او را به 12 هزار برگ مي رساند.

اين مرد بزرگ و دانشمند در بامداد پنج‌شنبه سوم ذي‌الحجه سال 362 هجري قمري در بيرون، حوالي خوارزم ديده به جهان گشود.

ابوريحان در طول عمر پربار خود هميشه به‌دنبال كشف حقايق بود و هيچ چيز را در دنيا بر آن ترجيح نمي‌داد. وي مسلمان بود و به مذهب تشيع اعتقاد داشت ، به ايرانيان علاقه فراواني نشان مي‌داد.

دكتر پرويز شهرياري كه مطالعات زيادي بر تاريخ علم در ايران انجام داده است، درمورد جنبه‌هاي مختلف اين شخصيت توضيح مي‌دهد: «زماني كه در اروپاي غربي، جهل قرون وسطايي حكومت مي‌كرد و اثري از علم در هيج جاي دنيا به‌چشم نمي‌خورد، جز سوسوهايي از علم در هند و چين، دانشمنداني بنام در ايران درخشيدند كه از آن ميان، ابوريحان بيروني شاخص است.»

ابوريحان يكي از شخصيتهايي است كه به ‌عقيده دكتر شهرياري هنوز به‌درستي شناخته نشده است.

ابوريحان اولين كسي بود كه به كرويت زمين اعتقاد داشت و كسي بود كه جز به تجربه هيچ چيز را قبول نداشت. فرانسيس بيكن را كه سرچشمه تجربه مي‌دانند، قرنها پس از او مسئله تجربه را مطرح كرد. .

ابوريحان عاشق ايران بود. داستاني درباره او نقل است كه وقتي محمود غزنوي بنا بود به ايران لشكر بكشد، مأموران خليفه نزد او در خوارزم آمدند و پيام دعوت خليفه را به بغداد به او رساندند. ابوريحان نپذيرفت و گفت: «من در ايران مي‌مانم، ولو در بند محمود غزنوي باشم و به بغداد نمي‌آيم.»

مشهور است وقتي ابوريحان در بستر مرگ بوده، مساله‌اي از كسي مي‌پرسد. او مي‌گويد: «حالا چه وقت پرسيدن است؟» ابوريحان مي‌گويد: «بدانم و بميرم بهتر است يا ندانم و بميرم.» آن شخص مي‌گويد: «وقتي از خانه ابوريحان بيرون آمدم، هنوز يك كوچه بيشتر نرفته بودم كه صداي شيون بلند شد.»

ابوريحان بيروني به‌دستور محمود غزنوي به هند رفت. محمود غزنوي به‌دنبال قتل و غارتش بود اما ابوريحان به محفل علماي هند رفت. رهاورد اين سفر كتابي شد به‌نام «كتاب مال‌الهند» شامل گذشته هند كه حاوي مباحث مردم‌شناسي فراواني هم هست..

ابوريحان وقتي در هند بود، زبان سانسكريت را آموخت و بسياري از كتابهاي عربي و نيز كتابهاي خودش را به سنسكريت ترجمه كرد. چند كتاب هم از سنسكريت به عربي ترجمه كرد. او چنان عاشق ايران بود كه كتابهايي به زبان فارسي نوشت و اين مساله در آن دوره كه بيشتر كتابها به زبان عربي نوشته مي‌شد، عجيب بود. «التفهيم» را ابوريحان اول به فارسي نوشت و بعد به عربي برگرداند.

دكتر پرويز شهرياري در پايان توضيحات خود درمورد ابوريحان مي‌گويد: «همزمان با ابوريحان دانشمنداني مثل پورسينا، كوشيار گيلاني و خجندي هم بودند كه همه در رياضيات و اخترشناسي سرآمد بودند اما از آن ميان، ابوريحان مشهورتر است. در آن دوره 600 ساله كه دوران علم ايراني است، دانشمندان مختلفي داشتيم كه در همه جاي دنيا درخشيدند و هيچكس نمي‌توانست با آنها برابري كند اما اگر به تاريخ تمدن ويل دورانت كه در حدود 18 جلد نوشته شده، مراجعه كنيد، سهم ايران در تمدن جهان فقط حدود 10 صفحه است. ما بايد براي شناساندن تمدن خود بيشتر كار كنيم و حداقل كتابهاي دانشمندان خود را به فارسي ترجمه كنيم.»

ابوريحان در طول عمر خود با قناعت زندگي مي‌كرد و به تجملات و ظواهر دنيا اهميتي نمي‌داد و زماني كه در غروب شب جمعه دوم رجب 440 در غزنه چشم از جهان فروبست، ثروت زيادي را براي خانواده‌اش باقي نگذاشت و ثروت خانواده‌اش همان نام نيك ابوريحان بود كه هميشه براي آنها جاودان ماند.

