آموختن علم و دانش بیشتر

شکست نور و عمق ظاهری

تاریخ:سه شنبه 20 تیر 1391-14:40

شکست نور و عمق ظاهری

شکست نور و عمق ظاهری


پرتوهای نور وقتی از یک محط شفاف وارد محیط شفاف دیگر می‌شوند از مسیر خود منحرف می‌شوند، این پدیده را شکست نور می‌گویند و جسم نزدیکتر از محل واقعی خود به نظر می‌رسد که اینرا عمق ظاهری می‌گویند.

دید کلی


هنگامی که نور به یک محیط شفاف وارد یا از آن خارج می‌شود ممکن است پرتوهای نور شکست یابند و اثرهای جالب و گاهی زیبا را پدید آورند. مثلا اگر به یک سکه در ته لیوانی پر از آب نگاه کنید سکه بالاتر از محل واقعی خود به نظر می‌رسد یا وقتی که یک قاشق را بطور مایل در لیوان آب فرو می‌برید آن را در محل ورود به آب شکسته می‌بینید. برعکس اگر جسم در هوا باشد و از محیط غلیظ به آن نگاه کنیم جسم دورتر به نظر می‌رسد. اگر به کف یک استخر نگاه کنید عمق آب کمتر از عمق واقعی به نظر می‌رسد، اگر در راستای نزدیک به خط قائم به کف استخر پر از آبی به عمق 5 متر نگاه کنید عمق آن تقریبا 4 متر به نظر می‌رسد.



قوانین شکست


• پرتو تابش و پرتو شکست و خط عمود بر سطح جدا کننده دو محیط شفاف هر سه در یک صفحه واقعند.
• برای دو محیط شفاف معین نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست مقداری است. این مقدار ثابت را به n نشان می‌دهند و آنرا ضریب شکست می‌نامند. قوانین شکست را قوانین اسنل - دکارت می‌گویند. اگر سرعت نور را در هوا به V و در محیط شفاف بهV نمایش دهیم با اندازه گیریهایی که در مورد سرعت نور به عمل آمده ، معلوم شده است که n = V/V است.
ضریب شکست مطلق و نسبی
هر گاه یک دسته پرتو نور از خلأ وارد محیط شفافی شوند n = Sini/Sinr را ضریب شکست مطلق می‌نامند. چنانچه نور از یک محیط شفاف (مثل آب) وارد محیط شفاف دیگری مثل (شیشه) شود، نسبت Sini/Sinr ، ضریب شکست نسبی خواهد بود. اگر ضریب شکست مطلق محیط اول n1 و ضریب شکست مطلق محیط دوم n2 باشد، ضریب شکست نسبی این دو محیط عبارت خواهد بود از:

n = n2/n1

وقتی که نوری با فرکانس معین از محیط شفافی به ضریب شکست n1 وارد محیط شفاف دیگری به ضریب شکست n2 می شود، بسامد آن تغییر نمی‌کند، در نتیجه تغییر سرعت نور در محیط دوم به نسبت n1/n2 باعث تغییر طول موج نور به نسبت n1/n2 می‌شود. در این صورت داریم:

λ2 = n1/n2 λ1 که در آن λ1 و λ2 طول موج نور در دو محیط هستند.

مقاله فیزیک - شکست نور


دیوپتر


فصل مشترک دو محیط شفاف دیوپتر نامیده می‌شود (مانند سطح آب یا شیشه) ، دیوپتر ممکن است مسطح یا کروی باشد. چگونگی وضع تصویر نسبت به دیوپتر:
جسم در محیط غلیظ قرار گرفته است
• در این حالت تصویر به سطح دیوپتر نزدیک می‌شود.
• فاصله تصویر تا دیوپتر از رابطه /xtanr/tanr=x بدست می‌آید که در آن x فاصله جسم و x فاصله تصویر تا دیوپتر است x را عمق واقعی و x را عمق ظاهری می‌نامند.
• اگر به طور عمود نگاه کنیم زوایای i و r کوچک می‌شوند و = x/nx را داریم که در آن n ضریب شکست محیط غلیظ نسبت به رقیق است.
• برای تابش عمودی فاصله جسم تا تصویر برابر است با:(x(1 - 1/n
جسم در محیط رقیق قرار گرفته است.
• در این حالت تصویر از سطح دیوپتر دورتر می‌شود.
• برای تابش عمودی فاصله تصویر تا دیوپتر از رابطه = nxx بدست می‌آید.
• برای تابش عمودی فاصله جسم تا تصویر برابر (x(n - 1 است.
علت شکسته به نظر رسیدن خط کش در آب
پرتوهای نور که از انتهای خط کش به سطح آب می‌تابند هنگام خروج شکست یافته و از خط عمود دور می‌شوند و به چشم ما می‌رسند و به نظر می‌رسد این پرتوها از تصویر مجازی نقطه انتهای خط کش که بر کف تکیه دارد به چشم رسیده‌اند. به همین ترتیب نقاط دیگر خط کش نیز قدری بالاتر از محل واقعی خود دیده می‌شود. در نتیجه تصویر آن قسمت از خط کش که در آب قرار دارد به صورت مجازی در راستایی بالاتر از راستای واقعی خط کش تشکیل می‌شود.



طریقه رسم و پیدا کردن عمق ظاهری

مقاله فیزیک - شکست نور

• فرض کنید سکه‌ای را در ته استخر قرار داده‌اید، ابتدا از محل سکه خط عمود در راستای قائم رسم کنید طوریکه تمام ارتفاع استخر را پوشش دهد.
• خط عمودی دیگری در محلی از سطح استخر که به استخر نگاه می‌کنید رسم کنید.
• پرتوی از محل سکه به محلی که نگاه می‌کنید رسم کنیم، این پرتو چون به محیط جدایی دو محیط رسیده است، بعد از خروج شکست خواهد یافت.
• پرتو شکست یافته را در بیرون استخر رسم کنید.
• پرتو شکست یافته را در محیط غلیظ ادامه دهید تا خط عمودی را که در ابتدا رسم کرده‌ایم، قطع کند.
• فاصله این نقطه تا سطح دیوپتر عمق ظاهری است.




نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

الکترو شیمی

تاریخ:یکشنبه 18 تیر 1391-20:44


تصویر

دید کلی

تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

از واکنشهای شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد (در سلولهایی که سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این ، مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده‌های اکسایش - کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.

رسانش فلزی

جریان الکتریکی ، جاری شدن بار الکتریکی است. در فلزات ، این بار بوسیله الکترونها حمل می‌شود و این نوع رسانش الکتریکی ، رسانش فلزی نامیده می‌شود. با بکار بردن یک نیروی الکتریکی که توسط یک باتری یا هر منبع الکتریکی دیگر تامین می‌گردد، جریان الکتریکی حاصل می‌شود و برای تولید جریان الکتریکی ، یک مدار کامل لازم است. تشبیه جریان الکتریسیته به جریان یک مایع ، از قدیم متداول بوده است. در زمانهای گذشته ، الکتریسیته به‌صورت جریانی از سیال الکتریکی توصیف می‌شد.

قراردادهای قدیمی که سابقه آنها ممکن است به "بنجامین فرانکلین" برسد و پیش از آن که
الکترون کشف شود، مورد پذیرش بوده است، بار مثبتی به این جریان نسبت می‌دهد. ما مدارهای الکتریکی را با حرکت الکترونها توجیه خواهیم کرد. اما باید به خاطر داشت که جریان الکتریکی بنا به قرارداد بطور اختیاری مثبت و به صورتی که در جهت مخالف جاری می‌شود، توصیف می‌گردد.

جریان الکتریکی برحسب
آمپر (A) و بار الکتریکی برحسب (C) کولن اندازه گیری می‌شود. کولن ، مقدار الکتریسیته است که در یک ثانیه با جریان 1 آمپر از نقطه‌ای می‌گذرد: 1C = 1A.S و 1A = 1C/S . جریان با اختلاف پتانسیل الکتریکی که بر حسب ولت اندازه گیری می‌شود، در مدار رانده می‌شود. یک ولت برابر یک ژول بر کولن است. 1V = 1J/C یا 1V.C = 1J . یک ولت لازم است تا یک آمپر جریان را از مقاومت یک اهم بگذراند. I=ε/R یا ε=IR

رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیت ، هنگامی صورت می‌گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی ، اساس توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می‌گیرد. علاوه بر این ، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد. منبع جریان در یک سلول الکترولیتی ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می‌راند.

بنابراین می‌توان گفت که این الکترود ، بار منفی پیدا می‌کند. این الکترونها از الکترود مثبت سمت راست کشیده می‌شوند. در
میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می‌آید، یونهای مثبت یا کاتیونها به طرف قطب منفی یا کاتد و یونهای منفی یا آنیونها به طرف قطب مثبت یا آند جذب می‌شوند. در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس به طرف آند حرکت می‌کنند، حمل می‌شود.

برای این که یک مدار کامل حاصل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد ، اجزای شیمیایی معینی (که لازم نیست حتما حامل بار باشند) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده ، در نتیجه آن ، اجزا اکسید شوند. الکترونها از منبع جریان خارج شده ، به طرف کاتد رانده می‌شوند.

عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوط می‌شود و هر چند که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می‌شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند، عبارتند از : جاذبه بین یونی ، حلال پوشی یونها و گرانروی حلال. انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می‌شود و بنابراین مقاومت رساناهای الکترولیتی ، بطور کلی با افزایش دما کاهش می‌یابد. یعنی رسانایی زیاد می‌شود. به‌علاوه ، اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما کم می‌شود.

الکترولیز (برقکافت)

الکترولیز یا برقکافت سدیم کلرید مذاب ، یک منبع صنعتی تهیه فلز سدیم و گاز کلر است. روشهای مشابهی برای تهیه دیگر فلزات فعال ، مانند پتاسیم و کلسیم بکار می‌روند. اما چنانکه بعضی از محلولهای آبی را برقکافت کنیم، آب به جای یونهای حاصل از ماده حل شده در واکنشهای الکترودی دخالت می‌کند. از اینرو ، یونهای حامل جریان لزوما بار خود را در الکترودها خالی نمی‌کنند. مثلا در برقکافت محلول آبی سدیم سولفات ، یونهای سدیم به طرف کاتد و یونهای سولفات به طرف آند حرکت می‌کنند، اما بار این هر دو یون با اشکال تخلیه می‌شود.

بدین معنی که وقتی عمل برقکافت بین دو
الکترود بی‌اثر در جریان است، در کاتد ، گاز هیدروژن بوجود می‌آید و محلول پیرامون الکترود ، قلیایی می‌شود:


(2H2O + 2e → 2OH- + H2(g

یعنی در کاتد ، کاهش صورت می‌گیرد، ولی به جای کاهش سدیم ، آب کاهیده می‌شود. بطور کلی ، هرگاه کاهش کاتیون ماده حل شده مشکل باشد، کاهش آب صورت می‌گیرد. اکسایش در آند صورت می‌گیرد و در برقکافت محلول آبی Na2SO4 ، آنیونها (2-SO4) که به طرف آند مهاجرت می‌کنند، به‌سختی اکسید می‌شوند:


2SO42- → S2O42- + 2e

بنابراین ترجیهاً اکسایش آب صورت می‌گیرد:


2H2O → O2(g) + 4H+ + 4e

یعنی در آند ، تولید گاز اکسیژن مشاهده می‌شود و محلول پیرامون این قطب ، اسیدی می‌شود. بطور کلی هرگاه اکسایش آنیون ماده حل شده مشکل باشد، آب در آند اکسید می‌شود. در الکترولیز محلول آبی NaCl ، در آند ، یونهای -Cl اکسید می‌شوند و گاز Cl2 آزاد می‌کنند و در کاتد ، احیای آب صورت می‌گیرد. این فرآیند ، منبع صنعتی برای گاز هیدروژن ، گاز کلر و سدیم هیدروکسید است:


2H2O + 2Na+ + 2Cl- → H2(g) + 2OH- + 2Na+ + Cl2


تصویر

سلولهای ولتایی

سلولی که به‌عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک سلول ولتایی یا یک سلول گالوانی نامیده می‌شود که از نام "آلساندرو ولتا" (1800) و "لوئیجی گالوانی" (1780) ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. واکنش بین فلز روی و یونهای مس II در یک محلول ، نمایانگر تغییری خود به خود است که در جریان آن ، الکترون منتقل می‌شود.


(Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s

مکانیسم دقیقی که بر اساس آن انتقال الکترون صورت گیرد، شناخته نشده است. ولی می‌دانیم که در آند ، فلز روی اکسید می‌شود و در کاتد ، یونهای Cu+2 احیا می شود و به ترتیب یونهای Zn+2 و فلز Cu حاصل می‌شود و الکترونها از الکترود روی به الکترود مس که با یک سیم به هم متصل شده‌اند، جاری می‌شوند، یعنی از آند به کاتد.


Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e

(Cu2+(aq)+2e → Cu(s

نیم سلول سمت چپ یا آند ، شامل الکترودی از فلز روی و محلول ZnSO4 و نیم سلول سمت راست یا کاتد ، شامل الکترودی از فلز مس در یک محلول CuSO4 است. این دو نیم سلول ، توسط یک دیواره متخلخل از هم جدا شده‌اند. این دیواره از اختلال مکانیکی محلولها ممانعت می‌کند، ولی یونها تحت تاثیر جریان الکتریسیته از آن عبور می‌کنند. این نوع سلول الکتریکی ، سلول دانیل نامیده می‌شود.

نیروی محرکه الکتریکی

اگر در یک سلول دانیل ، محلولهای 1M از ZnSO4 و 1M از CuSO4 بکار رفته باشد، آن سلول را با نماد گذاری زیر نشان می‌دهیم:


(Zn(s) │ Zn2+(1M) │ Cu2+(1M) │ Cu(s

که در آن خطوط کوتاه عمودی ، حدود فازها را نشان می‌دهند. بنابر قرارداد ، ماده تشکیل دهنده آند را اول و ماده تشکیل دهنده کاتد را در آخر می‌نویسیم و مواد دیگر را به ترتیبی که از طرف آند به کاتد با آنها برخورد می‌کنیم، میان آنها قرار می‌دهیم. جریان الکتریکی تولید شده در یک سلول ولتایی ، نتیجه نیروی محرکه الکتریکی (emf) سلول است که برحسب ولت اندازه گیری می‌شود.

هر چه تمایل وقوع واکنش سلول بیشتر باشد، نیوری محرکه الکتریکی آن بیشتر خواهد بود. اما emf یک سلول معین به دما و غلظت موادی که در آن بکار رفته است، بستگی دارد. emf استاندارد، ˚ε ، مربوط به نیروی محرکه سلولی است که در آن تمام واکنش دهنده‌ها و محصولات واکنش در حالت استاندارد خود باشند. مقادیر ˚ε معمولا برای اندازه گیری‌هایی که در ˚25C به عمل آمده است،
معین شده است.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

الکترودینامیک کوانتومی

تاریخ:یکشنبه 18 تیر 1391-15:15

الکترودینامیک کوانتومی


الکترودینامیک کوانتومی (QED) نظریه‌ای است برای توصیف نور (یا تابش الکترومغناطیسی) و برهمکنش آن با ماده
(یعنی الکترونها و یا دیگر ذرات باردار)
تاریخچه نظریه


این نظریه را دیراک ، ورنر هایزنبرگ ، پاسکوال جوردن و ولفانگ پاولی در اواخر دهه 1920 فرمول بندی و فریمن دایسون ، ریچارد فاینمن و جولیان شوینگر و سین - ایتیروتوموئاگا در اویل دهه 1950 آن را تکمیل کردند. گر چه آنها بطور مستقل از یکدیگر درباره این مسئله به پژوهش پرداخته بودند. گسترش الکترودینامیک کوانتومی را می‌توان نتیجه چشمگیر کنش متقابل بین نظریه و تجربه به شمار آورد. بخشی از این تحول ، به برکت فن آوری میکرو موجها بود که در آن وقع تازه پدید آمده بود و امکان اندازه گیری بسیار بسیار دقیق طیف هیدروژن و گشتاور مغناطیسی الکترون را توسط بولی کارپ کوش و هنری فراهم شد.

نتایج آزمایشها ، که هر دو در سال 1947 منتشر شده پیشرفتهای نظری سریعی را پدید آورد. این پیشرفتها نیز به نوبه خود سبب شد که پژوهشگران تجربی روشهای جدیدی را برای اندازه گیری باز هم دقیقتر ابداع کنند. در حال حاضر ، با آنکه هنوز امکان بهبود روش وجود دارد، نظریه و تجربه در گسترش بسیار وسیعی از انرژیها با دقت چشمگیری باهم سازگاری دارند.



زمینه الکترودینامیک کوانتومی
مقاله فیزیک - اکترودینامیک کوانتومی


در آغاز قرن نوزدهم دو نظریه متفاوت برای نور وجود داشت: نظریه ذره‌ای و نظریه موجی. نظریه ذره‌ای پس از به نمایش در آمدن اثرات تداخلی ، در سالهای اولیه قرن نوزدهم ، محبوبیت خود را از دست داده ، در سالهای آخر قرن نوزدهم ، این نظریه تقریبا بطور کامل به کنار گذاشته شده زیرا جیمز کلارک ماکسول نشان داد که تمام پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و اپتیکی را می‌توان از چهار معادله (به نام معادلات ماکسول) استخراج کرد و این معادلات امواجی الکترومغناطیسی را پیش بینی می‌کنند که با سرعت 2.9979X108 m/s جابجا می‌شوند. چون این مقدار نزدیک سرعت نور بود که قبلا اندازه گیری شده بود.

