فيزيك ذرات بنيادي بخشي از فيزيك است. موضوع مورد مطالعه ي فيزيكدانان ذرات بنيادي اين است كه بدانند جهان از چه ذراتي ساخته شده و اين ذرات چگونه در كنش با يكديگر هستند. اما اين ذرات چه هستند؟ در حدود سال 1900 تصور مي شد كه اتم سنگ بناي جهان است و غير قابل تجزيه مي باشد بزودي مشخص شد كه اتم از يك هسته ي مركزي با الكتريكي مثبت و تعدادي الكترون كه در اطراف آن در گردشند، تشكيل شده است هنگاميكه هسته مورد مطالعه قرار گرفت، فيزيكدانان متوجه شدند كه هسته از پروتون با بار الكتريكي مثبت و نوترون كه از نظر الكتريكي حنثي است تشكيل شده و الكترونها در اطراف آن در گردشند ماده از چه ذراتي ساخته شده است؟ هرچه تحقيقات روي هسته بيشتر انجام مي شد، ذرات جديدي كشف مي شدند. همچنين تحقيقات بيشتر نشان داد كه پروتونها و نوترونها نيز از ذرات ديگري كه كوارك ناميده شدند ساخته شده است سرانجام فيزيكدانان ذرات سازنده ي ماده را به دو دسته لپتونها و كواركها تقسيم كردند در اين تقسيم بندي هادرونها از جمله پروتون و نوترون ذره ي بنيادي نيستند و از كواركها ساخته شده اند پاد ماده يكي از كشفيات بسيار جالب، كشف پاد ماده است براي هر ذره ي بنيادي يك ذره ديگري وجود دارد كه آن را پا ماده ي آن مي نامند به عنوان مثال پاد ماده ي الكترون، پوزيترون است كه تنها از نظر الكتريكي با هم تفاوت دارند ماده و پاد ماده يكديگر را جذب كرده و به انرژي تبديل مي شوند بهمين دليل آنها را پاد ماده مي نامند توجه شود كه پاد ماده تنها يك اصطلاح است و از نظر فيزيكي هر دوي آنها ماده مي باشند اسپين اسپين يكي از خواص ذرات مانند جرم و بار است. اسپين اندازه ي حركت زاويه اي ذره است و ساده ترين راه براي اندازه گيري اندازه حركت زاويه اي ذره بر اثر گردش آن است در واقع سخن از گردش ذره درست نيست، بلكه اندازه حركت زاويه اي ذره يكي از خواص ذاتي ذرات است اسپين نظير اندازه حركت و انرژي در تمام مراحل ثابت است كواركها شش كوارك و شش پاد كوارك وجود دارد كه كه سه دسته دوتايي تشكيل مي دهند. اين گروهها عبارتند از up-down بالا-پايين charm-strange عجيب-افسون top-bottom سر- ته يك خاصيت ديگر جالب كواركها اين است كه هيچگاه كواركها به تنهايي مشاهده نمي شوند و آنها در كنار يكديگر قرار دارند و ذرات مركب را مي سازند اين ذرات مركب هادرون ناميده مي شوند كواركها نطير الكترون و پروتون داراي بار الكتريكي هستند. اما بار الكتريكي كواركها كسري از بار الكتريكي پايه است Flavour Mass (GeV/c2) Electric Charge (e) u up 0.004 +2/3 d down 0.08 -1/3 c charm 1.5 +2/3 s strange 0.15 -1/3 t top 176 +2/3 b bottom 4.7 -1/3 Leptons Flavour Mass (GeV/c2) Electric Charge (e) electron neutrino <7 x 10-9 0 electron 0.000511 -1 muon neutrino <0.0003 0 muon (mu-minus) 0.106 -1 tau neutrino <0.03 0 tau (tau-minus) 1.7771 -1 نيروهاي اساسي نيروهاي اساسي طبيعت عبارتند از نيروي الكترومغناطيسي هسته اي ضعيف هسته اي قوي گرانش همه ي اين نيروها توسط ذرات تبادلي حمل مي شوند به عنوان مثال ذرات تبادلي نيروي الكترومغناطيسي فوتون ناميده مي شود الكترون و پروتون با انتشار و جذب فوتون همديگر را جذب مي كنند همچنين نوترينو يك ذره بدون بار الكتريكي است، بنابراين فوتون منتشر يا جذب نمي كند نيروي هسته اي ضعيف همه ي اجسام پايدار موجود در جهان از يك نوع لپتون (الكترون) و دو كوارك (بالا-پايين) ساخته شده اند كه تركيب اين دو كوارك بصورت پروتون و نوترون ظاهر مي شود در هر صورت شش تاي آنها پيشگويي و مشاهده شده اند و شش تاي ديگر مشاهده نشده اند، زيرا كواركها و لپتونهاي سنگين به دليل وجود نيروي هسته اي ضعيف قابل مشاهده نمي باشند نيروي هسته اي ضعيف باعث مي شود كه كواركها و لپتونهاي سنگين به كواركها و لپتونهاي سبكتر واپاشيده شوند ذره ي حامل نيروي واپاشي لپتونها و كواركهاي سنگين W+ and W- هر كدام از اينها شامل يك ذره ي باردار و يك ذره ي خنثاي Z است علاوه بر بار الكتريكي، كواركها داراي خاصيت ديگري هستند كه بار - رنگ ناميده مي شود colour charge نيروي بين درات بار - رنگب سيار قوي است كه آنرا نيروي قوي مي نامند نيروي قوي بسيار سخت و جاذبه است كه روي پروتونها و نوترونها اعمال مي شود اين نيرو بر نيروي دافعه الكتريكي بين پروتونها غلبه مي كند و موجب مي شود هسته پايدار بماند در واقع نيروي قوي بين كواركها اعمال مي شود ذره اي كه اين نيرو را حمل مي كند گلوئون gluon ناميده مي شود مدل استاندارد ذرات بنيادي با توجه به مطالب بالا مدل استاندارد ذرات بنيادي به شرح زير است شش عدد كوارك شش عدد لپتون و چهار بوزون كه نيروها را حمل مي كنند بطور كلي ذراتي كه ماده را مي سازند فرميون و ذراتي كه نيرو ها را حمل مي كنند بوزون ناميده مي شوند
تاریخ ارسال پست: جمعه 08 اسفند 1393 ساعت: 17:37