منبع:

- شبكه رشد ملي مدارس ايران

+ نوشته شده در  سه شنبه 2 بهمن1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

دستگاه مرجع يعني محورهاي مختصاتي كه حركت جسم نسبت به آنها سنجيده مي شود. يعني ناظر روي مركز اين چهارچوب مختصات نشسته و حركت جسم را نگاه مي كند. دستگاههاي مرجعي كه در آنها قانون اول نيوتن مشاهده مي شود، دستگا ههاي مرجع اينرسيال يا لخت ناميد ه مي شوند. ويژگي اين دستگاه شتابدار نبودن آن است. مثلاً در اكثر مواقع ز مين را به عنوان يك دستگاه مرجع لخت در نظر مي گيرند. اما زمين تنها مرجع لخت نيست و تعداد نامحدودي از اين دستگا هها وجود دار د. مثلا قايقي كه با سرعت ثابت از ساحل د ور مي شود مي تواند يك دستگاه مرجع لخت ديگر باشد. به طور كلي هر دستگاه مرجعي كه نسبت به يك دستگاه لخت ديگر(مثل زمين ) حركت مستقيم الخط انتقالي حركت كند نيز دستگاه لخت است . مثلاً اگر همين قايق با شتاب ثابت حرکت کند ديگر بعنوان دستگاه مرجع لخت معتبر نيست.در حد آزمايشهايي كه روي زمين انجام ميشود، زمين مي تواند يك دستگاه مرجع لخت به حساب بيايد اما در آزمايش هاي دقيق تر و يا بيرون از سطح زمين اين فرض معتبر نيست، چون زمين يك حركت دوراني حول محور خود و يك حركت چرخشي دور خورشيد دارد . اين دو حركت باعث مي شود زمين از ديد ناظري كه مثلاً روي خورشيد نشسته يك جسم شتابدار به نظر آيد كه نميتواند به عنوان مرجع لخت در نظر گرفته شود . در چنين آزمايشهايي خورشيد يا يك ستاره به عنوان مرجع لخت در نظر گرفته مي شوند كه البته باز هم اين يك انتخاب اساسي نيست چون خورشيد همراه منظومه شمسي در داخل كهكشان حركت مي كند. اما اين ملاحظات اصولاً به كار نمي آيد. به عنوان مثال زمين گرچه داراي حركت چرخشي است اما سرعت حركت آن چندان كُند است كه معمولاً قابل مشاهده نيست. از جمله آزمايشهايي كه در آن اثر چرخش زمين در آن ديده مي شوند توسط فوكو دانشمند فرانسوي انجام شد كه توانست آونگ بلندي بسازد كه بدون آنكه در اثر مقاومت هوا متوقف شود مدام نوسان كند اين آونگ كه به اسم آونگ فوكو معروف است صفحة حر كتش در طي روز عوض ميشود بطور يكه بعد از حدود يك رو ز صفحة حركت آن يك دور كامل عوض شده است  (اين در حالي است كه آونگ در قطب زمين نصب شده باشد. ) اين تغيير به خاطر وجود نيروهاي مجازي است كه به علت حركت چرخشي زمين وارد مسئله ميشوند و يك حركت مماسي عمود بر صفحه نوسان آونگ به گلولة آونگ مي دهند كه توسط ناظر زميني

در اينجا به عنوان يك ناظر غير لخت مشاهده مي شود. نمونة اين آونگ در ساختمان دانشكدة فيزيك دانشگاه صنعتي شريف نصب شده است.

+ نوشته شده در  چهارشنبه 12 دی1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

آيا هر يك از دانش آموزان  براي درك   مطالب  و كسب  مهارت هاي  جديد ، اطلاعات و  توانايي لازم  را قبلا ً به  دست آورده اند ؟

  آيا عده اي  از دانش آموزان قبلاً بعضي از هدف هاي آموزشي درس جديد را آموخته اند ؟

 

آزموني كه پيش ازشروع به آموزش انجام مي گيرد.كارشناسان معتقدند پيش آزمون هايك راه كاراساسي  و بنيادي براي محك زدن سطح پتانسيل علمي متعلم است . در واقع با اين گونه  ارزشيابي ها ، مي توان  قدرت علمي وسطح دانش نظري دانش آموزان راسنجيدومطالب بعدي رامنطبق برهمين معيارهاوبادرنظرداشتن توانايي علمي اوو البته به فراخور داشته-  هاي قبلي دانش آموز به او ارائه نمود .

       بر اساس  روش  سنتي  كافي  است  كتاب هاي  درسي  دوره هاي  قبل را مورد بررسي قرار دهيم و ادعا كنيم كه دانش آموزان اطلاعات و زمينه ي كافي براي درس جديد را قبلاً كسب كرده اند . ولي آيا مي توان به چنين  قضاوتي اطمينان و اكتفا كرد؟ يعني مي توان گفت كه همه ي دانش آموزان  معلومات و توانايي لازم براي درك مفاهيم جديد را دارند  و هيچ كدام نيازي به جبران وتكميل معلومات ورودي خود ندارند ؟ اندكي تأمل و احتياط در باره ي چنين  قضاوتي ايجاب مي- كندكه معلم خود شخصاً جواب سؤال راپيد كند . براي  اين كارمعلم بايدپيش ازشروع درس جديد پيش آزموني انجام دهد يعني معلومات ورودي  دانش آموزان را  بسنجد تا  بتواند پيش نيازهاي آنان را مشخص كند بنا بر اين يكي از نتايج  انجام دادن پيش آزمون تشخيص و اطلاع  از ميزان  رفتار  ورودي دانش آموزان است كه بر اين اساس معلم مي تواند :

الف كمبودها ونارسايي هاي آموزشي رااز طريق آموزش هاي تكميلي (ترميمي ) و رهنمودهاي لازم جبران كند .

ب هدف هاو فعاليت هاي جديدآموزشي رامتناسب باميزان توانايي هاي دانش آموزان اصلاح وتنظيم كند .

ج نقطه ي درس جديد را طوري انتخاب كند كه همه ي دانش آموزان از آن بهره مند شوند .

