دانلود مقاله ذره بین

بارها ملاحظه کرده‌ایم که بچه‌ها با استفاده از یک ذره بین می‌توانند آتش روشن کنند و یا پیر مردها برای خواندن قرآنهای با خطوط ریز از ذره بین استفاده می‌کنند.

همه اینها نوعی عدسی محدب است.

مثلا در مورد اول با استفاده از عدسی پرتوهای خورشید در یک نقطه روی کاغذ یا یک ماده قابل اشتغال متمرکز می‌گردند و به این طریق دمای این نقطه بالا رفته و لحظه‌ای فرا می‌رسد که آن ماده یا کاغذ آتش می‌گیرد.

بنابراین می‌توان گفت که خصوصیت بارز این نوع عدسیها همگرا کردن یا جمع نمودن پرتوها در یک نقطه است.

در عدسیهای همگرا ، لبه‌ها نازک تر از وسط آن هستند و بطور معمول برای کاربردهای مختلف به شکلهای گوناگون دو کوژ ، کوژ تخت و هلالی همگرا ساخته می‌شوند.

ویژگیهای عدسی های محدب محور اصلی در حالت کلی عدسی از دو سطح کروی تشکیل شده است که هر کدام از این سطوح قسمتی از سطح یک کره کامل است.

خطی که مراکز این کره‌ها را به یکدیگر وصل می‌کند، محور اصلی نام دارد.

نقطه میانی عدسی را که روی محور اصلی قرار دارد، مرکز نوری می‌گویند.

اگر بوسیله چراغ یا هر وسیله دیگری یک پرتو نوری را بر مرکز نوری عدسی بتابانیم، ملاحظه می‌کنیم که پرتو بدون انحراف از مسیر اولیه، از طرف دیگر عدسی خارج می‌شود.

کانون عدسی محدب هرگاه یک دسته پرتو موازی با محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، پرتوها بعد از شکست در عدسی و عبور از آن در طرف دیگر ، در یک نقطه روی محور اصلی همدیگر را قطع می‌کنند.

این نقطه را کانون عدسی محدب می‌گویند.

بدیهی است که عدسی باید دارای دو کانون باشد.

چون از هر دو طرف می‌توان پرتوها را بر سطح آن تابانید.

فاصله این نقطه‌ها از عدسی را فاصله کانونی عدسی گویند.

در عدسیهای محدب فاصله کانونی را مثبت فرض می‌کنند.

تشکیل تصویر در عدسیهای محدب فرض کنید یک عدد شمع روشن بصورت عمود بر محور اصلی و به فاصله معین P از آن قرار دارد.

حال اگر از انتهای شمع خطی را بصورت موازی با محور اصلی عدسی بر سطح آن رسم کنیم، این خط با فرض اینکه بیانگر یک پرتو نوری است، باید بعد از عبور از عدسی در طرف دیگر ، از کانون بگذرد.

حال خط دوم یا پرتو دوم را بر مرکز نوری عدسی می‌تابانیم.

بدیهی است که این پرتو ، پرتو اولیه را در یک نقطه قطع می‌کند.

حال اگر از این نقطه عمودی بر سطح محور اصلی رسم کنیم، خط حاصل بیانگر تصویر شمع در عدسی محدب خواهد بود.

خوصیات تصویر در عدسیهای محدب از آنجا در این نوع از عدسیها تصویر ، از پرتوهای شکسته شده ، و در طرف دیگر آن تشکیل می‌شود، لذا تصویر آن مجازی خواهد بود.

بدیهی است که اگر جسم در فاصله بین کانون و عدسی قرار گیرد، در این صورت تصویر حاصل مجازی خواهد بود.

بنابراین برای داشتن تصویر حقیقی باید جسم در فاصله بزرگتر از فاصله کانون قرار داشته باشد.

اگر جسم در روی کانون قرار گیرد، در اینصورت پرتو های شکسته شده همدیگر را در هیچ نقطه‌ای قطع نمی‌کنند.

لذا اصطلاحا گفته می‌شود که تصویر در بینهایت تشکیل می‌گردد.

بدیهی است که اگر جسم در بینهایت فرض شود، تصویر آن روی کانون خواهد بود.

اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی قرار داشته باشد، تصویر جسم علاوه بر مجازی بودن مستقیم نیز خواهد بود.

اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت تصویر حقیقی بوده ولی وارونه خواهد شد.

اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر کوچکتر از خود جسم خواهد بود و لذا عدسی خاصیت ذره بینی نخواهد داشت.

اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر بزرگتر خواهد بود و عدسی نقش ذره بین را خواهد داشت.

فرمول عدسی ها در همه انواع عدسیها اگر فاصله شی از عدسی را P و فاصله تصویر از عدسی را q و فاصله کانونی را f فرض کنیم، فرمول عدسی بصورت زیر خواهد بود: فرمول عدسیها در همه انواع عدسیها اگر فاصله شی از عدسی را P و فاصله تصویر از عدسی را q و فاصله کانونی را f فرض کنیم، فرمول عدسی بصورت زیر خواهد بود: بدیهی است که علامت کمیتهای فوق در صورت مجازی بودن منفی و در صورت حقیقی بودن مثبت است.

اما در عدسیهای محدب فاصله کانونی همیشه مثبت است.

ابر رسانا ها اگردمای فلزات مختلف را تا دمای معینی(دمای بحرانی) پایین اوریم پدیده شگرفی در انها اتفاق می افتد که طی ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جریان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبدیل به ابررسانا خواهند شد.