ماکسول این فرضیه را پیش کشید که نور هم خود موجی الکترومغناطیسی است و در اوایل قرن بیستم نظریه موجی الکترومغناطیسی برای نور کاملا پذیرفته شد. اولین نشانه‌هایی که حاکی از آن بودند که نظریه موجی به تنهایی نمی‌تواند رفتار نور را توضیح دهد، در سه آزمایش دیده شدند: تابش جسم سیاه ، اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون. با این آزمایشها در مجموع مؤید این فرضیه بودند که نور از ذراتی ساخته شده است که امروزه فوتون می‌نامیم. که این مرحله گرچه خواص فوتونها فقط از این آزمایش استنتاج شده بودند، موفقیتهای مدل فوتون فیزیکدانان را تشویق کرد تا به جست و جوی نظریه بنیادی بپردازند که با استفاده از آن بتوان فوتونها و خواص آن را استخراج کرد.
مبانی نظریه QED
اساس نظریه کوانتوومی (یا فوتونی) نور ، یعنی QED ، را دیراک ، هایزنبرگ ، پاولی ، انریکو فرمی و جردن در دوره زمانی 1926 تا 1940 پی‌ریزی کردند. آنچه که از این معادلات حاصل شد، نظریه‌ای است که نقطه آغازش بررسی کلاسیکی میدانهای الکترومغناطیسی بر اساس معادلات ماکسول و رهیافت هامیلتون در تعیین این معادلات حرکت به کمک تابعی است که چگالی انرژی را در هر نقطه از فضا به صورت چگالی هامیلتونی مشخص می‌کند. کمیت:

Hfree = (E2 + B2)/8П

کل انرژی مربوط به میدان الکترومغناطیسی را وقتی که بار و جریان وجود ندارد. در هر واحد حجم (در موقعیتن مکانی r نشان می‌دهد. Hfree کل انرژی مربوط به میدان الکترومغناطیسی آزاد است E و B عبارت از بردارهای میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در نقطه (r,t) در این صورت ، همانند روش ماکسول که در آن میدانهای E و B بر حسب پتانسیلهای الکترومغناطیسی A و φ بیان می‌شوند. در این فرمول بندی هامیلتونی ، برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با چگالیهای جریان و بار الکتریی j و p بوسیله اثرهای برهمکنش (HI(ρφ - s , A/C نشان داده می‌شود. هنگامی که میدان الکترومغناطیسی آزاد کوانتیده شد، قدم بعدی آن است که بر همکنش را با ذرات باردار در نظر بگیریم. در این مرحله چگالی هامیلتونی H = HI + He1 + Hfree می‌باشد.
بینش جدید درباره طبیعت
هر نظریه مهم جدیدی ، به وجوهی از طبیعت را که قبلا ناشناخته مانده بود توضیح می‌دهد، مثلا نسبیت خاص (علاوه بر موضوعهای دیگر) موضوع تبدیل ماده به انرژی و انرژی به ماده را ازطریق معادله E = δmc2 مطرح کرد. و معادله دیراک برای الکترون نسبیتی منجر به پیش بینی پاد ذره‌ها شد. شاید ویژیگی جدید و اصلی نظریه QED شناسایی فوتون و نحوه دخالت آن در برهمکنش الکترومغناطیسی به عنوان میانجی نیروی الکترومغناطیسی را به صورت نیروی نیوتنی در نظر می‌گرفتند که در فاصله بین ذره‌های باردار عمل می‌کرد. پس از آن ، در نظریه ماکسول میدان الکتریکی و مغناطیسی را بین صورت در نظر می‌گیرند که در هر نقطه‌ای از فضا وجود دارند و نیروی وارد بر ذره باردار را می‌توان به میدان الکترومغناطیسی موجود در نقطه‌ای که ذره اشغال کرده است، نسبت داد.

نظریه QED در برهمکنش الکترومغناطیسی

مقاله فیزیک - اکترودینامیک کوانتومی

در نظریه QED ، برهمکنش الکترومغناطیسی را ناشی از مبادله فوتون بین ذرات باردار در نظر می‌گیرند، در این مبادله فوتون جانشین میدان الکترومغناطیسی ماکسول به عنوان سرچشمه برهمکنش الکترومغناطیسی است و این تصویر که برهمکنش بر آمده از معادله ذرات میانجی است بطور موفقیت آمیزی گسترش داده شده تا برهمکنشهای ضعیف و قوی را نیز توصیف کند. دیدگاه امروزی در مورد چگونگی وقوع این برهمکنشها بر همین اساس استوار است.


نظریه QED در دو گانگی موجی و ذره نور


نظریه QED همچنین دو گانگی موج - ذره‌ای نور را به این واقعیت را که نور در بعضی از آزمایشها مانند موج رفتار می‌کند و از بعضی از آزمایشهای دیگر مانند ذره ، برطرف می‌کند. از آنجا که امروزه همه آزمایشها بر اساس مبادله فوتون توصیف می‌شوند، به نظر می‌رسد که این ساماندهی و وقوع مشکل از طریق نظریه ذرات جامعتری حاصل شده است. با این همه ، فوتون QED ذره‌ای به مفهوم متعارف کلاسیکی نیست. مثلا ، این ذره دارای مسیر فضا زمانی دقیق نیست به چیزی نیست که گستردگی فضایی و جرم (سکون) غیر صفر داشته باشد، با هیچ سرعتی جز سرعت نور حرکت نمی‌کند، هر دو فوتونی که انرژی ، تکانه و قطبش یکسان داشته باشند تمایز ناپذیرند. اساسا هر فوتونی را فقط می‌توان واحدی از میدان الکترومغناطیسی دانست که انرژی ، تکانه و قطبش معینی دارد.


نظریه QED در خلاء


نظریه QED دیدگاه ما را از خلاء بر آن بطور کلاسیکی فقط به صورت حالت تهی در نظر گرفته می‌شود تغییر می‌دهد. اگر چه در حالت خلاء مقادیر انتظاری E2 و B2 غیر صفرند. این بدان معنی است که وقوع افت و خیر در خلاء امکان پذیر است. و در واقع ، همانطور که افت و خیزهای خلاء بطور تجربی به این معنی تأیید شده‌اند که این افت و خیز نادر در اثرات مشاهده شده در آزمایشگاه سهم در خور توجهی دارند. به علاوه ، در حضور میدان الکترومغناطیسی (کلاسیکی) خارجی این افت و خیزها منجر به تولید زوجهای ذره - پاد ذره می‌شوند که مانند اجزای محیط دی الکتریکی قطبش پذیرند. این اثر که قطبش پذیری خلاء نام دارد، بطور تجربی مورد تأیید قرار گرفته است. به این ترتیب ، مفاهیمی که از نور خلاء در ذهن ما بوده‌اند. هر دو با ظهور QED بطور حاشیه‌ای تغییر کرده‌اند.


آزمون تجربی QED
گشتاورهای مغناطیسی


الکترونها و پوزیترونها ، پروتونها ، موئونها و مانند آنها جملگی دارای خواص ذاتی به صورت جرم ، بار الکتریکی و اسپین هستند. اگر چه مفهوم اسپین را به اقتضای ضرورت به نظریه کوانتومی تا نسبیتی افزوده بودند. دیراک نشان داد که این مفهوم را می‌توان مستقیما از نظریه کوانتومی سازگار با نسبیت خاص بدست آمد. علاوه بر آن نظریه دیراک پیش بینی کرد که اسپین S الکترون با گشتاور مغناطیسی آن µ به صورت زیر ارتباط پیدا می‌کند.

µ = (e/2mc)(L+ gs

که در آن m جرم الکترون ، L اندازه حرکت زاویه‌ای مداری آن و ثابت g (که نسبت ژیرو مغناطیسی الکترون نامیده می‌شود) دقیقا برابر 2 است. اما این مقدار µ وقتی حاصل می‌شود که الکترون را به صورت میدان کوانتومی و میدان مغناطیسی را به صورت میدان کلاسیکی در نظر بگیریم. در سال 1947 کوش و تولی به شواهدی تجربی دست یافتند که نشان می‌داد g در واقع اندکی از دو بزرگتر است. هانس بته ، شوینگر ، فاینمن و دیگران برای تعیین دلیل نظری این اختلاف ، گشتاور مغناطیسی بی‌هنجار الکترون نامیده می‌شود.

از میدان مغناطیسی کوانتیده و چگالی هامیلتونی H که در بالا بحث قرار گرفت استفاده کردند. آنها نشان دادند که QED ضریب g را چنان پیش بینی می‌کند که اندکی از دو بیشتر است. و مقدار دقیق عددی آن بستگی به مقدار جملات منظور شده از سری اختلال لاو به در حال حاضر بهترین مقدار نظری g که با همکاری چندین گروه حاصل شده است. تا جملات

مرتبه α4 دقت دارد ضریب چنین است:

مقاله فیزیک - بهترین مقدار جی که با همکاری چندین گروه در نظر گرفته شده است


شواری نظریه QED


دشواری اصلی نظریه QED در آن است که جملات مرتبه بالاتر در سری اختلال را محاسبه می‌کنیم بعضی از انتگرالهای بدست آمده واگرا هستند (یعنی بینهایت می‌شوند) ولی این بینهایتها را می‌توان (تمام مراتب مربوط به نظریه اختلال) با تعریف مجدد پارامترهای بار و جرم موجود در نظریه ، منزوی و حذف کرد. علی الاصول حتی اگر بینهایتها هم پدید نمی‌آمدند، بخاطر نحوه تقسیم چگالی هامیلتونی H در رهیافت اختلال ضرورت داشت که پارامترهای بار و جرم را بهنجار کنیم.