اگردماي فلزات مختلف را تا دماي معيني(دماي بحراني) پايين اوريم پديده شگرفي در انها اتفاق مي افتد كه طي ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبديل به ابررسانا خواهند شد. (البته موادي مانند نقره نيز هستند كه مقاومت ويژه شان حتي در دماي صفر درجه كلوين نيز صفر نمي شود).هرچند در اين دما ميتوان بسياري از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن براي رسيدن به چنين دمايي مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده كنند كه بسيار گرانند . امروزه ابر رسانايي را در موادي ايجاد مي كنند كه دماي بحرانيشان زيادتر از 77 درجه كلوين است كه براي رسيدن به چنين دمايي از ازت مايع استفاده مي كنند كه نقطه جوشش 77 درجه كلوين است. تاريخجه ابررسانا يي ابررسانايي براي اولين باردر سال 1911 توسط هايك كامرلينگ اونس(1926-1853)مطرح گرديد. وي دماي يك ميله منجمد جيوه اي را تا دماي نقطه جوش هليم مايع(4.2 درجه كلوين )پايين اوردد و مشاهده نمود كه مقاومت ان ناگهان به صفر رسيد. سپس يك حلقه سربي را در دماي 7 درجه كلوين ابررسانا نمود و قوانين فارادي را بر روي ان ازمايش كردومشاهده نمود وقتي با تغيير شار در حلفه جريان القايي توليد شود. حلقه سربي برعكس رسانا هاي ديگر رفتارمي نمايديعني پس از قطع ميدان تا ماداميكه در حالت ابر رسانايي قرار داردجريان اكتريكي را حفظ مي كند. به عبارتي اگريك سيم ابررسانا داشته باشيم پس از بوجود امدن جريان الكتريكي دران بدون مولد الكتريكي ( مثل باطري يا برق شهر )نيز مي تواند حامل جريان باشد. اگر در همين حالت ميدان مغناطيس قوي در مجاورت سيم ابررسانا قرار دهيم ويا دماي سيم را با لاتر از دماي بحراني ببريم جريان در ان بسرعت صفر خواهد شد چون دراين حالتها سيم را از حالت ابررسانايي خارج كرده ايم . اقاي اونس با همين كشف جايزه نوبل فيزيك در سال 1913 را از ان خود نمود.در عكس بالا اونس و همسرش نشسته و دوستان دانشمند مانند البرت انيشتين در پشت سر وي قرار دارند. اثرمايسنر سپس در سال 1933 Meissner وOschsenfeld مطابق شكل نشان دادند كه وقتي ماده مورد ازمايش قبل از ابررسانا شدن در ميدان مغناطيسي باشد شار از ان عبور ميكند ولي وقتي در جضور ميدان به دماي بحراني برسدو ابررسانا گردد ديگر هيچگونه شار مغناطيسي از ان عبور نمي كند تبديل به يك ديامغناطيس كامل مي شود كه شدت ميدان درون ان صفر خواهد بود. فيزيكدانان مختلف همواره سعي كرده بودند به موادي دست پيدا كنند كه اولا دردماي پايين ابرسانا شوند و ثانيا براي فرايند سرمايش بجاي هليم پر هزينه از نيتروژن مايع استفاده شود.تا بدن ترتيب بتوانند كابلهاي مناسب براي حمل و انتقال برق ويا موتور الكتريكي بسازند. يك مغناطيس استوانه اي روي يك قطعه ابررسانا كه توسط نيتروژن خنك شده شناور است زيرا ابررسانا طبق خاصيت يعني اثر مايسنر مي توانند خطوط ميدان مغناطيس را به خارج پرتاب كنند دارد.و همانطور كه ميدانیم قرص مغناطيسي را شناور نگه دارندو بدن ترتيب يك موتور چرخان ساخته ميشود. بلاخره در سال 1986 دو فيزيكدان سويسي به نامهاي George bednorz-Alex Muller از آزمايشگاه زوريخ توانستند ابرسانايي ازجنس سراميك اكسيد مس در دماي بالا 60 درجه كلوين بسازند كه براي فرايند سرمايش از نيتروژن مايع استفاده ميشد كه بسيار كم هزينه بود. بدين ترتيب دو گام مهم براي ساخت كابلهاي ابررسانايي برداشته شد و لي سراميك اكسيد مس براي ساخت كابل شكننده بود بنابراين تلاشهاي ديگري آغاز شد.كه تا به امروز هم ادامه دارد دانشجويان و دانشمندان ايراني هم در اين عرصه بسيار فعال هستند. طبق گزارش ايرنا سعيد سلطانيان به همراه يك گروه علمي در دانشگاه ولو نگوگ ايالت نيو ساوت ولز استراليا به سرپرستي پروفسور دو ابررسانايي ساختند كه بالاترين ركورد را در ميان ابررسانا دارد اين ابررسانا به شكل سيم يا نوار ي از جنس دي بريد منيزيم با پوششي از آهن است. كاربردهاي مختلف ابررساناها از ابررسانايي ميتوان در ساخت آهن رباهاي ويژه طييف سنجهاي رزونانس مغناطيسي هسته و عكسبرداري تشديد مغناطيسي هسته و تشخيص طبي استفاده نمود و همچنين چون با حجم كم جريانهاي بسيار بالا را حمل مي كنند مي توان از آنها در ساخت موتورهاي الكتريكي (ژنراتورها- كابلها) استفاده نمود كه حجمشان 4 تا 6 برابر كوچكتر از موتورهاي فضاپيماي امروزي هستند. ميتوان از آهن رباهاي ابررسانا در ساختمان ژيروسكوپ براي هدايت فضا پيما استفاده نمود. مي توان از نيم رسانا ها در ساخت قطارهاي شناور استفاده نمودمانند قطار سريع السير ژاپني ها كه در سال 2000 ميلادي ساخته شد وبا با سرعت 581 km/h حركت مي كرد در اين بجاي قطار بجاي استفاده از چرخ از ميدان مغناطيسي استفاده شده است.
تاریخ ارسال پست: پنج‌شنبه 07 اسفند 1393 ساعت: 07:05

انرژی هسته ای به طور کلی برای سلامت انسان ایمن و غیر زیان آور تشخیص داده شده است. اما وقتی اشکالی در تاسیسات هسته ای رخ دهد، می تواند موجب گسترش انتشار پرتوهای رادیواکتیو و به مخاطره افتادن سلامت انسانها شود و حتی یک نیروگاه هسته ای متوسط را به نامی مشهور و به یادماندنی مثل “چرنوبیل” تبدیل کند. با این حال، انفجار در نیروگاه هسته ای چرنوبیل روسیه تفاوت های زیادی با حوادث اخیر نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن دارد که در اثر زمین لرزه دچار مشکل شده است. تمام کارشناسان معتقدند که این دو حادثه به هیچ وجه دارای وضعیت مشابه نیستند. انفجارهای هیدروژنی روزهای اخیر که در راکتورهای نیروگاه فوکوشیمای شماره یک رخ داد، باعث مجروح شدن ۱۱ نفر شد و صدمات زیادی به این راکتورها وارد کرد و این مسئله نگرانی از احتمال ذوب شدن این راکتورها و انتشار پرتوهای رادیواکتیو خطرناک را افزایش داده است. نتیجه آزمایش کنترل پرتوهای رادیواکتیو در بیش از ۱۶۰ نفر که