نكته ي بسيار مهم و  قابل توجه در انجام  دادن پيش آزمون  اين است كه  دانش آموزان  همواره مقصود  از پيش آزمون را بفهمد تا با رغبت وعلاقه در آن شركت كنند زيراچنانچه  دانش آموزان از هدف واقعي پيش آزمون ها آگاه نباشند احتمال مي رود اين عمل جنبه ي امتحان به  خود  بگيرد  و سبب نگراني و خستگي روحي آنان شود .

فايده ي ديگر پيش آزمون اين است كه معلم مي تواندبرمبناي كمبودها ي آموزشي دانش آموزان  نوع و درجه ي فعاليت گروه دانش آموزان  و يا  فرد فرد آنان  را  مشخص كند .

پيش آزمون  به مديران و معلمان اين امكان را مي دهد تاپس ازگذشت  زماني  از سال  تحصيلي و با انجام  ارزشيابي هاي مستمر،درعملكرد خود بنگرندوبدانندكه آيا شيوه ي تدريس وآموزش آنان مفيدبوده ياخير؟با اعمال اين روش همان طور كه اشاره شد معلمان قبل از تدريس، ازميزان معلومات ونقاط قوت وضعف دانش آموزان خودآگاهي يافته ، الگوي تدريس خود را  بر اساس همان  اطلاعات  مدون مي سازند . البته اين عمل زماني قابل اعتنا مي باشد كه متوليان امتحانات به طور دقيق ،برشيوه ي اجراي  سازمان يافته و سلامتي كامل آن ، نظارت دقيق و اطمينان صددرصد  داشته باشند تابه هر ترتيب ، بتوان در تجزيه و تحليل آماري ، نتايج استخراج شده را معتبر دانست و مورد استناد قرار داد . ازسوي ديگر، ازآنجا كه در مباحث اصول ، روش ها  و فنون تدريس وشيوه هاي  نوين  ارزشيابي بر اين نوع  آزمون ها  تأكيد  فراوان  شده است و اين مهم مبين آن است كه  اين   ارزشيابي ، به طورقطع  و  البته در دراز مدت در ارتقاي كيفيت آموزشي تأثير مطلوبي خواهد نهاد  و به ويژه درشرايط فعلي كه دستگاه آموزش و  پرورش با  موج  فزاينده ي  افت تحصيلي روبروست  اهميت  اين گونه آزمون ها  صد چندان مي شود واميد به بهبود كيفي تحصيلات آينده ، ما را ترغيب مي سازدتا به مهم ترين بخش درفرآيند  يادگيري  يعني ارزشيابي و تجزيه وتحليل اهتمام ورزيم .

نتيجه اين كه اگرپيش آزمون هابه شكل اصولي وسازنده ومنطبق بامعيارهاي رايج درعرصه ي تعليم وتربيت برگزار شوددر  دراز مدت نتايجي بس مفيدخواهد داشت كه چشم پوشي از اين عواقب خوب وثمربخش ، به هيچ روي قابل اغماض نيست .  

تدریس یک موضوع چندوجهی است . ازیک طرف بانحوه ی تفکرونیازهاوعلایق دانش آموزان مرتبط استوازطرف دیگربایدبه گونه ای باشدکه زمینه های رشدجنبه های مختلف هوش رافراهم آورد. ازطرف دیگر، بایدبایافته های روانشاختی تدریس- تفاوت های فردی نحوه ی تعامل وارتباط بادانش آموزان و... هماهنگ باشد. هم چنین بایدبانظریات یاددهی- یادگیری ارتباط داشته باشد. به عبارت دیگر، درفرایند تدریس بایدجلوه هایی ازنظریات یادگیری نوین(فراشناخت وساختارگرایی) حضورداشته باشد . همه ی این موارد جزء ابعادتدریس است اماتمام واقعیت نیست .

واقعیت این است که تدریس یک مقوله فرهنگی است وباجلوه های مختلف فرهنگ باورها، ارزش ها، اعتقادات، آداب ورسوم

هنجارهاواحساسات ، هیجانات، علایق، نگرش و .... درارتباط است.

فرهنگ معلم ، دانش آموز، خانواده هاوجامعه دراین فرایندنقش دارند . به عبارت دیگر،باورهاوانگیزه های معلم ودانش آموزکه حاصل جهان بینی وایدئولوژی مکتبی وارزش های ملی وفرهنگی خانواده هاوجامعه است، تأثیرشگرفی برفعالیت های تدریس می گذارد. نتایج پژوهش های انجام شده درتحلیل علل ضعف دانش آموزان درطرح  تیمز نیز حاکی ازاین واقعیت است که آموزش وتدریس اساساً یک مقوله ی فرهنگی است (آرانی ومقدم 1384،2)

درسال های اخیر، برنامه ریزان درسی سعی کرده اندباعنایت به یافته های پژوهشی، فرایندبرنامه ی درسی راازرویکردانتقالی ونتیجه محوربه رویکردحل مسأله اکتشافی وفرایندمحورتغییردهند.امادرعمل ، چندان اثربخش نبوده است .

 

علت چیست ؟

    رویکردانتقالی ونتیجه محوردرنگرش معلمان وخانواده های ایرانی به صورت فرهنگ درآمده است .بابخشنامه وتشکیل چند دوره ی آموزشی وتغییرمحتوای کتاب های درسی و ... حاصل نشده است .بنابراین می توان اذعان داشت که تغییررویکرد انتقالی ونتیجه محوربه رویکرداکتشافی وفرایندمحور، نیازمندتغییرفرهنگ آموزش درایران است واین مطلب نیازمندفرهنگ سازی ازسوی همه ی رسانه ها ونهادهای ذیربط است . زیراعوامل فرهنگی بسیارپایدارندوبه آسانی تغییرنمی یابند .