شکل دیگر نظریه QED این است که تا کنون هیچ کس نتوانسته است نشان دهد که سری اختلالی همگرا می‌شود، یا اگر هم همگرا شوند به سمت حد صحیحی همگرا می‌شود.
نتیجه گیری
بسیاری از فیزیکدانان نظریه الکترودینامیک کوانتمی QED به علت سازگاری بسیار درخشان آن با نتایج تجربی یک از موفقترین نظریه‌های فیزیک تلقی می‌کنند، گر چه هنوز هم دشواریهایی در این نظریه دیده می‌شود. اغلب فیزیکدانان آنرا به عنوان نظریه‌ای که از لحاظ اصولی درست است می‌پذیرند. به علاوه بسیاری از ویژگیهای QED با موفقیتهای چشمگیری در نظریه‌های جدید مربوط به برهمکنشهای قوی و ضعیف و الکترولیت تلفیق شده است. بدین ترتیب راهکارها و دیدگاههای اساسی آن تقویت و بعضی مشکلات موجود در تعریفهای نظری لنزی QED بر طرف می‌شود. ولی معضلات موجود در نظریه ترکیبی همچنان پا برجاست.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

ساختار بلوری

تاریخ:جمعه 16 تیر 1391-16:07

!مقدمه
با نگاه کردن به ساختار داخلی بلورها ، دانشمندان امروزه می‌دانند که بلورها به این دلیل همیشه شکلهای منظم و قابل شناسلیی دارند که اتمهای داخل آنها همیشه به شکل الگوهای مشخصی که شبکه نام دارند در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. خواص یک بلور به شبکه آن بستگی دارد. به عنوان مثال الماس به این دلیل بسیار سخت است که اتمهای آن با پیوندهای بسیار قوی به هم متصل شده‌اند و یک شبکه مستحکم را بوجود آورده‌اند. دانشمندان شبکه بلورها را با استفاده از اشعه ایکس مطالعه می‌کنند. این مطالعات آشکار ساخته است که همه بلورها را می‌توان فقط به هفت ساختار پایه طبقه بندی کرد، که با ساختار شبکه هر بلور تعیین می‌شود.



img/daneshnameh_up/c/c3/Boloor1.jpg

تاریخچه

در پی کشف پراش اشعه‌های ایکس توسط رونتگن و انتشار یک رشته محاسبات و پیش‌بینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیقتر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود می‌آیند. زمانی که بلوری در شرایط محیطی ثابت رشد می‌کند، شکل آن در حین رشد تغییر نمی‌کند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده می‌شوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهتهای تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.

آزمایش ساده

یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می‌گویند. حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمی‌باشد، انتخاب کنید.

حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می‌کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.

ساختار کلی

بلور ایده آل از تکرار بی پایان واحدهای ساختاری همانند در فضا بوجود می‌آید. در ساده‌ترین بلورها ، مانند مس ، نقره ، آهن و فلزات قلیایی ، این واحدهای ساختاری یک تک اتم است. در اکثر مواد واحد ساختاری شامل چندین اتم یا ملکول است. در بلورهای معدنی این تعداد تا حدود 100 و در بلورهای پروتئین به 10000 می‌رسد. ساختار تمام بلورها بر حسب شبکه‌ای که به هر نقطه آن گروهی از اتمها متصل هستند، توصیف می‌گردد، این گروه اتمها را پایه می‌گویند، پایه در فضا تکرار می‌شود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.

ساختار بلوری غیر ایده آل

از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایده‌آل از تکرار دوره‌ای واحدهای یکسان در فضا شکل می‌گیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایده‌آل حالت مینیمم انرژی اتمها در صفر مطلق باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایده‌آل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دوره‌ای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.

انوع ساختار بلوری

انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از:


  • بلور مکعبی مرکز سطحی (fcc) :
    در این حالت سلول یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل می‌کنند.

  • بلور مکعبی مرکز حجمی (bcc) :
    در این حالت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.

  • بلور کلرید سدیم Nacl :
    در این حالت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.

  • بلور کلرید سزیم CsCl :
    در این حالت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.

  • ساختار بلوری تنگ پکیده شش گوش (hcp) :
    در این ساختار مکانهای اتمی یک شبکه فضایی را بوجود نمی‌آورند. شبکه فضایی یک شش گوشی ساده است که به هر نقطه شبکه آن پایه‌ای با دو اتم یکسان مربوط می‌شود.
    تصویر



 

ساختار الماسی :
در این حالت شبکه فضایی fcc است. این ساختار نتیجه پیوند کووالانسی راستایی است.

  • ساختار مکعبی سولفید روی ZnS :
    ساختار الماس را می‌توان بصورت دو ساختار fcc که نسبت به یکدیگر به اندازه یک چهارم قطر اصلی جابجا شده‌اند، در نظر گرفت. ساختار مکعبی سولفید روی از قرار دادن اتمهای Zn روی یک شبکه fcc و اتمهای S رویی شبکه fcc دیگر نتیجه می‌شود.

  • ساختار شش گوشی سولفید روی (و ورلستاین):
    اگر فقط اتمهای همسایه اول را در نظر بگیرید، نمی‌توان بین دو حالت ZnS مکعبی و شش گوشی فرق گذاشت. اما اگر همسایه‌های دوم را در نظر بگیریم می‌توان این دو حالت را از هم تمییز داد.

علت مطالعه ساختارهای بلوری

از آنجا که بیشترقطعات الکترونیکی مانند دیود ، ترانزیستور و ... از بلورها ساخته می‌شود. همچنین به دلیل گسترش روز افزون وسایل الکترونیکی و توجه بیش از حد به ساختن ریزتراشه‌های کامپیوتری با ابعاد بسیار کم ، توجه فوق العاده به سمت بلور شناسی و مطالعه ساختارهای بلوری شده است. و دانشمندان مختلف در سطح جهان مطالعات وسیعی را در این زمینه انجام می‌دهند، که از آن جمله می‌توان به فعالیتهای انجمن نانوتکنولوژی اشاره کرد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

پیر چشمی

تاریخ:پنجشنبه 15 تیر 1391-17:32

کاهش قدرت تطابق که با افزایش سن برای تمامی افراد عارض می‌شود پیرچشمی یا پرسبیوپی (Presbyopia) نام دارد. که بصورت کاهش توانایی چشم در رؤیت اشیاء نزدیک است.




img/daneshnameh_up/2/2d/presbyopia.jpg
img/daneshnameh_up/c/cb/presbyopia1.jpg
img/daneshnameh_up/f/f5/spectaclep.jpg

دید کلی

همه ما در جامعه مشاهده می‌کنیم که افراد مسن برای دیدن اشیاء نزدیک از عینک استفاده می‌کنند. تحقیقات زیاد نشان می‌دهد که شروع پیر چشمی به عوامل مختلفی مثل نژاد ، شرایط آب و هوایی ، تغذیه و عوامل فیزیولوژیک فرد بستگی دارد. بطوری که پیر چشمی در کشورهای اروپایی در سنین 45 تا 50 سالگی اتفاق می‌افتد، در حالیکه در کشورهایی مثل هند ، عربستان ، کوبا در سنین 40 سالگی اتفاق می‌افتد و یا این که سیاه پوستان زودتر از سفید پوستان دچار پیر چشمی می‌شوند.

طبق تحقیقاتی که در خصوص شروع سنین پیر چشمی در شهر تهران به عمل آمده ، این سن 37.5 سالگی مطرح شده ، فردی که عادت دارد اشیاء را دورتر از چشم نگه دارد، دیرتر پیر چشم می‌شود و برعکس شخصی که اشیاء را نزدیکتر به چشم نگه می‌دارد، زودتر پیر چشمی می‌گیرد. داشتن دستان بلند و یا کوتاه در این زمینه موثر است. فردی که مبتلا به دوربینی است، زودتر پیر چشم می‌گردد و هر چه مقدار دوربینی وی بیشتر باشد پیر چشمی زودتر است. در مورد اینکه آیا می‌توان از پیرچشمی جلوگیری کرد و یا آن را به تعویق انداخت، بایستی گفته شود که تاکنون به این سوال پاسخ مشخص داده نشده و تحقیقات تاکنون نتوانسته است راه حلی را پیشنهاد نماید.

دلیل بروز پیر چشمی

یکی از دلایل عمده پیر چشمی سخت شدن پوسته عدسی چشم (اسکروزیس) می‌باشد، در اینحالت عضلات مژگانی قادر نیستند که انحنای لازم را برای عدسی بوجود بیاورند، ضمنا خود این عضلات نیز با افزایش سن دچار اسکروزیس می‌گردند. بطور کلی یک سری تغییرات در بدن به علت افزایش سن ایجاد می‌گردد که غیر قابل برگشت می‌باشد و پیرچشمی یکی از این تغییرات است، پیرچشمی مساله نگران کننده‌ای نیست و براحتی قابل درمان است، منظور از درمان همان اصلاح است.