در نواحی اطراف نیروگاه فوکوشیما بودند، مثبت اعلام شد و ۱۷ نفر از خدمه یک بالگرد آمریکایی که در حال امدادرسانی در آن نواحی بودند نیز با سطح پائینی از پرتوهای رادیواکتیو آلوده شده اند، اما پس از شستشوی بدنشان با آب و صابون دیگر نشانه ای از آلودگی مشاهده نشده است. دیوید برنر، رئیس مرکز تحقیقات رادیولوژیکی دانشگاه کلمبیا معتقد است که سطح تشعشات در حال حاضر پایین است، اما پس از ۲۴ تا ۴۸ به سطح بحرانی خواهد رسید. اکنون که عموم مردم از این که چه اتفاقی در نیروگاه ژاپن رخ خواهد داد، دچار اضطراب شده اند و به همین خاطر بررسی نوع پرتوهایی که هر روز مردم با آن در ارتباط هستند و خطری که پرتوگیری بیش از حد ایجاد خواهد کرد، از اهمیت شایانی برخوردار است. دکتر جیمز ترال، رئیس دانشکده رادیولوژی آمریکا می گوید: من نگران این هستم که افکار عمومی بر ضد انرژی هسته ای تحریک شود و بار دیگر شاهد رکود این منبع انرژی در جهان باشیم. وی می افزاید: اگر نگاهی واقع بینانه به انرژی هسته ای داشته باشیم متوجه خواهیم شد که پیامدهای آن برای سلامت انسان بسیار کمتر از هر نوع انرژی تولید شده از منابع فسیلی است. آلاینده ها و پرتوگیری پرتوهای هسته ای نامرئی است و نمی توان آن را بو یا مزه و یا حتی لمس کرد. چهار نوع “پرتو یون ساز” ابتدایی وجود دارد که در حقیقت به نوری گفته می شود که دارای انرژی لازم برای یونولیزه کردن اتم است و آن را به ذرات شارژ شده تبدیل می کند. ذرات “آلفا” نسبتا سنگین هستند و زمانی که پخش می شوند قادر به نفوذ در پوست انسان یا لباس نیستند، اما اگر به نحو دیگری وارد بدن شوند، خطرساز خواهند شد. پرتوهای “بتا” می توانند موجب صدمات پوستی شوند و از لحاظ داخلی نیز برای بدن زیان دارند. اشعه های “گاما” و “اکس” نیز نورهای نامرئی پرانرژی ای هستند که می توانند به بافت های سلولی آسیب برسانند و بیش از سایر تشعشات برای بدن مضر هستند. اندازه گیری میزان دقیق پرتوهایی که تاکنون به بدن یک انسان تابیده شده، غیرممکن است. پرتوگیری به انرژی جذب شده توسط بدن از تابش مواد رادیواکتیو یا همان پرتوهای پرانرژی نامرئی نور که موجب واکنش های شیمیایی می گردد، گفته می شود. وقتی افرادی را در پوشش یونیفورم های مخصوص با دستگاه های موسوم به “شمارشگر مولر” در دستانشان می بینید، آنها در حقیقت مشغول اندازه گیری آلاینده های رادیواکتیو در محیط می باشند. تحقیقاتی که از سوی شورای ملی محافظت پرتوی آمریکا به انجام رسید حاکی از آن بود که تقریبا نیمی از کل پرتوهایی که وارد بدن مردم آمریکا می شوند از طریق آزمایشات پزشکی مثل سی تی اسکن و یا شیمی درمانی رخ می دهد. اما پرتوهای دیگری نیز هر روز از طریق نور خورشید، ستارگان و خاک به بدن انسان منتقل می شود. هر انسان به طور متوسط سالانه ۳ هزار میکروسیورت پرتو دریافت می کند. برای مثال پرتو دریافتی ناشی از یک بار قرار گرفتن زیر دستگاه سی تی اسکن معادل ۳ هزار میکروسیورت است که البته فقط برای چند دقیقه به طول می انجامد. بنابراین هر قدر که از مرکز تابش پرتو دورتر باشیم، پرتوگیری کمتری از اشعه های زیان آور مانند گاما دریافت خواهیم کرد. بیماری ناشی از تابش اشعه به طور کلی هر قدر پرتوگیری شخص بیشتر باشد، علائم بیماری ناشی از تابش اشعه سریع تر و شدیدتر بروز خواهد کرد. حالت تهوع و استفراغ، سردرد، خستگی و تنگی نفس و افت فشار خون از علائم اولیه این بیماری است که ممکن است حتی در ۱۰ دقیقه نخست ظاهر شوند. اثرات طولانی مدت بیماری های ناشی از تابش اشعه در مغز استخوان ها رخ می دهد که با تزریق نوعی پروتئین و یا گلبول های قرمز و یا پلاکت های خونی قابل درمان است. با این حال، زمانی که احتمال آسیب دیدگی اعضای داخلی بدن در اثر پرتوگیری از اشعه وجود داشته باشد، بسته به نوع اشعه، درمان متناسب صورت می گیرد. خطرات ناشی از حوادث در نیروگاه های هسته ای “ید رادیواکتیو” یا “رادیو ید” که برای انسان خطرناک است یکی از محصولات جانبی واکنش های شیمیایی مرتبط با اورانیوم در نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن است. چون غده تیروئید بدن مستعد دریافت “ید رادیواکتیو” است، افرادی که در معرض خطر تشعشات این نیروگاه قرار دارند می توانند “یدات پتاسیوم” مصرف کنند، چون حاوی ترکیبات پایدار ید است و تیروئید را از آسیب ناشی از “ید رادیواکتیو” حفظ می کند. دولت ژاپن در حال حاضر “یدات پتاسیوم” بین مردم نواحی اطراف نیروگاه فوکوشیما پخش می کند. در حادثه انفجار نیروگاه چرنوبیل روسیه، “ید رادیواکتیو” در فضا پخش شد و برخی از پزشکان معتقدند که پس از مصرف علوفه آلوده به این ماده توسط گاوها، به انسان ها نیز منتقل شد و چون مقابله ای با ورود این ماده به بدن صورت نگرفت، پس از مدتی موجب بروز سرطان در افراد گشت. اما حادثه انفجار نیروگاه هسته ای دیگری نیز ۳۲ سال پیس در “تری مایل” آمریکا رخ داد که با وجود ذوب شدن راکتورهای هسته ای این نیروگاه و خروج بخشی از سوخت، فاجعه ای شکل نگرفت و هیچ نشانه ای از ابتلا به سرطان در نواحی اطراف آن نیز مشاهده نشد. به این ترتیب شکی نیست که تمامی منابع فسیلی و غیر فسیلی و هسته ای با تمام مزایا و امکاناتی که در اختیار بشر قرار می دهند، همواره مخاطراتی را نیز برای بشر به همراه دارند که شدت و ضعف آنها معمولاً در شرایط اضطراری بروز می کند.