 

مقایسه ی تدریس درکشورهای آلمان، ژاپن ، آمریکا وایران

  براساس آنچه بیان شد، می توان اظهارداشت که فرایندتدریس تابع فرهنگ تدریس است . ازاین رو، توالی تدریس درکشورهای مختلف فرق می کند . پس ازانتشارنتایج سومین مطالعه ی بین المللی علوم وریاضیات(Timss) ، پژوهشی درنحوه ی تدریس معلمان سه کشورآمریکا، آلمان وژاپن صورت گرفت ونشان دادکه تدریس یک مقوله فرهنگی است وتفاوت های آشکاری ازنظرفرایندتدریس درمیان معلمان این کشورهاوجوددارد .

 

تدریس درآلمان

1.مرورمطالب قبلی وتکالیف بایادآوری مطالبی که دانش آموزان قبلاً یادگرفته اند .

2.بیان موضوع درس توسط معلم

3.تبیین روش های حل مسأله؛ توضیحات لازم درباره ی مسأله ، استفاده ازتخته سیاه ، نظارت معلم و... ازفعالیت هایی است

که دراین مرحله انجام می شود .

4.تمرین ؛ این کارازطریق ارائه تمرین های کلاسی صورت می گیرد. اگرحل این تمرین هاوفعالیت های کلاسی درکلاس بع اتمام نرسد ، آنهارابه صورت تکلیف درمنزل ارائه می دهند .

 

تدریس درژاپن

1.مروردرس گذشته باصحبت مختصرمعلم یاهدایت بحث توسط او .

2.بیان مسأله ی مربوط به جلسه ؛ معمولاً یک مسأله کلیدی وجودداردکه محوربخش اعظم فعالیت های درسی راتشکیل می دهد .

3.فعالیت فردی یاگروهی دانش آموزان ؛ این فعالیت تقریباً همیشه پس ازارائه ی یک مسأله یاطرح موضوع انجام می شود و از1تا3 دقیقه طول می کشد.(گفت وگو،آزمایش،بارش مغزی، ... دراین مرحله صورت می گیرد.)

4.بحث درباره ی راه حل ها؛ پس ازآن که دانش آموزان برروی مسأله کارکردند،یک یاچندراه حل موردبحث قرارمی گیرد. اغلب،معلم ازچندنفرمی خواهدکه یافته های خودرابرای همه ی کلاس توضیح دهند. سپس گفته های آنهاراجمع بندی می کندوتوتوضیح بیشتری می دهد .

 

تدریس درآمریکا

1.مرورمطالب قبلی ؛ درس باکنترل وبررسی تکالیف یافعالیت آماده سازی شروع می شود .

2.نشان دادن چگونگی حل مسأله مربوط به آن جلسه ؛بعدازبررسی تکالیف ،معلم باارائه ی چندمسأله نمونه ونشان دادن چگونگی حل آنهاموضوع جدیدرامعرفی می نماید .

3.تمرین ؛ فعالیت کلاسی ارائه می شودوازدانش آموزان خواسته می شودمسائل مشابه راحل کنند .

4.تصیحیح تمرین کلاسی وارائه ی تکالیف ؛ درپایان درس، بعضی ازتمرین های کلاسی ومسائل متعدد دیگری به عنوان تکلیف ارائه می گردد. 

 

تدریس درایران (الگوی قدیمی )

این الگوی انتقالی ونتیجه محورازسال های گذشته درمدارس ایران حاکم شده است وضعف عمده ی آن، عدم فعالیت دانش آموزان درفرایندتدریس است .

1.بررسی تکالیف وپرسش های درس قبل؛ معمولاً پس ازحضوروغیاب،تکالیف موردانتظاربررسی می شودوازچندنفرسؤال می شود .

2.معرفی موضوع درس جدید؛ بانوشتن موضوع درس جدیدبرتخته سیاه، موضوع درس معرفی می شودوازدانش آموزان خواسته می شود، سکوت کنندوبه صحبت های معلم گوش نمایند .

3. بیان مفاهیم کلیدی درس؛ باروش سخنرانی ،مطالب توضیح داده می شودودرحین تدریس سعی می شوددانش آموزان باسؤال وجواب هدایت شوندومطالب رایادبگیرند .

4.جمع بندی مطالب ؛ معمولاً دراین مرحله معلم خودبه جمع بندی مطالب می پردازد .

5. تمرین ؛ چندنمونه تمرین ازسوی دانش آموزان حل می شودیاازچندنفرسؤال می شود .

6.ارائه ی تکلیف ؛ تکالیف مشخص می شودوازدانش آموزان خواسته می شودآنها رادرمنزل انجام دهند .

 

تدریس درایران (الگوی فعال )

این الگوی فعال، اکتشافی وفرایندمحورازسال 1375 باتغییربرنامه ی درسی علم پدید آمد .

1.بررسی تکالیف وپرسش ازدرس قبل .

2.معرفی موضوع درس جدید ؛ درس جدیدبانشان دادن یک فیلم یاتصویر،نقشه وآوردن وسایل آزمایشگاهی درکلاس،زمینه

سازی می شود . موضوع درس به صورت یک مسأله طرح سؤال اصلی ازسوی خوددانش اموزان یامعلم مطرح می شود .