علائم پیر چشمی

  • کاهش بینایی نزدیک یکی از مهمترین علائم پیر چشمی است. در این حالت افراد برای رؤیت شیء نزدیک و یافتن مورد مطالعه ، سعی می‌کنند که سر خود را عقب‌تر ببرند و یا اینکه شیء یا کتاب را دورتر از چشم نگاه دارند و بدین وسیله مقداری از تاری دید نزدیک را برطرف نمایند. در هنگامی که روشنایی کافی نباشد، بخصوص در هنگام عصر که مردمک چشم بازتر می‌گردد، این مشکل افزایش پیدا می‌کند.

  • از علائم دیگر این که فرد پیر چشم خطوط ریز کتاب و یا متن مورد مطالعه را نمی‌تواند واضح ببیند و تلاش برای واضح دیدن منجر به ایجاد علائمی مثل خستگی چشم ، سردرد ، بخصوص در ناحیه پشت سر ، اشک ریزی ، سوزش چشم و چشم درد می‌گردد. یکی از رایج ترین شکایت خانمهای مبتلا به پیرچشمی در مراجعه به پزشک عدم توانایی آنها در سوزن نخ کردن است.

اصلاح پیرچشمی

درمان پیرچشمی براحتی توسط یک عدسی محدب صورت می‌گیرد، نظر به اینکه نقطه نزدیک در افراد پیر چشم از چشم دور شدن است، به کمک یک عدسی همگرا می‌توان آنرا براحتی بجای اول خود برگرداند. لذا یکی از مواردی که درمان بسیار موفقیت آمیزی دارد، درمان پیرچشمی است، بطوری که فرد پیر چشم وقتی که عینک مناسب را دریافت می‌کند، ملاحظه می‌کند که بطور شگفت انگیزی بینایی خود را باز یافته است. در حالیکه طبق تصورات خود فکر کرده است که به علت پیری بینایی وی کاهش یافته و غیر قابل برگشت است.

نظر به اینکه تجویز عینک نزدیک برای افراد مسن به عوامل متعددی بستگی دارد، لذا مهارت فرد تجویز کننده در حصول یک بینایی مناسب برای فرد پیر چشم بسیار موثر است. فاصله کاری یا شغل فرد ، عادت فرد در حین کار یا مطالعه و در نظر گرفتن وضعیت انکساری چشم فرد ، در این تجویز بسیار مؤثر است. لذا عینک نزدیک همه افراد یکسان نمی‌باشد، از نظر سنی می‌توان گفت که افراد مسن در سنین مساوی تقریبا نمرات نزدیک به همی دارند.

پیرچشمی در افراد عینکی

فردی که مبتلا به دوربینی است، زودتر پیر چشم می‌گردد و هر چه مقدار دوربینی وی بیشتر باشد پیرچشمی زودتر اتفاق می‌افتد. و افراد نزدیک بین یا پیرچشم نمی‌شوند و یا خیلی دیرتر پیرچشم می‌شوند. این بیماری بگونه‌ای هست که در نتیجه آن افراد با دید طبیعی (بدون ضعف چشم) احتیاج به عینک مطالعه پیدا می‏کنند و افراد نزدیک بین یا دوربین احتیاج به دو عینک یکی برای دور و یکی برای نزدیک یا عینک دو دید (عینک بایفوکال) پیدا می‏کنند.

یک مزیت نزدیک بینی کمتر از 3 دیوپتر این است که این افراد بعد از شروع پیرچشمی می‏توانند عینک دور خود را بردارند و قادر به خواندن بدون عینک ‏باشند. بعد از انجام جراحی لیزری برای اصلاح نزدیک بینی ، این توانایی از دست خواهد رفت، چرا که این افراد همانند سایر افراد طبیعی نیاز به عینک مطالعه خواهند داشت. اما افراد با نزدیک بینی متوسط و شدید پس از شروع پیرچشمی علاوه بر عینک دور نیاز به عینک مطالعه هم خواهند داشت و در واقع مزیتی نسبت به افراد طبیعی ندارند. لیزر تاثیری بر روی قدرت متمرکز کننده عدسی چشم نداشته و بنابراین نمی‏تواند پیرچشمی را درمان کند.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

آستیگماتیسم

تاریخ:پنجشنبه 15 تیر 1391-16:56

هرگاه‌ ابیراهی کروی و کما برای یک عدسی اصلاح شود (حالت آپلانتیک) ولی عدسی قادر نباشد که تصویر شیئی که ‌از محور فاصله دارد را بطور واضح نمایان کند، به عبارتی تصویر مبهم نمایان سازد، گفته می‌شود که عدسی دچار آستیگماتیسم (Astigmatism) شده ‌است. تصاویر مبهم حاصل از آن را تصاویر آستیگماتیکی می‌نامند. با افزایش فاصله خارج از محور جسم و افزایش دهانه سطح شکستی آستیگماتیسم افزایش می‌یابد.



تصویر

دید کلی

بسیاری از افراد به همراه نزدیک بینی درجاتی از آستیگماتیسم یا حالت بیضی بودن قرنیه را دارند. آستیگماتیسم وقتی ایجاد می‏شود که قرنیه شبیه مقطعی از توپ بیس‏بال است تا توپ بسکتبال. در نتیجه تصاویر بدلیل انکسار نامساوی در قسمتهای مختلف قرنیه کاملا بر روی شبکیه متمرکز نمی‏شوند و تصاویر چه دور و چه نزدیک تار می‏شوند. بنابراین افرادی که دچار درجات بالایی از آستیگماتیسم هستند نه تنها همانند افراد نزدیک ‏بین اشیای دور را تار می‏بینند، بلکه اشیای نزدیک را هم تار می‏بینند. بنابرین آستیگماتیسم هم به تنهایی و نیز همراه با نزدیک بینی یا دوربینی می‌تواند دیده ‌شود.

آستیگماتیسم از چه چیزی ناشی می‌شود؟

هنگامی‌ که نور از یک نقطه خارج از محور به سطح عدسی برخورد می‌کند، تولید یک دسته پرتو مماسی 'tt و یک دسته پرتو کمانی 'ss می‌کند. چون این دو دسته پرتو عمود برهم ، باعث کانونی شدن پرتوها در فواصل مختلف از عدسی می‌شوند، دو تصویر که به ترتیب با T و S برای صفحات مماسی و کمانی نشان داده شده‌اند، تصاویر خطی خواهند بود. بین T و S کانون دایره‌ای خواهد بود که به نام دایره با کمترین ماتی خوانده می‌شود. مکان هندسی تصاویر خطی T و S برای نقاط مختلف جسم سطوح سهموی خواهد بود.

مقدار آستیگماتیسم

جدایی بین دو سطح در امتداد هر پرتو اصلی از یک جسم نقطه‌ای معیاری از مقدار آسیگماتیسم را برای این جسم بدست می‌دهد که با مربع فاصله ‌از محور نوری متناسب می‌باشد. اندازه‏ گیری آستیگماتیسم بر اساس دیوپتر است. آستیگماتیسم بصورت زیر طبقه بندی می‌شود:

  • آستیگماتیسم خفیف: کمتر از یک دیوپتر
  • آستیگماتیسم متوسط: یک تا دو دیوپتر
  • آستیگماتیسم شدید: دو تا سه دیوپتر
  • آستیگماتیسم بسیار شدید: بیش از سه دیوپتر



تصویر




انواع آسیگماتیسم

آستیگماتیسم انواع مختلفی دارد و می‏تواند به تنهایی، همراه با نزدیک بینی یا دوربینی وجود داشته باشد.

آستیگماتیسم مثبت

هرگاه سطح تصویر خطی T ناشی از پرتو مماسی در سمت چپ تصویر خطی S ناشی از پرتو عمودی باشد، آستیگماتیسم را مثبت می‌نامند.

آستیگماتیسم منفی

هرگاه تصویر خطی T ناشی از پرتو مماسی در سمت راست سطح تصویر خطی ناشی از پرتو عمودی بیافتد، آستیگماتیسم را منفی می‌نامند.

چگونه می‌توان دستگاهی ساخت که فاقد آستیگماتیسم باشد؟

آستیگماتیسم با فاصله کانونی متناسب است و با تغییر شکل بهبود بسیار اندکی می‌یابد. با آنکه یک عدسی دوتایی مماس مرکب از یک عدسی مثبت و یک عدسی منفی دارای آستیگماتیسم چشم‌ گیری است، ورود یک قطعه دیگر متشکل از یک بند یا یک عدسی می‌تواند آن را بسیار کاهش دهد. با فاصله گذاری مناسب مابین هر یک از عدسی‌های هر سیستم اپتیکی و یا با مکان‌یابی مناسب برای روزنه (دیافراگم) اگر بکار آید، می‌توان انحنای سطوح تصویری آستیگماتیک را بطور محسوسی تغییر داد. بعد از اصلاح آستیگماتیسم دو سطح سهموی T و S روی هم می‌افتند که به ‌این سطح پتزوال گفته می‌شود.