تاریخ ارسال پست: دوشنبه 04 اسفند 1393 ساعت: 21:22

نیروی جانب مرکز یا گریز از مرکز شاید شما هم با اصطلاح نیروی جانب مرکز و گریز از مرکز برخورد کرده باشیددر این پست سعی میکنم تعریفی از این دو اصطلاح فیزیکی ارائه دهم. واقعیت این است که قوانین نیوتن در دستگاه مرجع لخت برقرارندیعنی ناظر باید حرکت را نسبت به دستگاه مختصاتی بررسی کندکه که شتاب ندارد.در غیر این صورت برای برقرار شدن قوانین نیوتن نیاز به نیروهای داریم که ظاهرا وجود خارجی ندارند. فرض میکنیم ماشینی در حال دور زدن یک میدان است وشخی هم در داخل ماشین و در وسط صندلی عقب نشسته است.حال حرکت این شخص را در دو دستگاه مختلف مورد بررسی قرار میدهیم. از دید ناظری که کنار میدان ساکن ایستاده است هنگامی که ماشین دور میزند نیروی اصطکاک ایستایی از پهلو فقط به لاستیکها ودر نتیجه بدنه ی ماشین وارد میشود پس ماشین شروع به تغییرجهت میکنددر حالی که شخص داخل ماشین طبق قانون اول نیوتن تمایل دارد تا به صورت مسقیم به حرکت خود ادامه دهد پس خود به خود به بدنه ی ماشین نزدیک میشود.تا اینجا همان قانون لختی بود اما به محض اینکه شخص به بدنه برخورد میکند نیروی بدنه شخص را نیز وادار به حرکت در مسیر دایرهای میکند.به این نیرو اصطلاحا نیروی جانب مرکز گفته میشودچون به سمت مرکز میدان به شخص وارد میشود.این نیرو در طول مسیر در راستای شعاع شخص را وادار به دور زدن میدان میکند. در این تصویر مشاهده میشود که شخص فقط به مسیر مستقیم خود ادامه داده است اما ظاهرا در جهت فلش نارنجی به سمت بدنه ماشین حرکت کرده است از دید شخصی که داخل ماشین است از دید شخصی که داخل ماشین است قضیه کاملا متفاوت است زیرا این شخص در داخل ماشینیست که دارای شتاب است پس این شخص در یک چارچوب غیر لخت قرار دارد.از دید این ناظر بدن شروع به حرکت به سمت بیرون میدان ومخالف مرکز میکندزیرا احساس میکند هنگام دور زدن ماشین بدنش توسط نیرویی عجیب در سمت مخالف مرکز کشیده میشود پس از دید این ناظر نیرویی گریز از مرکز به بدنش وارد میشود.حتی هنگامی که به بدنه ماشین تکیه میدهد باز هم این گریز از مرکز وجود دارد. جانب مرکز و گریز از از مرکز در حقیقت یک واقعیت هستند اما از دید دو ناظر مختلف. از دید ناظری که ساکن است تنها اتفاقی که رخ داده است قانون اول نیوتن است یعنی ماشین در اثر اصطکاک چرخیده است اما شخص تمایل دارد حالت اولیه خود یعنی حرکت مستقیم را ادامه دهد بنابراین ظاهرا شخص به سمت بدنه میرود در حالی که بدنه ماشین است که به شخص نزدیک شده است. از دید ناظر همراه ماشین همین پدیده طور دیگری احساس میشود زیرا او مشاهده میکند که شروع به حرکت به سمت بیرون پیچ میکند یعنی از مرکز پیچ گریزان است پس این ناظر اصطلاح گریز از مرکز را به کار میبرد.
تاریخ ارسال پست: جمعه 01 اسفند 1393 ساعت: 04:04

گر شما علاقه‌مندید که بدانید معنی اختلاف پتانسیل الکتریکی چیست، این مقاله برایتان جذاب خواهد بود. این مفهوم یکی از بنیادی‌ترین مفاهیمی است که دانستن آن الزامی است. این مقاله را بخوانید تا تصویری از این مفهوم کلیدی از علم الکتریسیته در ذهن داشته باشید. *** مقدماتی‌ترین مفهوم در علوم الکتریکی "اختلاف پتانسیل الکتریکی" است. اگر شما این مفهوم ساده را درک کنید، درک اکثر پیش رفتهای مدرن و کار بردهای عملی این علم، برایتان آسان‌تر می‌شوند. چون این مفهوم علت ایجاد کننده الکتریسیته یا جریانهایی است که هر وسیله‌ی الکتریکی را هدایت می‌کنند. تشریح اختلاف پتانسیل شما باید در درسهای مقدماتی فیزیک آموخته باشید که دو نوع بار وجود دارد: بار مثبت و بار منفی. بارهای همانند هم دیگر را دفع و بارهای غیر همانند هم دیگر را جذب می‌کنند. آنها این نیروی جاذبه و یا دافعه را در یک میدان الکتریکی به کار می‌گیرند که بار را محاصره می‌کند. هر باری که در مجاورت بار دیگر قرار می‌گیرد، یک نیروی جاذبه و یا دافعه‌ای را تجربه می‌کند. بیاید یک بار مثبت آزمایشی را در یک میدان الکتریکی قرار دهیم. یک نیروی جاذبه توسط مرکز میدان الکتریکی، روی آن اعمال می‌شود. به همین دلیل، حرکت دادن این بار به دور از مرکز میدان الکتریکی نیازمند انجام کار است، درست مثل کاری که باید انجام شود تا هر چیزی در مقابل نیروی گرانشی زمین بالا رود. با تغییر مکان بار، کار انجام می‌شود، که این انرژی پتانسیل الکتریکی بار را افزایش می‌دهد. هر چه مقدار بار بیشتر باشد، کار بیشتری برای انتقال بار لازم است. بنا بر این، با حرکت بار از مرکز میدان، انرژی پتانسیل الکتریکی بار افزایش می‌یابد. پتانسیل، انرژی لازم برای انتقال یک واحد بار الکتریکی به یک نقطه خاص در یک میدان الکتریکی است. بنا بر این، هر قسمت روی میدان الکتریکی دارای یک پتانسیل الکتریکی متفاوت است، که تابعی از فاصله‌اش تا منبع بار میدان است. تعریف اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه، به سادگی انرژی لازم برای انتقال یک واحد بار بین این دو نقطه است که به وسیله ولت اندازه‌ گیری می‌شود. یک ولت به عنوان یک ژول در هر کولن تعریف می‌شود. تغییری که در انرژی پتانسیلی که به خاطر انتقال یک واحد بار از یک نقطه به نقطه دیگر رخ می‌دهد، هم می‌تواند تعریفی برای این مفهوم باشد. جریان‌های الکتریکی، از یک نقطه با پتانسیل الکتریکی بالا به نقطه‌‌ای با پتانسیل الکتریکی پایین، جریان پیدا می‌کنند. این درست مثل رفتار آبی است که همیشه به دنبال سطح خود می‌گردد. جریانها بین دو نقطه جاری می‌شوند که دارای یک اختلاف در پتانسیل الکتریکی باشند، تا این نا برابری را به تعادل بکشند. با جاری شدن جریان بین دو نقطه، هر باری انرژی‌ای به دست می‌آورد که برابر با اختلاف پتانسیل بین آنها است. دو قطب هر باتری دارای یک اختلاف پتانسیل ما بین خود هستند، که در واحد ولت اندازه‌ گیری می‌شود. وقتی شما هر مداری را بین دو قطب باتری متصل می‌کنید، بار به منظور برابر ساختن عدم تعادل بار، از قطبی به قطب دیگر جاری می‌شود، و تا مساوی شدن اختلاف بین آنها ادامه می‌یابد. نحوه محاسبه اختلاف پتانسیل الکتریکی محاسبه آن با قانون اُهم انجام می‌شود. این قانون می‌گوید که ولتاژ بین دو نقطهِ‌ی یک رسانا، مادامی که خصوصیات فیزیکی‌اش ثابت باقی بماند، با جریان در حال عبور از آن رابطه مستقیم دارد. این قانون به شکل این معادله بیان می‌شود: V=IR جایی که V، اختلاف پتانسیل، I جریان عبوری و R عامل تناسب دائم است، که به نام مقاومت شناخته می‌شود. بنا بر این، با دانستن مقاومت و جریان در حال عبور یک رسانا، محاسبه اختلاف پتانسیل ممکن خواهد بود. دستگاه‌هایی به نام ولت ‌سنج وجود دارند، که می‌توان از آنها برای اندازه‌ گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه استفاده کرد. آنها ولتاژ را با تعیین جریان عبوری از آن رسانا، اندازه‌ گیری می‌کنند. این ویژگی جریان الکتریکی به وجود آمده توسط پتانسیل الکتریکی است که انقلاب تکنولوژی مدرن را تقویت می‌کند و جلو می‌برد.