3. مرحله ی کاوشگری ؛ دانش آموزان به صورت فردی یاگروهی هدایت می شوند تاابعاددرس راازطریق آزمایش ، گفتگو، مطالعه و ... بررسی نمایندوباطرح راه حل های مختلف، آمادگی خودراجهت ارائه ی گزارش اعلام نمایند .

4.مرحله ی تبیین ؛ پس ازدریافت گزارش های دانش آموزان باکمک خودآنهاابعاددرس وراه حل های بیان شده تبیین می شود.

5.مرحله ی تمرین وانتقال ؛ پس ازاطمینان ازفهم دانش آموزان- ازطریق ارزشیابی مستمر ... به منظورتثبیت یادگیری ، تمرین هایی ارائه می شودتاعده ای ازدانش آموزان آن راانجام یاتوضیح دهند .

6. ارائه ی تکالیف بارویکردی تمرینی وکاوشگری ؛ پس ازاطمینان ازیادگیری دانش آموزان ، تکلیف درسی با توجه به تفاوت های فردی دردوسطح تمرینی وکاوشگری ارائه می شود .

 

  و در پایان: 

مرورمطالب قبلی بیان موضوع ومسأله درس درهمه ی کشورهایکسان است .اماتفاوت درنحوه ی برخوردبامسأله وفعالیت های پیرامون آن است :

  درالگوی آلمانی، باطرح مسأله، زمینه برای توضیحی طولانی درباره روش حل آن آماده می شود .

درژاپن، ارائه ی یک مسأله ، زمینه رابرای فعالیت دانش آموزان به صورت فردی وگروهی آماده می کند .

درآمریکا، ارائه ی یک مسأله زمینه ای برای نشان دادن راه حل آن است .

درایران ، طبق الگوی قدیمی ، ارائه ی یک مسأله زمینه ای است برای نشان دادن راه حل ازسوی معلم . ولی طبق الگوی نوین، که تا حدی به الگوی ژاپنی شبیه است ، سعی می شودپس ازطرح مسأله، زمینه ی فعالیت دانش آموزان فراهم شودتاضمن کشف راه حل، به بازآفرینی آن بپردازند .

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه 6 دی1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 

اگر یک صفحه فلزی را تحت تابش امواج پر انرژی قرار دهیم، پرتو کاتدی و یا الکترونهای شتابدار از صفحه فلزی منتشر می‌شود. و همچنین اگر بین دو صفحه فلزی اختلاف پتانسیل الکتریکی بسیار زیادی ایجاد کنیم، الکترونهای لایه ظرفیت اتمهای فلز ، انرژی زیادی دریافت می‌کنند و در نتیجه سطح فلز را ترک می‌کنند و به سمت آند پیش می‌روند. در این عمل چون هم نور و الکتریسیته دخالت دارند به این پدیده ، اثر فوتو الکتریک می‌گویند. در واقع تمام مواد (جامد ، مایع و گاز) می‌توانند در شرایط خاصی تحت تأثیر اثر فوتوالکتریک ، پرتو کاتدی از خود گسیل کنند، گاهی به پرتو کاتدی ، فتوالکترون نیز می‌گویند.

اثر فتوالکتریک هر جسمی با گسیل فرکانس مشخصی از موج انجام می‌شود. اگر فرکانس موج برای جسم خاصی کمتر از حد معین باشد، که به آن بسامد قطع می‌گویند، اثری از فتوالکتریک مشاهده نخواهد شد. اما طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک ، موج با برخورد به صفحه فلزی مقداری انرژی به آن منتقل می‌کند و به مرور زمان این انرژی انباشته می‌شود تا اینکه انرژی مورد نیاز برای گسیل الکترون فراهم شود. اما در آزمایشگاه خلاف آنچه که در فیزیک کلاسیک گفته شد، روی می‌دهد، یعنی گسیل موج با فرکانس کمتر از حد معین به فلزی هرگز پرتو کاتدی منتشر نمی‌کند

تاریخچه
در سال 1887 ، اثر فوتو الکتریک توسط هرتز کشف شد. او در حالی که سرگرم آزمایشهای معروف خود درباره امواج الکترومغناطیسی بود، دریافت که طول جرقه القا شده در مدار ثانویه هنگامی ‌کاهش می‌یابد که دو انتهای شکاف جرقه در برابر نور ماورا بنفش که از جرقه در مدار اولیه می‌آمد، پوشانده شود.

ساختار فوتو الکتریک
• هر فلزی دارای یک فرکانس‌ ویژه است، بطوری که اگر فرکانس نور تابشی کمتر از این مقدار ویژه باشد، هیچ الکترونی از سطح کاتد گسیل نمی‌شود. این فرکانس‌ ویژه را فرکانس‌ آستانه می‌گویند. شایان ذکر است که فرکانس‌ آستانه از فلزی به فلز دیگر ، تغییر می‌کند و هر فلزی دارای فرکانس‌ آستانه مخصوص به خود است. بر اساس نظریه کلاسیک این خصوصیت غیر قابل ‌توجیه بود.
• بزرگی جریان فوتو الکترونی با شدت نور تابیده بر سطح کاتد مناسب است، بطوری که اگر شدت افزایش یابد، مقدار جریان فتو الکترونی نیز افزایش پیدا می‌کند. این موضوع توسط نظریه کلاسیک قابل توجیه بود.
• انرژی فوتو الکترونها از شدت نور تابیده بر سطح کاتد مستقل است، ولی با فرکانس نور تابشی بصورت خطی تغییر می‌کند. این خاصیت در نظریه کلاسیک غیرقابل‌توجیه بود.
• گسیل الکترون از سطح کاتد بصورت آنی صورت می‌گیرد، یعنی بلافاصله بعد از تابش ، الکترون گسیل می‌شود. به عبارت دیگر ، تأخیر زمان بین تابش و گسیل الکترون هرگز مشاهده نشده است، یا لااقل زمانی بیشتر از 10-9 ثانیه ، حتی با تابش فرودی با شدت بسیار کم نیز مشاهده نشده است.
• اثر فتو الکتریک توسط الکترونهای تقریبا آزاد صورت می‌گیرد، یعنی الکترونهای لایه‌های داخلی فلز در این اثر دخالت ندارند