رفع آستیگماتیسم در چشم

در برخی از سیستمهای اپتیکی به ‌انضمام چشم ، حتی پرتوهای نزدیک به محور هم دچار آستیگماتیسم می‌شوند، زیرا سطح عدسی کروی نیست و بنابراین دارای قدرتهای مختلف در جهات مختلف است، وضعیت به گونه‌ای است که یک عدسی استوانه‌ای در تماس با یک عدسی کروی ساخته شده باشد. در مورد سیستمهای روئیتی یک متخصص چشم پزشکی آستیگماتیسم چشم را بوسیله عینکهایی که قدرت اضافی عدسی استوانه‌ای را با کاهش توان عدسی در آن جهت جبران می‌کنند، اصلاح می‌کند. در سایر موارد آستیگماتیسم می‌تواند سودمند باشد و عمدا در سیستم طراحی می‌شوند تا نشانه‌ای برای یک موضع آشکارساز نسبت به کانون تولید کند. سیستمهایی که در برگیرنده قدرتهای استوانه‌ای هستند، سیستمهای آن آمورفیک (نابی‌ریخت) نامیده می‌شوند. افراد اصلاح شده به علت بزرگنمایی یا کوچکنمایی محوری ایجاد شده اشیاء واقع در میدان بینایی را کشیده‌تر خواهند دید.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

چه چیزی باعث می شود که هر چیزی را به رنگی می بینیم.

تاریخ:جمعه 15 اردیبهشت 1391-00:15

هر موادی ویژگی هایی دارد و با نوری که به سمت آن تابانده می شود رفتاری متفاوت دارد، پس ازآن که نور با یک جسم برخورد می کند ، آن جسم ممکن است;

یک ) نور را بازتاب کند

دو ) نور را جذب کند

سه ) کاری با نور نداشته باشد

چهار ) نور را بشکند


----------------------------------------------------

یک ) بازتابشِ نور

همه ی " اجسام " به اندازه ای نور را بازتابب می کنند، اما جسمی ( چیزی ) که بازتاب کننده است، تعداد زیادی الکترون آزاد دارد که می تواند به آسانی از یک اتم به اتم دیگر برود.
نوری که توسط این اجسام در ابتدا جذب می شود، با حرکت الکترون از یک اتم به اتم دیگر دوباره با همان فرکانس اصلی خود بازتابانده می شود .



----------------------------------------------------

دو ) جذب نور

زمانی که جسمی نابازتابنده و ناشفاف است، بنابراین فرکانس نور ورودی همانند یا بسیار نزدیک به فرکانس جنبش الکترون های درون ماده ی سازنده است.
بنابراین الکترون های ماده ی سازنده نور ورودی را جذب می کنند و به دلیل جذب شدن نور ورودی جسم ناضفاف می شود - بازتابی نخواهد داشت یا بازتاب ان بسیار کم خواهد بود.



----------------------------------------------------

سه ) گذر دادن نور

این پدیده زمانی رخ می دهد که انرژیِ یا فرکانس حاصل از نور ورودی یا خیلی کمتر یا خیلی بیشتر از انرژی یا فرکانسی باشد که برای به جنبش آوردن الکترون های ماده ی سازنده با فرکانسی مشخص مورد نیاز است.
به همین دلیل الکترون های جسمی که اکنون شفاف به نظر می رسد نور را جذب نمی کنند و اجازه می دهند نور بدون تغییر از جسم یا ماده ی مورد نظر خارج شود. بنابراین جسم نسبت به آن طول موج از نور شفاف است .

----------------------------------------------------

چهار ) شکست نور


اگر تا به حال یک نی را درون لیوان پر آب قرار داده باشید حتما" متوجه شده این که نی طوری به نظر می رسد گویا که در ابتدای محل ورود به آب خم شده است.
اگر انرژی نور ورودی با فرکانس جنبشی الکترون های یک ماده برابر باشد، نور قادر است که به طور کامل درون ماده فرو رود، و باعث مقادیری اندک جنبش در الکترون ها شود. این جنبش ها بین اتم ها با استفاده از الکترون ها انتقال داده می شوند، و در این زمان آن ها ( الکترون ها ) نوری را با همان فرکانس اصلی نور ورودی بیرون می فرستند. با این که این پدیده بسیار سریع رخ می دهد، اما نوری که درون ماده است از سرعتش کاسته شده و نوری که بیرون از ماده قرار دارد سرعتش ثابت می ماند. نتیجه آن است که نور درون ماده خم می شود. زاویه ی شکست نور بستگی به ماهیت ماده و قدرت آن در کاهش سرعت نور دارد.


-------------------------------------------------


یک نمونه ی خوب برای این که چرا " چیز ها " رنگی دیده می شوند این عکس رو به رو است، یک گوجه فرنگی پخته!

گوجه فرنگی قرمز به نظر می رسد زیرا هنگامی که به حالت پخته می رسد حاویِ کاروتنی به نام "لیسپین " می گردد.
لیسپین یک رنگدانه ی قرمزِ روشنِ کاروتنی است، این ماده ی شیمیایی نه تنها در گوجه فرنگی رسیده که در دیگر میوه های قرمز هم یافت می شود.
لیسپین اکثر نورهای دیداری را جذب می کند، که البته به علت خواص طول موجی به رنگ قرمز هستند، بنابراین نور اصلی ای را که باز می تاباند قرمز است. پس گوجه قرمز به چشم می آید.


دلایل زیادی برای این که چرا مواد این رنگی که هستند ، هستند وجود دارد اما مهمترین دلیل بر می گردد به جذبایش و پراکندگی نور که توسط مواد صورت می گیرد و بسیار وابسته به طول موج نوری که به جسم می تابد است.
برای یک نمونه ی دیگر می توانیم به سبز دیده شدن برگ درختان ( و البته دیگر گیاهان سبز) اشاره کنیم، این ها سبز دیده می شوند چرا که در خود " کلروفیل" دارند تا نور دریافتی را به انرژی تبدیل کنند، و این خواص " کلروفیل" ( منظور نوع نوری که جذب می کند یا پراکنده می کند ) است که رنگ سبز به گیاهان سبز می بخشد.
خیلی کوتاه در رابطه با این که چگونه رنگی را ما می بینیم ( گذشته از رنگی که خود جسم ایجاد می کند ) باید گفت این مربوط به مواد سازنده چشم ماست، چرا که چشم ما تنها طول موج هایی معین از نور را دریافت می کند و آن را به مغز می فرسد تا تجزیه و تحلیل شود. برای مثال ما گوجه را قرمز می بینیم چرا که " لیپسین " نور قرمز را از انتهای طول موجهای قابل مشاهده برای ما انتشار می دهد اما نور آبی را از انتهای دیگر محدوده ی نوری قابل دیدن برای ما جذب می کند .




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

طول تصویر جسم واقع در بی نهایت دور!

تاریخ:پنجشنبه 14 اردیبهشت 1391-23:52

phm017g.jpg

درصورتی که جسم در بینهایت دور است تصویر آن بصورت واژگون روی کانون اصلی تشکیل می شود. اگر زاویه امتداد جسم با محور اصلی بر حسب رادیان برابر آلفا و فاصله کانونی آینه f باشد, طول تصویر را میتوان به روش زیر محاسبه کرد:

untitled.png

با مثالی بسیار ساده روش استفاده از فرمول روشن می شود:

سوال: قطر دایره ی تصویر خورشید در یک آینه مقعر برابر 2 سانتی متر است. اگر بزرگی زاویه خورشید از زمین 0.01 رادیان باشد, شعاع آینه مقعر را حساب کنید.

پاسخ:

untitled.png




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

شکست قوانین بازتاب و شکست نور از ماده جدید

تاریخ:پنجشنبه 14 اردیبهشت 1391-23:43

شکست قوانین بازتاب و شکست نور از ماده جدید


پدیده عجیب نوری قوانین چندصدساله «بازتاب و شکست نور» فیزیکدانان را به چالش کشید!


محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد با بکارگیری شیوه انقطاع فاز توانسته‌اند پرتوهای نور را وادار به رفتار در جهتی کنند که قوانین چندین قرن در مورد انعکاس و انکسار را به چالش می‌طلبد.
به گزارش ایسنا، این کشف به فرمول‌بندی جدید قوانین ریاضی منجر شده که به پیش‌بینی مسیر پرتوهای نور در زمان خروج از سطح یا حرکت از یک واسط به واسط دیگر می‌پردازد.

این محققان توانسته‌اند با استفاده از سطوح طراح، تاثیرات آینه‌های سرگرمی را بر روی سطح صاف ایجاد کنند.

از زمانهای قدیم این امر شناخته شده‌ بود که نور در سرعت‌های مختلف، از میان واسط‌های گوناگون حرکت می‌کند. انعکاس (بازتاب) و انکسار (شکست) نور، زمانی رخ می‌دهند که نور با یک ماده در یک زاویه برخورد می‌کند؛ چرا که یک سمت پرتو می‌تواند از سوی دیگر سرعت بگیرد. از همین رو جبهه موج جهت خود را تغییر می‌دهد.

قوانین متعارف که در کلاسهای فیزیک تدریس می‌شوند، به پیش‌بینی زوایای انعکاس و انکسار بر اساس زوایه ورودی و خصوصیات دو واسط می‌پردازند.

فیزیکدانان هاروارد، در زمان بررسی رفتار نور هنگام برخورد با سطوح منقش به نانوساختارهای فلزی، دریافتند که معادلات معمول برای توصیف پدیده حاصله در آزمایشگاه، کافی نیست.