تاریخ ارسال پست: پنج‌شنبه 30 بهمن 1393 ساعت: 02:41

مقدمه افرادی که بیشتر با وسایل برقی کار می‌‌کنند، در هنگام کار از وسایلی استفاده می‌‌کنند که برق آنها را نگیرد. به عنوان مثال ، کفشهای مخصوص پوشیده و مشغول کار می‌‌شوند. یعنی از آنجا که بدن انسان رسانا است، لذا برای اینکه فاز مثبت جریان برق از طریق بدن انسان به زمین منتقل نشده و با فاز منفی آن ترکیب نشود، (چون در این صورت برق گرفتگی اتفاق می‌‌افتد) باید از کفشهای مخصوص استفاده کنند. یا دسته فازمتر ماده عایق است و لذا می‌‌توان با استفاده از آن به راحتی برای تشخیص وجود یا عدم وجود جریان برق استفاده نمود. در کلیه این موارد باید اطلاع داشته باشیم که چه اجسامی ‌قابلیت انتقال جریان الکتریسیته را دارند و چه موادی فاقد این قابلیت هستند. اصطلاحا اجسام دسته اول را رسانا و اجسام دسته دوم را عایق یا نارسانا می‌‌گویند. دلیل رسانایی برای پی بردن به دلیل رسانش می‌‌توان ساختمان مواد رسانا را مورد توجه قرار داد. از جمله مواد رسانای بسیار معروف فلزات هستند. ویژگی عمده فلزات از نظر خصوصیت الکتریکی این است که این مواد دارای الکترونهای آزاد هستند. این الکترونها را اصطلاحا حاملین بار می‌‌گویند. هنگامی ‌که اتمهای منزوی برای تشکیل جسم جامد فلزی با هم ترکیب می‌‌شوند، الکترونهای لایه خارجی اتم ، مقید به اتمهای منفرد باقی نمی‌‌مانند، بلکه آزادانه در سرتاسر حجم جسم جامد حرکت می‌‌کنند. زمانی که در جسمی ‌جابجایی بار صورت می‌‌گیرد، می‌‌گویند از جسم جریان الکتریکی می‌‌گذرد. بنابراین اگر فلزی را در مسیر جریان الکتریکی قرار دهیم، این جریان توسط الکترونهای آزاد منتقل می‌‌شود و لذا خاصیت رسانایی بیشتر متوجه حاملین بار و سرعت آنهاست. البته غیر از فلزات رساناهای دیگری نیز وجود دارند. از این جمله می‌‌توان به محلولهای آبی نمکها و اسیدها و بسیاری از اجسام رسانای دیگر اشاره کرد. اهمیت اجسام رسانا در زندگی امروزی اجسام رسانا نقش بسیار اساسی ایفا می‌‌کنند. به عنوان نمونه ، می‌‌توان به سیمهای انتقال اشاره کرد که به این وسیله جریان برق تولید شده در نیروگاه‌ها به شهرها و مناطق مسکونی منتقل می‌‌شود. البته اهمیت مواد رسانا تنها به این مورد خاص که اشاره شد، محدود نمی‌‌شود. اگر وسایل برقی خانگی را مورد توجه قرار دهیم و به مواد مختلف رسانا که در ساختمان آن بکار رفته است، توجه کنیم، اهمیت این مواد بیشتر واضح خواهد بود. فرق بارز اجسام رسانا و عایق شیشه جز موادی است که الکتریسیته را هدایت نمی‌‌کنند، اما این امر دلیل بر این نیست که بارهای الکتریکی اصلا نمی‌‌تواند از شیشه و یا هر ماده عایق دیگری عبور کنند، بلکه بار الکتریکی از مواد عایق نیز عبور می‌‌کنند، اما باری که می‌‌تواند از اجسام نارسانا در مدت زمان معینی عبور کند (با مساوی بودن شرایط) بسیار کمتر از باری است که از رسانایی با همان شکل و اندازه عبور می‌‌کند. بنابراین وقتی که گفته می‌‌شود جسمی ‌نارسانا است، این فقط به معنی این است که در این مورد می‌‌توان از بارهایی که می‌‌توانند از آن بگذرند، صرفنظر کرد.
تاریخ ارسال پست: سه‌شنبه 28 بهمن 1393 ساعت: 01:44

چند نمونه از کاربردهای قانون گاوس توزیع بار با تقارن کروی کره‌ای را در نظر بگیرید که بار الکتریکی با چگالی حجمی ‌ρ در آن توزیع شده است و ما می‌‌خواهیم میدان الکتریکی حاصل از این توزیع بار را در فاصله شعاعی بزرگتر از شعاع کره و نیز در داخل کره محاسبه کنیم. برای محاسبه میدان در فاصله r بزرگتر از شعاع کره (R) ، یک سطح کروی به شعاع r حول کره باردار در نظر می‌‌گیریم. اگر قانون گاوس را برای این کره فرضی اعمال کنیم، میدان الکتریکی به راحتی محاسبه می‌‌شود. نکته قابل توجه این است که برای محاسبه میدان در فاصله شعاعی r ^' که کوچکتر از شعاع کره است، باید توجه داشته باشیم که در قانون گاوس چگالی مربوط به بار داخل این کره فرضی را قرار دهیم، نه چگالی بار کل کره را. اگر می‌‌خواستیم در این مورد از قانون کولن استفاده کنیم، به محاسبات پیچیده ریاضی نیاز پیدا می‌کردیم. میدان الکتریکی خط بار یک خط بار نامتناهی با چگالی خطی بار λ را در نظر بگیرید. اگر بخواهیم میدان حاصل از این خط بار را در فاصله عمودی y از این خط بار محاسبه کنیم، یک استوانه با شعاع y و به طول بینهایت در نظر می‌‌گیریم، بطوری که خط بار مفروض بر محور استوانه منطبق شود. حال با حل یک انتگرال ساده ، میدان الکتریکی به راحتی محاسبه می‌‌گردد. بنابراین با توجه به دو مورد فوق ملاحظه می‌‌گردد که استفاده از قانون گاوس چقدر به حل مسائل کمک می‌‌کند. در صورتی که در کلیه این موارد استفاده از قانون کولن کار بسیار پرزحمتی است. نکته قابل توجه این است که انتخاب چارچوب مرجع در تمام این موارد بسیار مهم است. به عنوان مثال ، بهتر است برای محاسبه میدان کره باردار از سیستم مختصات کروی استفاده کنیم، همانطوری که در مورد خط بار استفاده از سیستم مختصات استوانه‌ای کار بهتری است. کاربرد قانون کولن کاربرد نیروهای الکتریکی بین اجسام باردار نیروهای الکتریکی موجود بین اجسام باردار در صنعت کاربردهای زیادی دارند، که از آن جمله می‌توان به رنگ افشانی الکتروستاتیکی ، گردنشانی ، دود گیری ، مرکب پاشی چاپگرها و فتوکپی اشاره کرد. به عنوان مثال در یک دستگاه فتوکپی دانه‌های حامل ماشین با ذرات گرد سیاه رنگی که تونر نام دارد، پوشیده می‌شوند. این ذرات بوسیله نیروهای الکتروستاتیکی به دانه حامل می‌چسبند. ذرات با بار منفی تونر ، سرانجام از دانه‌های حاملشان جدا می‌شوند. جذب این ذرات توسط تصویر با بار مثبت متن مورد نسخه برداری ، که بر روی یک غلتک چرخان قرار دارد، صورت می‌گیرد. آنگاه ورقه کاغذ باردار ذرات تونر را روی غلتک جذب می‌کند و بعد از پخته شدن و نشستن ذرات بر روی کاغذ ، کپی مورد نظر به دست می‌آید. قانون کولون در اواخر قرن هیجدهم علوم تجربی به درجه‌ای از رشد و پیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی درباره نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که