(البته موادی مانند نقره نیز هستند که مقاومت ویژه شان حتی در دمای صفر درجه کلوین نیز صفر نمی شود).هرچند در این دما میتوان بسیاری از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن برای رسیدن به چنین دمایی مجبورند از هلیم مایع ویا هیدرژن استفاده کنند که بسیار گرانند .

امروزه ابر رسانایی را در موادی ایجاد می کنند که دمای بحرانیشان زیادتر از 77 درجه کلوین است که برای رسیدن به چنین دمایی از ازت مایع استفاده می کنند که نقطه جوشش 77 درجه کلوین است.

تاریخجه ابررسانا یی ابررسانایی برای اولین باردر سال 1911 توسط هایک کامرلینگ اونس(1926-1853)مطرح گردید.

وی دمای یک میله منجمد جیوه ای را تا دمای نقطه جوش هلیم مایع(4.2 درجه کلوین )پایین اوردد و مشاهده نمود که مقاومت ان ناگهان به صفر رسید.

سپس یک حلقه سربی را در دمای 7 درجه کلوین ابررسانا نمود و قوانین فارادی را بر روی ان ازمایش کردومشاهده نمود وقتی با تغییر شار در حلفه جریان القایی تولید شود.

حلقه سربی برعکس رسانا های دیگر رفتارمی نمایدیعنی پس از قطع میدان تا مادامیکه در حالت ابر رسانایی قرار داردجریان اکتریکی را حفظ می کند.

به عبارتی اگریک سیم ابررسانا داشته باشیم پس از بوجود امدن جریان الکتریکی دران بدون مولد الکتریکی ( مثل باطری یا برق شهر )نیز می تواند حامل جریان باشد.

اگر در همین حالت میدان مغناطیس قوی در مجاورت سیم ابررسانا قرار دهیم ویا دمای سیم را با لاتر از دمای بحرانی ببریم جریان در ان بسرعت صفر خواهد شد چون دراین حالتها سیم را از حالت ابررسانایی خارج کرده ایم .

اقای اونس با همین کشف جایزه نوبل فیزیک در سال 1913 را از ان خود نمود.در عکس بالا اونس و همسرش نشسته و دوستان دانشمند مانند البرت انیشتین در پشت سر وی قرار دارند.

اثرمایسنر سپس در سال 1933 Meissner وOschsenfeld مطابق شکل نشان دادند که وقتی ماده مورد ازمایش قبل از ابررسانا شدن در میدان مغناطیسی باشد شار از ان عبور میکند ولی وقتی در جضور میدان به دمای بحرانی برسدو ابررسانا گردد دیگر هیچگونه شار مغناطیسی از ان عبور نمی کند تبدیل به یک دیامغناطیس کامل می شود که شدت میدان درون ان صفر خواهد بود.

فیزیکدانان مختلف همواره سعی کرده بودند به موادی دست پیدا کنند که اولا دردمای پایین ابرسانا شوند و ثانیا برای فرایند سرمایش بجای هلیم پر هزینه از نیتروژن مایع استفاده شود.تا بدن ترتیب بتوانند کابلهای مناسب برای حمل و انتقال برق ویا موتور الکتریکی بسازند.

در این شکل یک مغناطیس استوانه ای روی یک قطعه ابررسانا که توسط نیتروژن خنک شده شناور است زیرا ابررسانا طبق خاصیت یعنی اثر مایسنر می توانند خطوط میدان مغناطیس را به خارج پرتاب کنند دارد.و همانطور که میبینم قرص مغناطیسی را شناور نگه دارندو بدن ترتیب یک موتور چرخان ساخته میشود.

بلاخره در سال 1986 دو فیزیکدان سویسی به نامهای George bednorz-Alex Muller از آزمایشگاه زوریخ توانستند ابرسانایی ازجنس سرامیک اکسید مس در دمای بالا 60 درجه کلوین بسازند که برای فرایند سرمایش از نیتروژن مایع استفاده میشد که بسیار کم هزینه بود.

بدین ترتیب دو گام مهم برای ساخت کابلهای ابررسانایی برداشته شد و لی سرامیک اکسید مس برای ساخت کابل شکننده بود بنابراین تلاشهای دیگری آغاز شد.که تا به امروز هم ادامه دارد دانشجویان و دانشمندان ایرانی هم در این عرصه بسیار فعال هستند.

طبق گزارش ایرنا سعید سلطانیان به همراه یک گروه علمی در دانشگاه ولو نگوگ ایالت نیو ساوت ولز استرالیا به سرپرستی پروفسور دو ابررسانایی ساختند که بالاترین رکورد را در میان ابررسانا دارد این ابررسانا به شکل سیم یا نوار ی از جنس دی برید منیزیم با پوششی از آهن است که شکل میکروسکوپی آن در پایین نشان داده شده است.

کاربردهای مختلف ابررساناها از ابررسانایی میتوان در ساخت آهن رباهای ویژه طییف سنجهای رزونانس مغناطیسی هسته و عکسبرداری تشدید مغناطیسی هسته و تشخیص طبی استفاده نمود و همچنین چون با حجم کم جریانهای بسیار بالا را حمل می کنند می توان از آنها در ساخت موتورهای الکتریکی (ژنراتورها- کابلها) استفاده نمود که حجمشان 4 تا 6 برابر کوچکتر از موتورهای فضاپیمای امروزی هستند.