قوانین کلی جدید که در هاروارد ایجاد شده، بر اساس این اکتشاف است که مرز بین دو واسط، در صورتی که بطور ویژه طراحی شوند، می‌تواند مانند واسط سوم عمل کند.

برای مثال، سطحی مانند سطح دریاچه، یک مرز هندسی بین دو واسط آب و هوا است؛ اما اکنون با قانون جدید، این مرز به یک رابط جدید تبدیل شده که می‌تواند خود باعث خم شدن نور شود.

مؤلفه اصلی این اکتشاف، یک گروه آنتن‌های ریز طلایی بود که بر روی سطح سیلیکون این دانشمندان نصب شده بودند. این مجموعه در مقیاسی بسیار نازکتر از طول موج نور برخوردکننده با آن ساخته شده است. این موضوع بدین معنی است که برخلاف یک سیستم نوری معمول، مرز ساخته شده بین هوا و سیلیکون، بیانگر یک تغییر فاز ناگهانی موسوم به انقطاع فاز در درجات بالایی طول موجی است که از آن عبور می‌کند.

هر یک از آنتن‌های این مجموعه مانند یک مرتعش‌کننده عمل می‌کند که قادر به به تله انداختن نور و گرفتن انرژی آن برای مدت زمان مشخص پیش از آزادسازی آن است. شیب گونه‌های مختلف مرتعش‌کننده بر روی سطح سیلسکون می‌تواند بطور موثری نور را پیش از آغاز گسترش آن در واسط دیگر، خم کند.

پدیده حاصله از این کشف تمام قوانین سنتی را شکسته و به ساخت پرتوهایی از نور پرداخته که بسته به شکل سطح، به انعکاس و انکسار به شیوه‌های دلخواه می‌پردازند.

این محققان برای عمومی کردن قوانین انعکاس و انکسار کتابهای فیزیک، یک واژه جدید را به معادلات اضافه کرده‌اند که نشانگر شیب تغییرات فاز سهیم در مرز است. مهمتر این که در زمان نبود یک سطح شیب‌دار، قوانین جدید به قوانین شناخته‌شده‌تر کاهش می‌یابند.

همچنین با این قوانین جدید می‌توان بسامد (رنگ)، دامنه (روشنی) و قطبش نور را نیز کنترل کرد؛ بدان معنی که نور حاصله، در اصل یک پرتو طراح است.

محققان تاکنون توانسته‌اند با موفقیت، یک پرتو گردبادی حلزونی شکل، از سطح مسطح تولید کنند. آنها همچنین در فکر تولید لنزهای مسطح با قابلیت تمرکز بدون انحراف بر تصویر هستند.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

تلسکوپهایی که به جهان چشم دوخته اند.

تاریخ:جمعه 12 اسفند 1390-11:22

دانشمندان علم نجوم توانسته اند با کمک دستگاههای مدارگرد پرقدرتی که به دست بشر ساخته شده، در فضای فراتر از لایه های اتمسفر زمین قرار گرفته و به جهان هستی چشم دوخته اند، به توفیقات بزرگی در عرصه اکتشافات فضایی دست یابند.

دو رصدخانه فضایی پلانک و هرشل آژانس فضایی اروپا در ماه می 2009 با موشک آریان 5 پرتاب شدند و در مدت 30 ماه فعالیت خود تاکنون توانسته اند با ارائه اطلاعات با ارزشی از کیهان تحولی در نوع نگاه دانشمندان به آسمان ایجاد کنند.

ماه گذشته، اسا اعلام کرد که یکی از دو چشم ماهواره پلانک بسته شده است و این ماهواره می تواند حداکثر تا اکتبر 2012 تنها با یک چشم به کار خود ادامه دهد.

اکنون دانشمندانی که در پروژه برادر پلانک یعنی هرشل کار می کنند اعلام کردند که رصدخانه فضایی میلیارد یورویی اسا نیز آخرین سال زندگی خود را پشت سر می گذارد.

درحقیقت، حجم مایع خنک کننده دو ایزوتوپ هلیم (هلیم 3 و هلیم 4) که مسئولیت خنک کردن دستگاههای هرشل را به عهده داشت به کمتر از 100 کیلوگرم رسیده و اعتقاد بر این است که بین 11 تا 14 ماه از دوره زندگی این رصدخانه فضایی باقیمانده باشد. این ماهواره به همراه پلانک در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری از زمین ماموریت خود را انجام می دهد.

در حالی که پلانک، دستگاهی است که تمام پرتوهای منتشر شده از اعماق کیهانی را ردیابی و شکار می کند، هرشل یک تلسکوپ فضایی واقعی و بسیار پر قدرت است که از اجرام آسمانی تصاویری با وضوح تصویر بسیار بالا تهیه می کند.

تلسکوپهایی که به جهان چشم دوخته اند
رصدخانه فضایی هرشل در می 2011 توفانهای کهکشانی خشنی را از گازهای مولکولی شناسایی کرد که می توانند از تشکیل ستارگان ممانعت کنند


بنابراین، این دو ماموریت علمی تفاوتهای بسیاری با هم دارند، هرچند امکان برقرای ارتباط میان این دو ماهواره وجود دارد. به طوریکه وقتی پلانک یک جرم آسمانی را که می تواند یک کهکشان جدید باشد رصد می کند می تواند با هرشل ارتباط برقرار کرده و هرشل نیز از جرم آسمانی مورد نظر تصاویری با وضوح تصویر بالا به دست آورد.

همچنین، ماموریتهای هرشل و پلانک کاملا از ماموریت تلسکوپ فضایی هابل متفاوت هستند به طوری که پلانک قبل از هر چیز باید به رصد تمام آسمان بپردازد و با وضوح تصویر بسیار بالا از پرتوهای اعماق کیهان نقشه برداری کرده و مشاهده اجرام کیهانی را در حوزه فیزیک نجوم امکانپذیر کند.

هرشل همانند هابل یک تلسکوپ فضایی است یعنی به رصد و تصویربرداری از اجرام آسمانی می پردازد. اما تفاوت آن با هابل در این است که تصاویری که هابل تهیه می کند اپتیکی هستند که در نور مرئی یعنی نوری که با چشم انسان دیده می شود گرفته شده اند این درحالی است که هرشل تصاویر را در طیف فراسرخ تولید می کند. یعنی طیفی بالاتر از طیف نوری که با چشم انسان قابل مشاهده است.

در طیف فراسرخ امکان رصد اجرام آسمانی دورتر وجود دارد و بنابراین وظیفه اصلی هرشل رصد چگونگی تشکیل این اجرام آسمانی و شکل گیری کهکشانها در کیهان است.

دستگاههای هرشل همانند دستگاههای پلانک در دمای نزدیک به صفر مطلق (273.15- درجه سانتیگراد) عمل می کنند. در زمان پرتاب، مخازن این تلسکوپ محتوی بیش از 2 هزار لیتر مایع خنک کننده بودند که درحال حاضر کمتر از 100 کیلوگرم آن باقیمانده است با به پایان رسیدن این مایع، هرشل نیز کور می شود.

چشمهایی که به جهان هستی خیره اند

تلسکوپها و رصدخانه های فضایی، چشمهایی هستند که در باندهای مختلف آسمان را رصد و اسکن کرده، سپس داده ها و تصاویر را پردازش می کنند و آنها را به زمین می فرستند.

از آغاز عصر فضا، رصدخانه های مدارگرد به یکی از نقاط مهم در اکتشافات فضایی و جهشی مهم در پیشرفت نجوم تبدیل شده اند.

این مدارگردها با کمک چشمهای الکترونیکی پیشرفته و در بسامدهایی که چشم انسان قادر به درک آنها نیست جهان را رصد کنند. اتمسفر، پرتوهای الکترومغناطیسی را در بسیاری از طول موجها فیلتر می کند و از رسیدن آنها به زمین جلوگیری می کند.

بنابراین مزیت بزرگ اعزام این رصدگرها یا تلسکوپها به فضای فراتر از لایه های اتمسفر زمین در این است که این ابزارها می توانند این طول موجها را به ویژه در طیفهای مادون قرمز و ماوراء بنفش شکار کنند.

تلسکوپ فضایی هابل

هابل در 24 آوریل 1990 همراه شاتل دیسکاوری در ماموریت STS-31 روانه فضا شد. اکتشافات این تلسکوپ تاکنون تقریبا تمامی زمینه های علم نجوم، از علوم سیاره ای گرفته تا کیهان شناسی را تحت تاثیر خود قرار داده است.

این تلسکوپ، در حدود 22 سال است که در لایه های خارجی اتمسفر زمین در ارتفاع 560 کیلومتری هر 92 دقیقه یکبار یک دور در اطراف زمین می چرخد و جهان را رصد می کند.

هابل در حدود 11 تن وزن و 13.2 متر طول دارد. حداکثر قطر آن 2.4 متر است و در طیفهای نوری، ماوراء بنفش و نزدیک به مادون قرمز رصد می کند.

معروفترین تلسکوپ فضایی دنیا تاکنون کشفیات بسیار مهمی را انجام داده است که از میان آنها می توان به اولین تلاشها برای اثبات وجود سیاراتی اشاره کرد که در اطراف سایر ستارگان می چرخند.