در آن زمان فوق‌العاده مجادله‌آمیز بودند، نمی‌توان به این صورت بیان نمود. دو نوع و فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد که ما اینها را به نام بارهای الکتریکی مثبت و منفی می‌شناسیم. همچنین دو بار نقطه‌ای نیروهایی بر یکدیگر اعمال می‌کنند که بزرگی این نیروها با مربع فاصله بین دو بار نسبت عکس و با حاصل‌ضرب اندازه بارها نسبت مستقیم دارد. این نیرو برای بارهای همنام دافعه و در مورد بارهای غیرهمنام جاذبه است (نیروی کولن). آنچه گفته شد به افتخار شارل آرگوستن کولن(Chorles Augustim Coulumb) که از پیشروان الکتریسیته در قرن هیجدهم بود، به نام قانون کولن معروف است. ترازوی پیچشی کولن کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن می‌توانست نیرویی را که دو ذره باردار بر یکدیگر وارد می‌کنند، اندازه بگیرد. در ترازوی کولن میله‌ای دمبل مانند قرار دارد که به دو انتهای آن کره‌های کوچکی متصل شده است. این دمبل بوسیله یک رشته که از وسط دمبل می‌گذرد، آویخته شده است. هر گاه کره باردار دیگری را به یکی از کره‌های دمبل که قبلا باردار شده است، نزدیک کنیم، بر اساس قانون کولن با توجه به نوع بارها ، این دو یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، بنابراین در اثر این نیرو دمبل خواهد چرخید و رشته تاب می‌خورد. با اندازه گیری زاویه انحراف دمبل می‌توان نیروی میان دو بار الکتریکی را سنجید. کاوندیش بعدها با الهام از ترازوی پیچشی کولن وسیله‌ای ساخت که برای اندازه گیری نیروی جاذبه گرانش بکار می‌رود (ترازوی کاوندیش). به این ترتیب قانون کولن به صورت تجربی مورد تائید واقع شد. البته لازم به ذکر است که باور ما در مورد قانون کولن ، از نظر کمی مبتنی بر تجربه‌های کولن نیست. دقت اندازه گیریهای ترازوی پیچشی کولن به زحمت از چند درصد تجاوز می‌کند. به عنوان مثال ، چنین اندازه گیریهایی نمی‌تواند ما را متقاعد سازد که در رابطه قانون کولن توان فاصله بارها از یکدیگر دقیق برابر 2 است. گستره عمل قانون کولن قانون کولن در مورد بارهای نقطه‌ای بکار می‌رود. از لحاظ ماکروسکوپی بار نقطه‌ای باری است که ابعاد فضایی آن در مقایسه با هر طول دیگری در مسئله مورد نظر بسیار کوچک است. قانون کولن در مورد برهمکنش های ذرات بنیادی، مانند پروتونها و الکترونها نیز صادق است. در مورد دفع الکترواستاتیکی میان هسته‌ها در فواصل بیشتر از نیز این قانون صدق می‌کند، اما در فواصل کمتر نیروهای پر قدرت و کوتاه‌برد هسته ای عمل می‌کنند.
تاریخ ارسال پست: یکشنبه 26 بهمن 1393 ساعت: 13:39

ماهیت ذر‌ه‌ای اسحاق نیوتن (Isaac Newton) در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً اسحاق نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیطهای همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌شوند که این امر را قانون می‌نامند و یکی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است. ماهیت موجی همزمان با نیوتن، کریسیتان هویگنس (Christiaan Huygens) (1695-1629) طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود به خاطر داشته باشید که هویگنس با بکار بردن امواج اصلی و موجکهای ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی هستند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع. ماهیت الکترومغناطیس بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (1879-1831) است که ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده کامل امواج الکترومغناطیسی شامل: موج رادیویی ، تابش فرو سرخ ، نور مرئی از قرمز تا بنفش ، تابش فرابنفش ، اشعه ایکس و اشعه گاما می‌باشد. ماهیت کوانتومی نور طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور، که در دو دهه اول قرن بیستم بوسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترومغناطیسی کوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترومغناطیسی به مقادیر گسسته‌ای به نام "فوتون" انجام می‌گیرد. نظریه مکملی نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابراین گفته می‌شود که نور خاصیت دو گانه‌ای دارد، برخی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی آنرا نشان می‌دهد و برخی دیگر مانند پدیده فوتوالکتریک ، پدیده کامپتون و ... با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند. تعریف واقعی نور چیست؟ تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی باهم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را می‌کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور و بحث می‌کند در حالی که نظریه کوانتومی برهمکنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ، نظریه جامعی که کوانتوم الکترودینامیک نام دارد، شکل می‌گیرد. چون نظریه‌های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند منصفانه می‌توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور کاملا شناخته شده است، اما باز هم این پرسش هست که واقعیت نور چیست؟ گسترده طول موجی نور نور گستره طول موجی وسیعی دارد چون با نور مرئی کار می‌کنیم اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الکترومغناطیسی انجام می‌گیرد اما روشهای مورد بحث می‌تواند در تمام ناحیه الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبی) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است که در وسط آن طول موج 555 نانومتر (نور زرد) که چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می‌گیرد و تا فرو سرخ دور گسترش می‌یابد. خواص نور و نحوه تولید سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله کاواک جسم سیاه می‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موجها می‌باشد. تک طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الکتریکی که معرف طیفهای اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده می‌توان تولید کرد.