میتوان از آهن رباهای ابررسانا در ساختمان ژیروسکوپ برای هدایت فضا پیما استفاده نمود.

می توان از نیم رسانا ها در ساخت قطارهای شناور استفاده نمودمانند قطار سریع السیر ژاپنی ها که در سال 2000 میلادی ساخته شد وبا با سرعت 581 km/h حرکت می کرد در این بجای قطار بجای استفاده از چرخ از میدان مغناطیسی استفاده شده است.

منبع : khayam.persianblog.com نوشته شده توسط yasaman | موضوع: | لینک ثابت | آرشیو نظرات زمان صفر 85/05/28 22:7 « زمان صفر زمان گذشته تر از گذشته بنابه نظریه انفجار بزرگ ، گسترش جهان از یک انفجار آتشین آغاز شده و تا امروز ادامه یافته است و احتمال دارد این گسترش تا بینهایت ادامه داشته باشد.

ولی ما یقینا می‌خواهیم بدانیم پیش از این انفجار اولیه وضع از چه قرار بوده است.

اما برای فهمیدن این موضوع باید از دیوار زمان صفر عبور کنیم.

نه تنها در عرصه فیزیک ، بلکه حتی در عرصه منطق نیز دشواریهای زیادی در این سیر وجود دارد.

ما نمی‌توانیم تاریخ کائنات را از زمان صفر یعنی درست لحظه آفرینش فضا و زمان آغاز کنیم ولی قادریم آن را از لحظه‌های بسیار کوتاه و غیر قابل تصور یعنی 43- ^10 ثانیه پس از انفجار بزرگ آغاز کنیم.

قوانین بنیادی فیزیک توانسته‌اند از امروز تا آن لحظه که کائنات بسیار بسیار کوچک ، داغ و غلیظ بوده ، استواری خود را حفظ کنند.

خصوصیات کائنات در زمان صفر در 43- ^10 ثانیه پس از انفجار بزرگ ، کائنات بیش از 35 - ^ 10 متر قطر نداشته و ده میلیون میلیارد میلیارد بار کوچکتر از یک اتم هیدروژن بوده است.

در این زمان عالم چنان جوان است که نور نمی‌تواند به دورها سفر کند و افق کیهانی که کائنات قابل دید را در بر می‌گیرد، بسیار نزدیک است.

در این زمان حرارت به 32 ^ 10 کلوین میرسد.

کائنات بسیار غلیظ و فشرده (96 ^ 10 برابر غلظت آب) و انرژی آن غیر قابل اندازه گیری است.

چنانچه اگر بخواهیم چنین نیرویی تولید کنیم باید دستگاههای تسریع کننده ذرات اولیه‌ای بسازیم که چندین سال نوری قطر داشته باشند.

زمان صفر یا زمان پلانک در 43- ^10 ثانیه پس از انفجار ، کائنات چنان فشرده و غلظت چنان انباشته است که نیروی جاذبه ، که در حالت معمولی در مقیاس میکروسکوپی قابل اغماض است، مانند نیروها از قبیل نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف نیروی الکترومغناطیسی ، بسیار قوی می‌باشد.

ولی ما نمی‌توانیم رفتار و مشخصات اتمها و نور را در جاذبه بسیار قوی دریابیم.

این مساله نخستین بار در آغاز قرن حاضر توسط "ماکس پلانک" مطرح شد.

به همین دلیل زمان 43- ^10 ثانیه را "زمان پلانک" می‌گویند.

که در آن فیزیک از توضیح عاجز می‌شود و مرز آگاهی‌ها به نهایت می‌رسد.

جاذبه سد زمان صفر برای پشت سر گذاشتن زمان پلانک به نظریه‌ای‌ کوانتیک از جاذبه نیاز است که در آن قوه جاذبه بتواند با سایر نیروها متحد شود.

فیزیکدانان در تلاشند تا یک نظریه جامع طبیعت بیابند که در آن چهار نیروی حاکم بر جهان بصورت یک نیروی واحد عمل کنند.

و تا کنون موفق شده‌اند شرایط گرد آمدن نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف و نیروی الکترومغناطیسی را بدست آورند.

ولی نیروی جاذبه همچنان با اتحاد با این نیروها مخالفت می‌کند.

این نیرو که بر دنیای بینهایت بزرگها حاکم است از هر گونه اتحاد با دنیای بینهایت خردها سرباز می زند.

پیوند و اتحاد مکانیک کوانتومی با نسبیت در حال حاضر همچنان سدی غیر قابل عبور است و حتی اینشتین که در سی سال آخر عمر خود ، سر سختانه در این زمینه به کار پرداخت، نتوانست از این سد بگذرد.

تا وقتی مقاومت و استقامت جاذبه شکسته نشود، فراتر از زمان پلانک را در یافتن ، کاری غیر ممکن است.

این زمان مرز و حد نهایی آگاهی و شناخت ما است.

در پشت دیوار پلانک واقعیتی هنوز دست نیافتنی پنهان است که در آن جفت فضا ـ زمان کائنات چهار بعدی ما می‌تواند کاملا متفاوت باشد با دیگر وجود نداشته باشد.