phy-2.jpgا

ساس کار فوتو الکتریک

انیشتین تابش را متشکل از مجموعه‌ای از کوانتومهایی با انرژی hv در نظر گرفت که در آن v فرکانس‌ نور و h ثابت پلانک معروف است. جذب تک کوانتوم بوسیله الکترون ، فرآیندی که ممکن است در زمانی کمتر از 10-9 ثانیه صورت گیرد، انرژی الکترون را به اندازه hv افزایش می‌دهد. مقداری از این انرژی باید صرف جدا کردن الکترون از فلز شود. از طرف دیگر ، گفتیم که هر فلزی دارای یک فرکانس آستانه است که در فرکانسهای پایینتر از آن فتوالکتریک غیر ممکن است.

بنابراین اگر فرکانس‌ آستانه را با v0 نشان دهیم، در این صورت کمیت w = hv0 به عنوان تابع کار فلز تعریف می‌شود. بنابراین شرط ایجاد اثر فوتوالکتریک این است که hv (انرژی نور تابشی بر سطح کاتد) بیشتر یا مساوی w باشد. اگر سرعت الکترون گسیل شده از کاتد را با V نشان دهیم، همواره بین فرکانس‌ نور تابشی ، سرعت فتوالکترونها و تابع کار رابطه زیر برقرار است:

mv2/2 = hv - w


رابطه فوق از قانون بقای انرژی حاصل می‌گردد. این رابطه به فرمول انیشتین نیز معروف است. میلیکان آزمایشهای جامعی انجام داد و صحت فرمول انیشتین را تثبیت نمود. آنچه آزمایشهای میلیکان و پیشینیان ثابت کرد این بود که بعضی اوقات نور نظیر مجموعه‌ای از ذرات رفتار می‌کند و این ذرات می‌توانند بطور انفرادی عمل کنند، طوری که می‌توان به موجودیت یک تک فوتون فکر کرد و به دنبال خواص آن بود. (ماهیت ذره‌ای نور) نتیجه جنبی این آزمایشها حاکی از اطلاعاتی در مورد فلزات بود، آشکار شد که تابع کار W از مرتبه چند الکترون ولت است (1ev=1.6x10-19j) و این می‌توانست با سایر خواص فلزات هم بسته باشد.


+ نوشته شده در  سه شنبه 4 دی1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

212 ق.م - 278 ق.م

 ارشميدس يكي از بزرگترين دانشمندان رياضي و مكانيك در عصر خودش بود. پدرش فيدياس كه منجم بود او را براي آموزش از سيراكوز به مدرسه رياضيات اسكندريه فرستاد. شهر اسكندريه را اسكندر مقدوني در سال 323 ق.م در زمان حمله و حركت به سوي شرق بر كرانه مديترانه در خاك مصرساخت. اين شهر پس از ركود آتن - پايتخت يونان - مركز علم و تجارت شد و بزرگاني چوت اقليدس و بطلميوس و ارشميدس را تربيت كرد. اين شهر حتي موقعي كه به دست مسلمانان فتح شد از مراكز مهم علوم يوناني بود و در انتقال علم و انديشه يوناني به فرهنگ و تمدن اسلامي نقش مهمي داشت.

 درباره خصوصيات زندگي ارشميدس اطلاعات زيادي در دست نيست. اما علاقه اش به رياضيات و مسائل علمي مكانيك سبب شده است كه كارهاي با ارزشي از او باقي بماند. گفته مي شود كه وقتي به مساله اي علاقمند مي شد از خوردن و خفتن غافل مي شد و چنان خود را سرگرم كار و حل مشكل مي كرد كه هر مساله ديگري او را از كار باز نمي داشت. وقتي كه ارشميدس روي شن هاي ساحل دريا اشكال هندسي خود را رسم كرده بود سربازي بدون توجه با راه رفتن روي شن ها اشكال او را لگد كرد و ارشميدس چنان اعتراض كرد كه موجب خشم سرباز شد و سرباز با شمشيرش به ارشميدس حمله كرد و او را كشت. از آثار علمي او مي توان كشف قانون مايع ها و گازها ( معروف به قانون ارشميدس در شاره ها). تعيين جرم حجمي طلا و تقره و بعضي فلزات ديگر و اختراع پيچ مخصوص حلزوني شكل به نام پيچ ارشميدس براي بالا بردن آب اشاره كرد.

 همچنين تاليف كتابهايي از جمله اصول مكانيك - درباره اجسام شناور - درباره كره و استوانه - اندازه گيري دايره و پيچ ها از ديگر كارهاي برجسته اين دانشمند دوران باستان است.