تاریخ ارسال پست: جمعه 24 بهمن 1393 ساعت: 18:34

ماهیت منشور نوری که از شیشه منشور می‌گذرد، به لحاظ بستگی ضریب شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد ، به رنگهای تشکیل دهنده آن تجزیه می‌شود (تجزیه نور سفید). مثلا نور سفید به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد. بنابراین در بحث منشورها از پاشندگی نور می‌گذریم و منشورهایی را بررسی می‌کنیم که پاشنده نیستند، یعنی ضریب شکست آنها بستگی طول موجی ندارد، منشورهایی که می‌توان از آنها در آرایش سطوح بازتابنده چندگانه استفاده کرد. مزیت منشور بر مجموعه چند آینه این است که منشورها پس از تعبیه شدن در سیستم ، سمتگیری طراحی شده را حفظ می‌کنند و نیازی به تنظیم در دستگاه نهایی را ندارند. به غیر از اینکه خود منشور به عنوان یک مجموعه کل تنظیم شده باشد. ساختار کلی از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه‌های مواد فلزی و دی الکتریکها در سطح خود لازم ندارند، برعکس ، آینه‌ها وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کارآیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی از ناخالصی و ناهمواریهای سطح منشور و بازتابشهای فرنل مربوط می‌شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح بازتابنده و بازتابش داخلی کلی است، استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاههای نوری توصیه می‌شود. دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها هم هزینه و وزن آنهاست; اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از 5 سانتیمتر مربع باشد، وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود. همچنین هزینه ساخت و تولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسب قابل توجه خواهد بود، لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از 5 سانتیمتر مربع استفاده از آینه‌ها امتیاز بیشتری دارد و یا اینکه با تقریبی از منشورهای پلاستیکی شفاف استفاده می‌کنند. در حالت کلی منشورهای باز تابش داخلی کلی و آینه‌های تخت به لحاظ کاربرد در سیستمهای مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند. باید بخاطر بسپاریم که در دستگاههای نوری کل یک منشور ظاهر نمی‌شود بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می‌کند و در مسیر پرتوی ردیابی شده قرار می‌گیرد را نگه می‌داریم و سایر قسمتهای اضافی را جهت کاهش وزن و حجم می‌بریم و از دستگاه نوری خارج می‌کنیم. انواع منشورها و کاربردهای آنها منشور قائم الزاویه سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث (درجه45 - 90 - 45) ساخته شده است. نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می‌شود در وتر آن بازتابیده می‌شود و از وجه کوچک دیگر خارج می‌گردد، به شرطی که ضریب شکست منشور بزرگتر از مقدار 1.414 باشد یعنی (n1 > 1.414) که نور باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر آینه‌هاست. منشور پنج وجهی منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 منحرف می‌کند، بخاطر همین ویژگی به چنین منشوری گونیای اپتیکی می‌گویند. در تنظیم و طراحی سیستمهایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی به اندازه 90 هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند. به سبب زاویه تابش کوچک نخستین بازتابش داخلی ، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد. بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلمهای (پوششهای) بازتابنده پوشش یابند. منشور پورو این منشورها از ترکیب دو منشور راست گوشه بدست می‌آیند و در پیکر بندیهای انحراف ثابت 180 درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالیکه هر دو منشور تولید معکوس می‌کنند، ترکیب آنها تولید وارونی می‌کند. این دو منشور ، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می‌کنند (سیستم را در ادامه فرآیند از مسیر نور خارج می‌کنند) و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هر دو جهت افقی و عمودی جابجا می‌کنند. از منشور پورو می‌توان برای کاهش طول یک تلسکوپ کپلری استفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارون تلسکوپ ضرورت دارد، بدست آورد. به همین دلیل ، در بسیاری از دوربینها و سایر دستگاههای دو چشمی ، از این منشور استفاده می‌شود. منشور دوه نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجا بازتابش داخلی کلی می‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعده تبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطح قاعده ندارد، معمولا حذف می‌شود (برش داده می‌شود). آنچه باقی می‌ماند یک منشور دوه نامیده می‌شود. پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آنها از یک تیغه شیشه‌ای است. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود. یکی از سودمندترین خواص منشور دوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور ، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می‌شود. تعداد ترکیبهای منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است. محاسبه ضریب شکست منشورها ضریب شکست شیشه منشور به توسط رابطه زیر داده می‌شود: n = sin(A - Dm)/2 / sin(A + Dm)/2 که در آن A زاویه رأس منشور بوده و Dm زاویه کمترین انحراف منشور است. زاویه کمترین انحراف منشور آنچنان زاویه‌ای است که با کوچکترین انحراف از آن زاویه ، منشور از حالت تنظیم خود خارج می‌شود و طیف منشور حذف می‌شود. به عبارتی در چنین زاویه‌ای ، منشور در آستانه تشکیل طیف نور تابشی است.
تاریخ ارسال پست: پنج‌شنبه 23 بهمن 1393 ساعت: 18:38

آینه‌ها (Mirorrs) مقدمه بدون شک همه ما هر روز با آینه سر و کار داریم و از آن استفاده می‌کنیم. اما آیا تا کنون از خود پرسیده‌ایم که آینه چگونه بوجود آمده است؟! چگونه به تکامل رسیده است؟! و چه نقشی را در زندگی و دنیای پیشرفته امروزی بازی می‌کند؟! احتمال اینکه اولین آینه ، آبگیرها بوده باشند بسیار قوی است و در واقع واژه "آبگینه" یا "آب گونه" شاید از چنین خاستگاهی بوجود آمده باشد. تاریخچه کاوشهای باستان شناسان مبین این نکته جالب است که آینه‌های شخصی و ساده بیش از 50 قرن قدمت دارند و در دورانهای گذشته از ارزشی اغراق آمیز برخوردار بوده‌اند. زمانی در آسیای صغیر آینه را از جنس برنز و مس مفرغ می‌ساختند و آن را صیقل داده و با دسته‌های پر نقش و نگار عرضه می‌کردند و به تدریج آینه‌های فولادی به علت قابلیت صیقل یافتن بیشتر و شفافیت بیشتر ، نسبت به برنز و مس و مفرغ ، جایگزین آینه‌های قدیمی‌تر شدند، تا اینکه تحول اساسی در صنعت تولید آینه بوجود آمد. در قرن 12 میلادی کاربرد شیشه در تولید آینه کشف شد و اولین آینه‌های شیشه‌ای که با ورقه‌هایی پوشیده از سرب به بازار عرضه می‌شدند بوجود آمدند. مدتی بعد ماهیت سمی بودن سرب آشکار گردید