پشت دیوار پلانک فیزیکدانهایی که شکافهای کوتاه و گذرایی در پشت دیوار پلانک وارد کرده‌اند، می‌گویند که با کائنات پرآشوبی که ده یا حتی بیست و شش بعد دارد، برخورد کرده‌اند، که در آن قوه جاذبه چنان قوی است که فضا را به کلی دگرگون کرده است و در آن ، فضا ، تحت تاثیر جاذبه به تعداد بیشماری سوراخ سیاه میکروسکوپیک تبدیل شده است که گذشته ، حال و آینده و حتی زمان در آن معنا ندارد.

هر کدام از این سوراخها صد میلیارد میلیارد بار کوچکتر از یک پروتون هستند، که با حرارت 32 ^10 کلوین در فاصله 43- ^10 ثانیه تبخیر می‌شوند، ناپدید می‌شوند و دوباره ظاهر می‌شوند.

زمان مرجع سالها کوشش و مطالعه طاقت فرسا لازم است تا دیوار پلانک سوراخ شود و تا رسیدن به آن روز ما باید "زمان پلانک" را به منزله "زمان صفر" بپذیریم.

بنابرین ، وقتی از مبدا و آغاز خلقت کائنات گفتگو می‌کنیم، زمان مرجع ما زمان پلانک خواهد بود.

منبع : دانشنامه رشد نوشته شده توسط yasaman | موضوع: | لینک ثابت | آرشیو نظرات آیرودینامیک پرواز 85/05/28 22:6 « آیرودینامیک پرواز تاریخچه برادران رایت توانستند با استفاده از نبوغ و خلاقیت خود در دهم دسامبر 1903 که آرزوی دیرینه بشر را که پرواز بود تحقیق بخشند و از زمانی که اسحاق نیوتن فیزیکدان انگلیسی ، نیروی جاذبه را کشف کرد، فکر پرواز و غلبه بر نیروی جاذبه در انسان شدت بیشتری یافت.

برادران رایت که یک مغازه تعمیرات دوچرخه داشتند، همیشه در فکر پرواز بودند.

آنها بر اساس اطلاعات و مطالعات که در مورد پرواز داشتند به ساخت بالها و طراحی هواپیما پرداختند.

سپس یک تونل باد کوچک ساخته و اجزای آیرودینامیکی هواپیمای خود را که از طراحی کاملا نوین و پیشرفته برخوردار بود، آزمایش کردند.

و اولین پرواز قابل کنترل هواپیما را انجام دادند.

زمانی که هواپیما به پرواز در می‌آید تحت تاثیر نیروهای آیرودینامیکی قرار می‌گیرد.

نیروی آیرودینامیکی نیروی آیرودینامیک در اثر وزش باد بر روی یک جسم تولید می‌شود.

این جسم می‌تواند تیر چراغ‌ برق ، یک آسمان خراش ، پل ، هواپیما و یا کابل برق فشار قوی باشد.

اما بازتاب نیروی آیرودینامیکی که ایجاد می‌شود، بستگی به شکل این جسم خاص که در معرض وزش باد قرار گرفته است.

اگر هم پهن و دارای زاویه تند باشد در برابر باد مقاومت می‌کند و در جهت وزش باد خم می‌شود.

اما اگر دارای زوایای خمیده و یا نیم‌دایره باشد، مقاومت کمتری نسبت به سایر اجسام خواهند داشت.

نیروهای آیرودینامیکی شامل چهار نیرو می‌شود، که این نیروها عبارتند از : نیروی برا (LIFT) نیروی برا ، نیرویی است که باعث بالا رفتن هواپیما یا هلیکوپتر و اجسام برنده ایجاد می‌شود.

برای اینکه این نیرو ایجاد شود باید جسم مورد نظر شکل خاصی داشته باشد، مطلوب‌ترین شکل می‌تواند به صورت یک قطره آب و یا یک جسم که یک طرفش نیم‌دایره و طرف مقابل آن زاویه تند داشته باشد.

اگر این جسم به گوشه‌ای در جریان هوا قرار گیرد که باد از سمت جسم که حالت نیم‌دایره دارد بوزد و از طرف مقابل که زاویه تندی دارد جسم را ترک کند، نیروی برا ایجاد خواهد شد.

وقتی که مولکولهای هوا با لبه جلوی بال برخورد می‌کند، تعدادی به سمت بالا و تعدادی به سمت پایین بال متمایل می‌شوند.

هر دو گروه مولکولها می‌بایستی در انتهای بال همزمان به یکدیگر برسند.

چون بالای بال هواپیما انحنای بیشتری دارد و مسافت آن نسبت به زیر بال بیشتر است.

در نتیجه مولکولهایی که از سطح بالایی عبور می‌کنند.

می‌بایستی با سرعت بیشتری حرکت کنند تا با مولکولهای سطح پایین همزمان به انتهای بال هواپیما برسند.

این عمل باعث کاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پایین بال خواهد شد.

اشاره به اصل برنولی وقتی که سرعت هوا در سطح بالای بال بیشتر از سطح پایینی آن باشد، فشار در سطح بالایی کم می‌شود.

حال که فشار هوا در قسمت بالای بال کاهش می‌یابد و یک خلا نسبی ایجاد می‌شود که جسم را به طرف خود می‌کشد.

این خلا نسبی همان نیروی برا می‌باشد که باعث بالا رفتن هواپیما می‌شود.

هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر باشد مقدار خلا نسبی نیز بیشتر می‌شود.

نیروی وزن (WEIGHT) زمانی که ما روی زمین قرار گرفته‌ایم وزن ما بطور عمود بر مرکز زمین وارد می‌شود.