+ نوشته شده در  چهارشنبه 28 آذر1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

تولد : 22 ژانويه 1775 حومه ليون فرانسه

فوت : 15 ژوئن مدرسه شبانه

 پدرش كه تاجر كنف بود او را در كوركي با ادبيات يونان و لاتين آشنا كرد. اما عشق به رياضيات سراسر وجود آمپر را گرفته بود به طوري كه در يازده سالگي كتاب هاي رياضي را كه به زبان لاتين نوشته بودند خوانده بود و در حساب جامعه و فاضله صاحب نظر شده بود. دوران نوجواني را در سايه تشويق پدر به علم آموختن مي گذرانيد كه سايه غم بر سرش بال گسترد. آمپر هيجده ساله بود كه او را به صحنه اعدام پدرش بردند. دچار افسردگي شديد شد به طوري كه براي مدت يك سال دست به كاري نزد و از آن پس نيز تا آخر عمر با پريشاني زندگي گذرانيد.

 آمپر پس از اعدام پدر و بعضي از نزديكانش در جريان انقلاب كبير فرانسه هميشه به دنبال پناهگاه رواني بود تا از شدت تاثرش كاسته گردد. سرانجام پناهگاه او زندگي مشتركشان با دختري به نام جوليا كارون شد. به .يژه آن كه اين ازدواج با عشقي شورانگيز شروع شد و تولد فرزندش نيز كانون خانوادگي را گرمتر كرد. ژان ژاك پسري كه در سال 1800 به دنيا آمد يكي از بزرگترين نويسندگان و مورخان فرانسه شد و به عضويت اكادمي علوم فرانسه در آمد. اما سرگذشت آمپر پس از مرگ همسرش ( سال 1804 ) دوباره با غم همراه شد و از آن پس آمپر بيش از پيش به گوشه تنهايي و مطالعه و تحقيق پناه برد.

از آثار علمي او:

 اولين فعاليت مهم علمي آمپر تاليف مقاله اي درباره سرگرمي هاي رياضي بود. انتشار همين مقاله رياضيدانان فرانسوي از جمله دلامبر و ليلاند را متوجه نبوغ آمپر كرد تا آنكه به سال 1809 به سمت استادي رياضيات و مكانيك در كالج پلي تكنيك پاريس مشغول شد. تاليف كتاب هاي علمي در زمينه هاي رياضي، شيمي، فيزيك و جانور شناسي سبب شد كه او را به عنوان استاد دانشكده علوم و هنرها برگزينند. آمپر اثر متقابل دو هادي موازي حامل جريان الكتريكي را براي اولين بار كشف كرد.

 او نشان داد كه وقتي از دو هادي جريان الكتريكي هم جهت عبور كند آن دو هادي يكديگر را جذب مي كنند و اگر جهت جريان الكتريكي در دو هادي متفاوت باشد، دو هادي يكديگر را دفع مي كنند. علاوه بر اين آمپر تئوري خاصيت آهنربايي را بيان كرد. بنا بر اين تئوري خاصيت آهنربايي مربوط به بار الكتريكي جسم مغناطيسي است. اين تئوري امروز پذيرفته شده است و خاصيت مغناطيسي هر ماده را مربوط به حركت الكترونها در اتم سازنده آن ماده مي دانند. آخرين فعاليت علمي آمپر تاليف كتابي درباره تئوري نمودهاي الكتروديناميك است. 45 سال پس از درگذشت اين دانشمند يعني در سال 1881 كنگره بين المللي فيزيكدانها واحد شدت جريان را به افتخار او امپر ناميد

+ نوشته شده در  یکشنبه 27 آبان1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 


هوك فيزيكدان انگليسي گرچه در سراسر عمر از بيماري رنج مي برد ليكن يك لحظه از كار و كوشش و خدمت باز نايستاد. هوك نه فقط از تيزهوشي و نيروي كار خود بهره گرفت بلكه پيوند او با بزرگان دانش سبب شد كه با سرعت به درجه سازندگي برسد و آثار مهمي را به تنهايي با مشاركت آن ها به انجام رساند. هوك در سال 1663 ميلادي به عضويت انجمن سلطنتي انگليس در آمد و سال ها منشي انجمن بود. هوك در تلسكوپ ها و ديگر ابزارهاي نجومي و ساعت هاي آن عصر اصلاحات بسياري به عمل آورد. او مي دانست كه حركت سيارات به دور خورشيد را بايد يك مساله مكانيكي در نظر گرفت و براي نيروي گرانشي قانون عكس مجذور فاصله را پيشنهاد كرد. امام آنچه بيشتر دليل معروفيت هوك است استخراج رابطه تجربي F=KX است. او براي نخستين بار توانست با آزمايش هاي زياد و دقيق آن را بدست آورد.

+ نوشته شده در  پنجشنبه 26 مهر1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

در مورد نور و سایه می توانید از اینجا بخوانید.

+ نوشته شده در  یکشنبه 25 شهریور1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  | 
 

يكي از جالبترين افكار بشر، ايده جابجايي در بعد زمان است.

البته اگر از يك بعد ديگر به قضيه نگاه كنيم همه ما مسافر زمان هستيم. همين الان كه شما اين را ميخوانيد، زمان در حول و حوش و به پيش ميرود و آينده به حال و حال به گذشته تبديل ميشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ ميشويم و ميميريم. پس زمان در جريان است.