و به همین دلیل استفاده از مخلوط جیوه و قلع بجای سرب آغاز شد. این تغییر و تحولات باعث شدند که ونیز که در آن زمان محل تولید اینگونه آینه‌ها بود به یک قطب اقتصادی تبدیل شود. با وجود این ، اختراع و تولید آینه را نباید جزو نیازهای اولیه و تنها در حد یک ابزار شخصی تصور کنیم، امروزه کاربردهای علمی آینه‌ها بسیار بیشتر از کاربردهای اولیه و ظاهری آنها هستند. داشنمندان از مدتها قبل خواص آینه‌های تخت و کوژ و کاو (محدب و مقعر) را می‌شناختند و حتی با استفاده از آنها برای متمرکز کردن نور آفتاب وسایلی را برای به آتش کشیدن اجسام اختراع کرده بودند. حتی در این مورد افسانه‌ای وجود دارد که می‌گویند ارشمیدس دانشمند معروف قرن سوم قبل از میلاد بوسیله شبکه‌ای از اینگونه آینه‌ها ، کشتیهای بادبانی مهاجمان رومی را به آتش می‌کشیده است، تا اینکه فرمانروای روم سرانجام در شب موفق به تسخیر شهر "سیراکوز" می‌گردد. تصویر در آینه‌ها آینه‌ها سطوح بازتابنده هستند که تصویر جسم نورانی قرار گرفته در جلوی خودشان را نشان می‌دهند، بسته به فاصله جسم از آینه مشخصات تصویر (مکان - وارونگی - برگردان جانبی - بزرگی) ممکن است متفاوت باشد. این وسیله نوری از دیر باز در زندگی بشر نقش عمده‌ای داشته و استفاده‌های فراوانی از آن به عمل آمده است. در طبیعت شکل گیری تصویر در آب یا در شیشه‌های پنجره و یا سطوح بازتابان فلزی و پدیده‌هایی از این قبیل به وفور وجود دارند. بر حسب نوع کاربرد و چگونگی شکل گیری تصویر و مشخصات آن به دو دسته عمده تقسیم شده‌اند: آینه‌های تخت آینه‌هایی هستند که در منازل وجود دارد و از جسم نورانی تصویری مستقیم و مجازی و برگردان تشکیل می‌دهند، طوری که سمت راست جسم برای تصویر سمت چپ به حساب می‌آید و برعکس که در اکثر سیستمهای نوری ساده کاربرد فراوان دارند. در کارهای عادی و مصارف عمومی از این آینه استفاده می‌شود. به لحاظ هزینه پایین و تولید راحت و انبوه سازی و سادگی مکانیزم توسعه فراوانی دارد. در منازل ، باشگاهها و مغازه‌ها و دکوراسیون در آینه کاری و معماری و در بتینه کاری و تزئینات ساختمان کاربرد فراوان دارند. از قدیم الایام به صورتهای طبیعی یافت می‌شدند، که با پیشرفت علم و صنعت با کیفیتهای بالاتر نیز به بازار عرضه شد که حتی در برخی سیستمهای اپتیکی نیز بکار گرفته‌اند. موارد استفاده آینه‌های تخت امروزه بهره وری این آینه‌ها را بالا برده‌اند و آینه‌هایی با ضریب بازتابش بسیار بالایی هم ساخته‌اند. در سیستمهای نوری و برخی دستگاههای حساس نوری از جمله لیزرها از این آینه‌ها استفاده می‌شود، آینه‌های شیشه‌ای نیم بازتابان نیز از این نوعند. انواع آینه‌های تخت آینه‌های شیشه‌ای: که بر حسب نوع کیفیت و صیقل بودن شیشه و مواد اندود کننده دارای کیفیت متفاوتی می‌باشند. آینه‌های فلزی: آینه‌های فلزی را بیشتر از نوع تخت می‌سازند و در دندانپزشکی و قطعات ریز اپتیکی کاربرد دارند. آینه‌های لایه گذاری شده: آینه‌ای با چند لایه اندود جهت بالا بردن ضریب بازتابش و اصلاح آینه‌ها شیشه‌ای و جلوگیری کامل از شبح نوری ساخته شده‌اند. آینه‌های کروی این آینه‌ها به دو دسته عمده آینه‌های محدب و آینه‌های مقعر تقسیم می‌شوند. این آینه‌ها از لحاظ همگرایی و واگرایی پرتوهای نوری و شکل گیری تصویر و بزرگنمایی و وارونگی و سایر مشخصات تصویر کاربردهای ویژه‌ای در سیستمهای نوری دارند. آینه شلجمی در چراغهای اتومبیلها و برخی سیستمهای موازی ساز نورها بکار می‌روند، که شکلی شبیه آینه‌های کروی اما متفاوت از آنها دارند. آینه‌های توان بالا نوعی آینه‌های چند لایه‌ای هستند که در سیستمهای بازتاب کامل نور و نیز در سیستمهای لیزری و برخی طیف سنجها و محاسبات دقیق و حساس نوری کاربرد دارند. تقسیمات آینه‌ها آینه‌ها را بر حسب جنس مواد سازنده و نحوه کارشان به چند دسته عمده بصورت زیر نیز تقسیم بندی می‌کنند که اسامی آنها گویای چگونگی ساخت آنها نیز می‌باشد. آینه‌های شیشه‌ای این آینه‌ها از جنس شیشه بوده که پشت آن به توسط مواد باز تابنده اندود شده است و به لحاظ هزینه پایین و مکانیزم ساده کاربرد وسیعی دارند، معمولا سطوح این آینه‌ها به توسط جیوه (Hg) و نقره (Ag) و آلومینیوم (Al) اندود می‌شود. البته یک لایه رنگ هم روی فلز زده می‌شود که از آن محافظت نماید. آینه‌های فلزی یک نوع آینه‌های فلزی همان آینه‌ای شیشه‌ای اندود فلزی شده هستند، نوع دوم که بیشتر مد نظر ماست جهت جلوگیری از شبح نوری که از تداخل دو بازتاب لایه خارجی و داخلی آینه ایجاد می‌شود و وضوح تصویر را پایین می‌آورد. آینه‌های تک لایه‌ای فلزی هستند، که فلزات با سطوح صیقل یافته ساخته می‌شود که مشهورترینشان آینه آلومینیومی یا آینه استیل و ... که توان بازتابی خوبی دارند و در دستگاههای اپتیکی هم جواب خوبی می‌دهند. آینه‌های مایع یک آینه دیگر با سمت گیری بسیار ویژه ، آینه‌ای است که از سطح یک مایع تشکیل می‌یابد. برای مثال ، از یک تشت پر از جیوه و یک باریکه لیزر برای تعیین امتداد قائم یک محل استفاده می‌شود و به منزله یک شاقول اپتیکی دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای همین مقصود ، می‌توان حتی از مایعاتی که قدرت بازتابی کمتری دارند ولی سمی نیستند، استفاده کرد. کاربردها برای اولین بار "اسحق نیوتن" داشنمند معروف انگلیسی و کاشف قانون جاذبه ، از آینه‌ها در ساخت تلسکوپ جدید که خود اختراع کرده بود بهره جست و به این ترتیب نسل جدید از این گونه تلسکوپها را بوجود آورد. از آن زمان ، یعنی از سال 1671م تا کنون آینه‌های بسیار شفافتر و بزرگتر و در نتیجه تلسکوپهای بسیار عظیمتر و دقیقتری توسط دانشمندان گوناگون بوجود آمده‌اند. تلسکوپهایی که برای ساخت آنها هزینه‌های بسیار گزافی صرف شده است. برای نمونه ، آینه تلسکوپ عظیم رصدخانه کوه پالومار در کالیفرنیا 5 متر و 8 میلیمتر قطر و حدود 20 تن وزن دارد! چنین آینه‌هایی با دقت و شفافیت بسیار بالایی که دارند می‌توانند نگاه انسانهای کنجکاو و جستجو گران فضا را تا اعماق فضا گسترش دهند. البته باید اقرار کرد در واقع بدون وجود اینگونه آینه‌ها نگاه انسان کنونی از سطح زمین فراتر نمی‌رفت. بنابراین یکی از نتایج اختراع و تکامل آینه‌ها ، گسترش نگاه انسان از کیهان و برملا شدن بسیاری از رازهای پیدایش هستی را در بر داشته است. علاوه بر این ، در بسیاری از تکنیکهای پیچیده هواپیمایی و سیستمهای رادار ، انواع میکروسکوپها و ابزار آلات پزشکی و بسیاری از ابزارهای پیشرفته کنونی ، انواع گوناگون آینه‌ها ، نقشی بسیار اساسی را به عهده دارند. بنابراین انسان بدون آینه ، هرگز صاحب علوم امروزی و تکنولوژی امروزی نمی‌شد و بسیاری از رازهای دنیای علم و طبیعت و کهکشانها برای انسان ناشناخته باقی می‌ماند. اما ، این مسأله‌ای نبود که بتوان به کمک تلسکوپهای زمینی به آن دست افت و در حقیقت از اینجا بود که پروژه‌های پر خرجی آغاز شد.
تاریخ ارسال پست: پنج‌شنبه 23 بهمن 1393 ساعت: 18:25