وزن ما باعث قرار گرفتن روی زمین و نیز جاذبه‌ای که برما وارد می‌شود با وزن ما برابر خواهد بود.

طبق قانون نیوتن ، نیروی جاذبه‌ای که بر جسم ما وارد می‌شود برابر با یک خواهد بود.

برای اینکه هواپیما به پرواز درآیند باید بر نیروی جاذبه غلبه کند.

وزن همیشه در جهت مخالف نیروی برا است.

نیروی رانش (THRUST) وقتی جسمی از زمین بلند شده و در فضا قرار می‌گیرد، باید نیروی رانش کافی داشته باشد.

به عبارت دیگر نیروی رانش باعث می‌شود تا هواپیما به طرف جلو حرکت کرده و جریان لازم را ایجاد کند.

جریان ایجاد شده تولید نیروی برا این کار را خواهد کرد.

در هواپیما نیروی رانش بوسیله موتور فراهم می‌شود.

نیروی پسا (DRAG) - طبق قانون نیوتن هر عملی یک عکس‌العمل در جهت مخالف خواهد داشت به دلیل اینکه نیروی رانش باعث جلو رفتن هواپیما می‌شود.

افزایش این نیرو باعث افزایش نیروی پسا خواهد شد.

وجود نیروی پسا یک امر اجتناب ناپذیر است ولی کارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپیما سعی می‌کنند در حین پرواز از مقدار نیروی پسا کاسته شود.

- شکل هواپیما ، هر قدر بالها نازکتر یا محل اتصال اجزا خارجی با بدنه زاویه‌هایی تند نداشته باشد، بخشی از نیروی پسا کاهش می‌یابد.

بستگی به شکل خاص اجزایی که در تولید نیروی برا نقش دارند.

مانند بالها ، و بخشی از بدنه .

برای اینکه هواپیما بتواند سرعت‌های کم به اندازه کافی نیروی برا و در سرعت‌های زیاد از تولید نیروی پسا کاسته شود بالهای آن را به گونه‌ای مناسب طراحی می‌کنند.

- پس متوجه می‌شویم که با افزایش نیروی رانش بر سرعت هواپیما افزوده می‌شود.

با افزوده شدن سرعت هواپیما ، جریان هوا نیز افزایش یافته و نیروی برا افزایش می‌یابد تا بر وزن هواپیما غلبه کند.

با افزایش نیروی برا و رانش بر میدان نیروی پسا نیز افزوده خواهد شد.

اما زمانی که هواپیما در مسیر پرواز قرار می‌گیرد کلیه نیروها به حالت تعادل در آمده و هواپیما با سرعت ثابتی به پرواز خود ادامه می‌دهد.

منبع : دانشنامه رشد نوشته شده توسط yasaman | موضوع: | لینک ثابت | آرشیو نظرات آزمایش فرانک - هرتز 85/05/28 22:4 « آزمایش فرانک - هرتز بر اساس نظریه مکانیک کوانتومی می‌دانیم که دستگاههای اتمی مانند اتم هیدروژن کوانتیده‌اند و انرژی‌های مجاز گسسته‌اند بنابراین یک فوتون با انرژی h) hv ثابت پلانک و v فرکانس نور است) تنها در صورتی می تواند توسط اتم جذب شود که انرژی آن با اختلاف انرژی بین دو حالت مجاز در ساختمان اتم برابر باشد.

ممکن است این سوال در ذهن ایجاد شود که آیا می‌توان انرژی یک دستگاه کوانتیده را از طریق برخورد با ذرات دیگر، مانند الکترون نیز تغییر داد.

آزمایش فرانک - هرتز در مقام پاسخ گفتن به این سوال طراحی و اجرا شده است.

تاریخچه برای نخستین بار در سال 1914 آزمایش فرانک و هرتز نشان داد که بر انگیختگی انتها توسط بمباران ذره‌ای امکان‌پذیر است و کوانتش انرژی بر این فرآیند نیز حاکم است.

آزمایش فرانک هرتز در مورد اتم هیدروژن فرض کنید اتمهای هیدروژن ، در حالت پایه ، توسط یک باریکه انرژی از الکترونهایی که انرژی جنبشی آنها از 10.2 الکترون ولت (انرژی برانگیختگی اولین حالت برانگیخته هیدروژن) کمتر است بمباران شوند.

چون اتم هیدروژن در حالت پایه نمی‌تواند انرژی خود را کمتر از این تعداد افزیش دهد الکترونها با اتمهای هیدروژن بطور کاملا کشسان برخورد می‌کنند (برخورد کشسان) و انرژی جنبشی کل ذرات خروجی در این برخورد، با انرژی جنبشی کل ذرات ورودی کاملا برابر است.

از طرف دیگر، الکترونهای تک انرژی که انرژی جنبشی آنها دقیقا برابر با 10.2 الکترون ولت است با اتمهای هیدروژن در حالت پایه برخورد می‌کنند و این برخورد می‌تواند غیر کشسان باشد.

در این حالت با تبدیل انرژی جنبشی اولیه الکترون به انرژی داخلی اتم هیدروژن ، این اتم یک گذار به ترازهای بالا ، از حالت پایه به اولین حالت برانگیخته ، انجام می‌دهد.

اتمهایی که به این طریق به یک حالت برانگیخته می‌رسند پس از آن می‌توانند با گسیل یک فوتون با انرژی 10.2 الکترون ولت ، به حالت پایه واپاشیده شوند.