 آلبرت اينشتين با ارائه نظريه نسبيت خاص نشان داد كه اين كار از نظر تئوري شدني است. بر طبق اين نظريه اگه شيئي به سرعت نور نزديك شود گذشت زمان برايش آهسته تر صورت ميگيرد. بنابراين اگر بشود با سرعت بيش از سرعت نور حركت كرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلي اين است كه اگر جسمي به سرعت نور نزديك بشود جرم نسبي ان به بينهايت ميل ميكند لذا نميشود شتابي بيش از سرعت نور پيدا كرد. اما شايد يه روز اين مشكل هم حل شود. بر خلاف نويسنده ها و خيالپردازها كه فكر ميكنند سفر در زمان بايد با يك ماشين انجام شور، دانشمندان بر اين عقيده هستند كه اينكار به كمك يك پديده طبيعي صورت ميگيرد. در اين خصوص سه پديده مد نظر است: سياهچاله هاي دوار، كرم چاله ها و ريسمانهاي كيهاني.        

سياهچاله ها:

 اگر يه ستاره چند برابر خورشيد باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا كه يك نيروي جاذبه قوي دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده ميشود و يك حفره سياه رنگ مثل يه قيف درست ميكند كه نيروي جاذبه فوق العاده زيادي دارد طوري كه حتي نور هم نميتواند از ان فرار كند. اما اين حفره ها بر دو نوع هستد. يه نوعشان نمي چرخند لذا انتهاي قيف يك نقطه است. در انجا هر جسمي كه به حفره مكش شده باشه نابود ميشود. اما يه نوع ديگر سياهچاله نوعي است كه در حال دوران است و برا همين ته قيف يه قاعده داره كه به شكل حلقه اس. مثل يك قيف واقعي است كه تهش باز است. همين نوع سياهچاله است كه ميتواند سكوي پرتاب به آينده يا گذشته باشد. انتهاي قيف به يك قيف ديگر به اسم سفيدچاله ميرسد كه درست عكس ان عمل ميكند. يعني هر جسمي را به شدت به بيرون پرتاب ميكند. از همين جاست كه ميتوانيم پا به زمانها و جهان هاي ديگر بگذاريم.

 كرم چاله :

 يك سكوي ديگر گذر از زمان است كه ميتواند در عرض چند ساعت ما را چندين سال نوري جابجا كند. فرض كنيد دو نفر دو طرف يك ملافه رو گرفته اند و ميكشند. اگر يك توپ تنيس بر روي ملافه قرار دهيم يك انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ايجاد ميشود. اگر يك تيله به روي اين ملافه قرار دهيم به سمت چاله اي كه ان توپ ايجاد كرده است ميرود. اين نظر اينشتين است كه كرات آسماني در فضا و زمان انحنا ايجاد ميكنند؛ درست مثل همان توپ روي ملافه. حالا اگه فرض كنيم فضا به صورت يك لايه دوبعدي روي يه محور تا شده باشد و بين نيمه بالا و پايين ان خالي باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پايين مقابل هم قرار گيرد، آن وقت حفره اي كه هر دو ايجاد ميكنند ميتواند به همديگر رسيده و ايجاد يك تونل كند. مثل اين كه يك ميانبر در زمان و مكان ايجاد شده باشد. به اين تونل ميگويند كرم چاله. اين اميد است كه يك كهكشاني كه ظاهرا ميليونها سال نوري دور از ماست، از راه يك همچين تونلي بيش از چند هزار كيلومتر دور از ما نباشئ. در اصل ميشود گفت كرم چاله تونل ارتباطي بين يك سياهچاله و يه سفيدچاله است و ميتواند بين جهان هاي موازي ارتباط برقرار كند و در نتيجه به همان ترتيب ميتواند ما را در زمان جابجا كند. آخرين راه سفر در زمان ريسمانهاي كيهاني است. طبق اين نظريه يك سري رشته هايي به ضخامت يه اتم در فضا وجود دارند كه كل جهان را پوشش ميدهند و تحت فشار خيلي زيادي هستند. اينها هم يه نيروي جاذبه خيلي قوي دارند كه هر جسمي را سرعت ميدهند و چون مرزهاي فضا زمان را مغشوش ميكند لذا ميشود از انها براي گذر از زمان استفاده كرد.

تونل زمان :

 واقعيت يا خيال ؟ حالا اينها رو گفتيم ولي چند اشكال در اين كار است. اول اينكه اصلا نفس تئوري سفر در زمان يك پارادوكس است. پارادوكس يا محال نما يعني چيزي كه نقض كننده(نقيض) خودش در درونش است. يك مثال :اگه خدا ميتواند هر كاري را انجام دهد پس آيا ميتواند سنگي درست كند كه خودش هم نتواند تكانش دهد؟ اين يك پارادكس است چون اگر بگوييم آري پس انوقت با اينكه خدا هركاري را ميتواند انجام دهد متناقض است و اگر بگوييم نه باز هم همان ميشود يعني خدا هر كاري را نميتواند انجام دهد. يك مثال ديگر اين است كه اگر من در زمان به عقب برگردم , به تاريخي كه هنوز بدنيا نيامده بودم پس چطور ميتوانم انجا باشم. يا مثلا اگر برگردم و پدربزرگ خودم را بكشم پس من چطور بوجود اومده ام؟ يك راه حلي كه براي اين مشكل پيدا شده است، نظريه جهانهاي موازي است. طبق اين نظريه امكان دارد چندين جهان وجود داشته باشد كه مشابه جهان ماست اما ترتيب وقايع در انها فرق ميكند. پس وقتي به عقب برميگرديم در يك جهان ديگر وجود داريم نه در جهاني كه در ان هستيم. طبق اين نظريه بينهايت جهان موازي وجود دارد و ما هر دستكاري كه در گذشته انجام بدهيم يك جهان جديد پديد مي ايد.

+ نوشته شده در  شنبه 20 مرداد1386ساعت   توسط ملیحه انارکی  |