اگر الکترونهای بمباران کننده دارای انرژی جنبشی بیشتر از 10.2 الکترون ولت باشند، نیز برخورد کشسان خواهد بود، فقط مقدار 10.2 الکترون ولت به انرژی داخلی برانگیختگی اتم تبدیل خواهد شد.

انرژی جنبشی باقیمانده به صورت انژی جنبشی الکترون خروجی ظاهر می‌شود.

با افزایش باز هم بیشتر انرژی ذرات بمباران کننده ، اتمها می‌توانند به دومین حالت برانگیخته و به حالتهای بالاتر برسند.

در هر کدام از این برخوردهای غیر کشسان ، اتم فقط آن انرژی را که باعث گذار از یک تراز انرژی کوانتیده به تراز بالاتر خواهد شد، جذب می‌کند و مازاد انرژی بصورت انرژی جنبشی الکترون خروجی خواهد بود.

آزمایش فرانک - هرتز با بخار جیوه در آزمایش اولیه فرانک - هرتز الکترونها وادار به برخورد با اتمهای بخار جیوه شدند، طول موج تابش متناظر با گذار بین حالت پایه و اولین حالت برانگیخته جیوه برابر 2536 آنگستروم است.

انرژی معادل با آن برابر با 21.88 الکترون ولت است.

فرانک و هرتز دریافتند که الکترونهایی با این حداقل انرژی جنبشی برای تولید برانگیختگی در اتمهای جیوه مورد نیاز هستند.

این مطلب از این حقیقت استنباط شد که وقتی انرژی الکترونها از 4.88 الکترون ولت کمتر بود، برخوردها کاملا کشسان بودند، ولی وقتی که انرژی آنها بیشتر بود تعدادی برخورد غیر کشسان رخ می‌داد.

در همان زمان معلوم شد که اگر ، و فقط اگر ، الکترونهایی با حداقل انرژی برانگیختگی 4.88 الکترون ولت با اتمهای جیوه برخورد کنند، اتمهای جیوه تابش 2536 آنگسترومی گسیل می‌کنند.

اهمیت تاریخی آزمایش فرانک - هرتز اهمیت تاریخی آزمایش فرانک - هرتز در این است که ، این آزمایش نشان داد که دستگاههای اتمی کوانتیده‌اند و این موضوع ، نه فقط در جذب و گسیل فوتون ، بلکه در بمباران ذره‌ای نیز نمایان شد.

در عمل می‌توان برخوردهای غیر کشسان الکترونها را از طریق اندازه گیری جریان الکتریکی ناشی از حرکت الکترونها در یک گاز مولکولی مشاهده کرد.

روشهای دیگر برای آزمایش فرانک - هرتز روش ساده‌تر و متداولتری برای انگیختن اتمها توسط فرانک - هرتز پیشنهاد شد.

در این روش از تخلیه الکتریکی توسط یک میدان الکتریکی خارجی استفاده می‌شود که در آن الکترونها و یونها شتاب می‌گیرند و انرژی جنبشی خیلی بالا کسب می‌کنند.

این روش در عمل ، با اعمال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود واقع در یک اتاقک شیشه‌ای محتوی گاز انجام می‌شود.

از اینرو با برانگیختگی گرمایی و برانگیختگی الکتریکی طیفهای گسیلی تولید می‌شود.

منبع : دانشنامه رشد نوشته شده توسط yasaman | موضوع: | لینک ثابت | آرشیو نظرات سونوگرافی با ماورای صوت 85/05/28 22:2 « سونوگرافی با ماورای صوت برای عکسبرداری و سونوگرافی عمدتا از اشعه ایکس استفاده می‌شود.

به لحاظ انرژی بالا و قدرت نفوذ زیاد اشعه ایکس از آن در سونوگرافی بافت‌های نرم و اعضای داخلی بدن نمی توان استفاده نمود.

بنابراین از امواج آکوستیکی از جمله ماورای صوت در سونوگرافی بهره می‌گیرند.

ویژگی پیزو الکتریسیته در بلور کوارتز در تکنیک سونوگرافی مبنای کار بر مواد پیزوالکتریک نهاده شده است.

مواد پیزوالکتریک به موادی اطلاق می‌شود که می تواند تاثیر متقابل فشار مکانیکی و نیروی الکتریکی را در یک محیط برهم ایجاد کنند بهترین ماده پیزوالکتریک برای این منظور بلور کوارتز است.

بلور شش ضلعی کوارتز دارای بار منفی و مثبت بصورت یک در میان در شش زاویه خود می‌باشد.

اگر این بلور را تحت اثر فشار یا کشش مکانیکی قرار دهیم.

دو طرف بلور دارای بارهای منفی و مثبت خواهد شد.

حال اگر بلور را در حالت خنثی در یک میدان الکتریکی قرار دهیم وجود بارهای مثبت و منفی باعث کاهش یا فشار در روی بلور شده و شکل بلور را تغییر می‌دهد.

اگر این میدان الکتریکی با فرکانس مشخص شروع به نوسان نماید.

بلور پیزوالکتریک نیز متناسب با همان فرکانس شروع به ارتعاش نموده و امواج مکانیکی از خود صادر می‌کند و این مبنای تولید ماورای صوت به توسط سیستم پیزوالکتریک است.

طرز بکارگیری بلور کوارتز در سونوگرافی یک نکته جالب توجه در پدیده سونوگرافی و ماورای صوت این است که همان بلور پیزوالکتریک که تحت تغییرات میدان الکتریکی فیزیک امواج ماورای صوتی تولید می‌کند.

بازتابهای امواج را نیز از بافتهای درونی دریافت و با روندی دقیقا عکس روند تولید این فیزیک امواج به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می‌کند.

که این سیگنال با انتقال به پردازشگر مرکزی به شکل تصویر شخصی در روی صفحه نمایش دستگاه ظاهر می‌شود.

ایجاد تصویر واضع از اندام‌های داخلی برای ایجاد وضوح و تمایز بهتر ، فرکانس تولید ماورای صوت طوری تنظیم می‌شود که فیزیک امواج بازتابیده را برای ایجاد وضوح و تمایز و تصویر واضح تری را ایجاد کند.

برای جلوگیری از پخش فیزیک امواج ماورای صوتی در راستاهای دیگر در ترانسدیوسر از ماده میرا کننده در دسته ترانسدیوسر استفاده شده است.

بدین ترتیب فیزیک امواج ماورای صوت فقط در یک راستا در جهت بافتهای بدن منتشر می‌شود.

فرکانس 3 مگاهرتز برای تصویر برداری ماورای صوتی از بافت‌های عمقی و فرکانس یک مگاهرتز برای شناسایی بافت‌های سطحی بکار می‌رود.

بدترین عامل در کاهش نفوذ فیزیک امواج برای ایجاد تصویر واضح وجود آزمایش‌های مربوط به هوا در حد فاصل بدن بیمار و سطح ترانسدیوسر است.

برای جلوگیری از این موضوع سطح بدن را با آب یا روغن یا ژله مخصوص آغشته می‌کنند تا هوایی در این فاصله باقی نماند.

شرط بازتابش امواج در هنگام عبور از بافت‌های داخلی بدن تغییر دانسته بافت‌هاست.

بدین ترتیب مرزهای اندامهای مختلف داخلی به خوبی مشخص می‌شوند.

با توجه به این که مقداری از فیزیک امواج حین عبور جذب می‌شوند و میزان این جذب با افزایش چگال بافت بیشتر می‌شود.

تصاویر ماورای صوتی اندامهایی که در پشت استخوان قرار دارند، چندان جالب و واضح نیست.

آزمایش ساده اگر یک بلور پیزوالکتریک به طور مثال در فرکانس 3 مگاهرتز تنظیم شده باشد در واقع فیزیک امواج با فرکانس به 3 مگاهرتز را نیز تولید می‌کند که گستره این محدوده را پهنای باند فیزیک امواج گویند و هرچه پهنا اصلی ترین و شدیدترین آنها باشد.

و سایر فیزیک امواج در این محدوده برای تولید تصاویر کناری یا فرعی در پدیده سونوگرافی بکار می‌روند.

آزمایش دیگر این تکنیک جداسازی ژرفی است و آن حداقل فاصله‌ای است که با تغییر بافت دستگاه می تواند آنرا نشان دهد.

در دستگاههای مدرن با فرکانس 1-3 مگاهرتز این قدرت جداسازی حدود یک میلی متر است.

منبع : دانشنامه رشد نوشته شده توسط yasaman | موضوع: | لینک ثابت | آرشیو نظرات سرعتی بالاتر از سرعت نور 85/05/28 21:59 « سرعتی بالاتر از سرعت نور آیا واقعا ممکن است که سرعت های بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشد؟

بر اساس نظریه نسبیت هیچ فرآیند فیزیکی نمی تواند در سرعت های بالاتر از سرعت نور در خلا انجام گیرد.

بدون تردید ، قابل قبول نبودن این سرعت ها یکی از عجیب ترین فرضیات فیزیک جدید است.

ابر نور در کنار دنیایی با سرعت های کمتر از سرعت نور (جهان تاردیون ، مشتق از کلمه لاتین تاردوس به معنای آهسته) دنیای دیگری وجود دارد که سرعت نور در آن از سرعت های دیگر کمتر است، نه بیشتر (جهان تاکیون مشتق از لغت یونانی تاخیس به معنی سریع می باشد).

دنیای دوم کشف نشده است ، زیرا هیچ نقطه مشترکی با دنیای اول ندارد.

در سالهای اخیر ، تعدادی مقاله تحقیقاتی منتشر شده که نویسندگان آنها احتمال وجود ذرات «ابر نور» را که تا کنون نامیده اند، مورد بررسی قرار داده اند.

واقعیت عجیبی که در مورد فرضیه ابر نور وجود دارد، آنست که این فرضیه ، نظریه نسبیت خاص را نقض نمی کند ، بلکه آن را با دنیایی که در آن سوی محدوده سرعت نور قرار دارد سازگارتر و هماهنگ تر می سازد.

اگر تاکیون‌ها وجود داشتند؟

عقاید متفاوتی در این مورد وجود دارد.

اگر تاکیون ها واقعا وجود داشته باشند، چه می شود؟

در این صورت آنها نوع سوم ذراتی می باشند که برای ما شناخته شده اند.

اولین نوع شامل ذراتی است که هیچگاه به سرعت نور نمی رسند.

(یعنی تقریبا تمام ذرات بنیادی شناخته شده) ، نوع دوم فوتون‌ها (کوانتاهای تابش الکترومغناطیسی) و احتمالا نوترینوها می باشند که هر دو آنها با سرعت نور منتشر می شوند.

تاکیون ها همواره دارای سرعتی می باشند که از سرعت نور بیشتر است.

دنیای تاکیون ها و دنیای ما دنیای تاکیون ها هیچ نقطه مشترکی با دنیای ما که در آن سرعت ها کمتر از سرعت نور است ندارد.

سه نوع ذره‌ای که هم اکنون ذکر آنها به میان آمد، دارای یک خاصیت مشترک می‌باشند.

ذرات یک گروه تحت هیچ شرایطی نمی توانند به ذرات گروه دیگر تبدیل شوند.

از سوی دیگر ، فقط بر اساس دانش جدید می توانیم چنین اظهار نظری را به عمل آوریم.

اگر این مسئله را از دیدگاه اطلاعات علمی کامل‌تری که هنوز ناشناخته است مورد بررسی قرار دهیم، ممکن است که کاملا تغییر نماید.

در آن صورت می توانیم فرض کنیم که دنیای تاکیون ها با دنیای ما برخورد پیدا می کند و این بدان معنی است که فرآیندهایی در طبیعت وجود دارند که در جهات نامشخص پیش می روند.

اصل علیت که بر اساس آن علت همیشه مقدم بر معلول است یک اصل اساسی فیزیکی است.

به بیان دیگر ، هیچ رویدادی نمی تواند گذشته را تحت تاثیر قرار دهد و موجب تغییر آن چیزی گردد که اتفاق افتاده است، ولی در دنیای ذراتی که با سرعت نور و یا بیشتر از آن حرکت می کنند ، این اصل ممکن است تغییر نماید و علت و معلول با توجه به چارچوب مرجع جای خود را عوض کنند.

در فرآیندهایی که پیام ها با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت می نمایند، تسلسل وقایع (وقایعی که پیش از وقایع دیگر رخ می دهند) به انتخاب دستگاه مختصات بستگی پیدا می کند، در عین حال ، جهت جریان اطلاعات یعنی اساس بستگی علت و معلول تغییر نمی نماید.

این مسئله موجب نقص علیت می گردد.

بازگشت به گذشته گمان می‌رود چنین جریانی بتواند برای ایجاد ارتباط تلفنی با گذشته کمک کند یا ممکن است شخصی خود را به ساعت 11 صبح روز قبل انتقال دهد … .

چنین چیزی مادامی که دنیای سرعتهای کوچک‌تر از سرعت نور با دنیای سرعتهای بزرگ‌تر از سرعت نور برخورد پیدا کند، تناقض می‌باشد.

اگر فقط محدوده سرعت‌های بالاتر از سرعت نور را مورد توجه قرار دهیم، چین تناقضاتی به‌وجود نمی‌آید.

تاکنون هیچ یک از اطلاعات تجربی به دست آمده وجود تاکیون‌ها را به اثبات نرسانیده‌اند.

دنیای ریز ذره‌ها پیشرف جهان کوچک عقاید و تصورات خارق‌العاده‌ای پدید می‌آورد که نظریه‌های دانش عادی را نقض می‌کند و آشکارا نشان می‌دهد.

چنین عقیده‌ای که معلومات امروزی علمی مفاهیم مطلق و غیر قابل تغییری هستند، پوچ می‌باشد.

به نظر نمی‌آید که هیچگاه پیشرفت فیزیک و اختر فیزیک به انتها برسد.

فرضیه ذرات بنیادی که همواره وقایع عجیب‌تری را آشکار می‌سازد.

دائما با مفاهیم پیچیده ریاضی و سایر مفاهیم پیچیده به‌ وجود می‌آید که با دنیایی که ما را احاطه کرده هیچ گونه مشابهتی ندراد.

باید گفت که این فرضیه روز به روز بیشتر با فرضیه کیهانی آمیخته می‌شود.

به عبارت دیگر قوانین طبیعی حاکم بود و نقطه نهایی و متضاد ابعاد جهانی یعنی دنیای ریز ذره‌ها و دنیای وقایع کیهانی هیچگاه با یکدیگر متناقض نیستند.

بیان ریز ذره‌ها بوسیله پدیده گرانشی با نفوذ بیشتر در دنیای ریز ذره‌ها ، اثرات گرانشی بطور قابل توجهی کمتر می‌شوند.

ولی این مساله تا نقطه معینی صادق است و نقش آنها بطور مشخصی افزایش می‌یابد.

و آنها مانند وضعیتی که در جهان بزرگ وجود دارد به صورت پدیده‌های فیزیکی غالب در می‌آیند.

در دنیای ریز ذره‌ها که وجه مشخصه آن فواصل کوچک است، مقادیر انرژی و در نتیجه جرم به اندازه‌ای افزایش می‌یابد که از این نظر دنیای ریز ذره‌ها مشابه پدیده‌های دنیای بزرگ و فوق‌العاده بزرگ می‌گردد و دو جهان مانند گذشته یکی می‌شوند و به همین دلیل آنها برخی از قوانین طبیعت مشترک هستند.

سیاهچاله‌ها که نشان‌دهنده چگالی فوق‌العاده زیاد ماده هستند، ناحیه دیگری می‌باشند که در آن وقایع جهانی و میکروسکوپیک باهم یکی می‌شوند.

در اینجا پدیده گرانشی در هر دو حالت عظیم است که در حالت اول بصورت هندسه تغییر یافته فضا و در حالت دوم به صورت اثرات مکانیک کوانتومی بیان می‌شود.