همچنین این تلسکوپ خوشنام رصدهایی را انجام داد که پیشنهاد کردند جهان در حال گسترش است. هابل در سال 2010 توانست دورترین کهکشانی را که از ما در فاصله 13.2 میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد شناسایی کند. امروز هابل در آستانه بازنشستگی قرار دارد و تا قبل از سال 2014 تلسکوپ فضایی جیمز وب جایگزین آن خواهد شد.

تلسکوپهایی که به جهان چشم دوخته اند
تلسکوپ فضایی هابل در دسامبر 2011 تصویری تماشایی از یک منطقه تشکیل ستارگان با عنوان Sharpless 2-106 واقع در کهکشان راه شیری تهیه کرده که شبیه به یک "فرشته برفی کیهانی" است


تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی مادون قرمز جیمز وب با هدف ساخت جانشین مناسبی برای تلسکوپهای فضایی هابل و اسپیتزر و رصد دورترین اجرام کیهانی درحال ساخت است.

این تلسکوپ یک پروژه بین المللی است که با همکاری آژانس فضایی آمریکا (ناسا)، آژانس فضایی اروپا (اسا) و آژانس فضایی کانادا اجرا می شود.

بر طبق پیش بینی ها این تلسکوپ باید در بازه زمانی 2016 تا 2018 همراه با موشک آریان 5 آژانس فضایی اروپا از پایگاه فضایی گوییانا در فرانسه پرتاب شود.

تلسکوپ وب از چهار نوع آینه تشکیل شده است. اولین نوع این آینه ها فضایی در حدود 25 متر را اشغال می کند. این آینه به دانشمندان اجازه خواهد داد که نور اجرام تیره و بسیار دور را بسیار سریعتر از تلسکوپهای فضایی فعلی رصد کند. این آینه ها از فلز برلیم ساخته شده اند.

این آینه ها در مرکز "سیستمهای نوری یکپارچه L3" در ریچموند کالیفرنیا صیقل داده شدند. دقت آنها کمتر یک میلیونیم یک اینچ است. این دقت برای تهیه تصاویر با وضوح بسیار بالا در دمای 400- فارینهایت (240- درجه سانتیگراد) از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

تلسکوپهایی که به جهان چشم دوخته اند
آینه های تلسکوپ فضایی جیمز وب


پس از صیقل دادن آینه ها دانشمندان پروژه جیمز وب مرحله روکش گذاری آنها را آغاز کردند. در این مرحله، آینه ها با لایه های نازک میکروسکوپی طلا روکش می شوند. این روکش میزان اثربخشی بازتابش نور مادون قرمز را افزایش می دهد.

ناسا تاکنون روکش گذاری 13 آینه از مجموع 18 آینه اولیه را به اتمام رسانده و قرار است از ابتدای سال آینده تمام روکش گذاریها را انجام دهد. این 18 آینه اولیه در کنار آینه اصلی تلسکوپ وب را می سازند. قطر این آینه بزرگ 6.5 متر است.

فرمی، انتگرال و آیجل

این سه رصدخانه فضایی که تاکنون توانسته اند خدمات شایانی را به فیزیک نجوم در انرژیهای بالا ارائه کنند در طول موجهای پرتوهای ایکس و پرتوهای گاما حساس هستند.

طول موجهای گاما و ایکس دو باندی هستند که در آنها می توان درباره خشن ترین پدیده های جهان از انفجار لامپهای گامایی تا انتشار تششعات تابیده از پالسارها و سیاه چاله ها را مطالعه کرد.

"آیجل" ثمره یک برنامه آژانس فضایی ایتالیا است که در سال 1997 شکل گرفت. این برنامه ای برای رصد پرتوهای گاما بود و "آیجل" (AGILE) با عنوان پروژه "ماموریت کوچک" (Small Mission) در این برنامه انتخاب شد. در واقع خود ماهواره نیز از نظر ابعاد بسیار کوچک است و وزن آن حدود 300 کیلوگرم است. این ماهواره یک دهه بعد یعنی در سال 2007 پرتاب شد و الان 5 سال است که در خدمت دانشمندان است.

ماموریت "آیجل" رصد در طیف گاما است. بنابراین دستگاههای این ماهواره فضا را در طیف انرژی بین چند مگا الکترون ولت تا چند گیگا الکترون ولت رصد می کنند. AGILE ابزار جدیدی است که به ما اجازه می دهد رصدهای زیاد و خوبی از اجرامی انجام دهیم که با سایر دستگاهها قابل رصد نیستند.

تلسکوپهایی که به جهان چشم دوخته اند
رصد لامپ پرتوهای گاما توسط ماهواره AGILE که در سپتامبر و اکتبر 2010 انجام شد


این ماهواره حساسیت بالایی به انرژیهای حدود 100 مگا الکترون ولت دارد بنابراین "آیجل" تنها رصدگری است که می تواند اجرام در این طیف را رصد کند. پیش بینی می شود که AGILE حداکثر تا 12 سال آینده بتواند رصدهای خود را انجام دهد.

ماهواره "انتگرال" حساسترین تلسکوپ به پرتوهای گاما است که تاکنون توسعه یافته است. این تلسکوپ را اسا با همکاری ناسا و آژانس فضایی روسیه ساخته است.

"انتگرال" موفق شده است چشمه های گامایی را طیف نگاری و تعداد وسیعی از لامپهای گامایی را آشکار کند و در باند گامایی با انتشاراتی که از مرکز راه شیری گسیل شده اند از طرح کهکشان نقشه برداری کنند.

ناسا تلسکوپ فضایی پرتوهای گامایی فرمی را که با عنوان "رصدخانه بزرگ گلاست" نیز شناخته می شود در سال 2008 پرتاب کرد.

از میان مهمترین کشفیات فرمی (گلاست) می توان به شناسایی جمعیت جدیدی از پالسارها، قدرتمندترین لامپ گامایی که تاکنون شناسایی شده است، 12 پالسار گامایی جدید و ارائه کاملترین نقشه آسمان در طیف گامایی اشاره کرد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

نور و آینه ها

تاریخ:چهارشنبه 21 دی 1390-13:27

نور و آینه ها
نور صورتی از انرژی تابشی است كه با سرعت 300000 كیلومتر بر ثانیه درفضا سیر می كند...

نور و آینه ها

نور صورتی از انرژی تابشی است كه با سرعت 300000 كیلومتر بر ثانیه درفضا سیر می كند.

فرایند نور:
1- موجب دیدن اجسام می شود.
2- موجب عمل غذاسازی گیاهان می شود.
3- باعث كاركردن كلیه وسایل نوری می شود.

4- موجب تغییر رنگ لباس و پارچه می شود.

برای آنكه جسمی دیده شود، باید از آن جسم نور به چشم برسد، بنابر این جسم یا باید از خودش نور تابش كند و یا نورهایی را كه برآن تابیده شده است، به طرف چشم بیننده بازتاب دهد.
به همین دلیل اجسام به دو دسته تقسیم می شوند.
1- اجسام منیر یا چشمه ی نور: اجسامی كه از خود نور تولید می كنند. مانند خورشید، لامپ روشن، شمع روشن، چوب در حال سوختن
2- اجسام غیر منیر: این اجسام از خود نوری تابش نمی كنند، بلكه نوری را كه از چشمه های نور به آن ها تابیده است به طرف چشم، باز می گردانند، در نتیجه ما می توانیم آن ها را ببینیم.

انواع چشمه ی نور:
1- چشمه ی گسترده نور: یك شی نورانی نظیر خورشید، چراغ روشن، شعله ی شمع را چشمه ی نور گسترده می نامیم.


2- چشمه نور نقطه ای: اگر صفحه ای از مقوا را كه روی آن روزنه ی كوچكی ایجاد شده است، درمقابل چراغ روشنی قراردهیم، نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر می شود و روزنه مانند یك چشمه نور كوچك عمل می كند كه به آن چشمه ی نقطه ای نور می گویند.

تقسیم بندی اجسام غیر منیر از نظر عبور نور از آنها:
1- اجسام شفاف : اجسامی كه نور از آن ها عبور می كند مانند شیشه – هوا – آب

2- اجسام نیمه شفاف : اجسامی كه نور از آن ها عبور می كند ولی از پشت آن ها اجسام دیگر به طور واضح دیده نمی شوند. مانند شیشه های مات – كاغذ كالك
3- اجسام كدر اجسامی كه نور از آن ها عبور نمی كند.مانند آجر-مقوا-چوب و ....

نور به خط راست منتشر می شود.
چند دلیل مهم برای اثبات این موضوع:
1- عبور نور از لابه لای شاخ و برگ درختان
2- تشكیل سایه
3- خورشید گرفتگی
4- ماه گرفتگی

سایه چگونه تشكیل می شود؟ اگر جسم كدری در مقابل منبع نوری قرار گیرد در پشت جسم محوطه ی تاریكی بوجود می آید كه به آن سایه می گویند.

راههای تشكیل سایه :
1- تشكیل سایه به وسیله چشمه ی نقطه ای نور: در این حالت فقط سایه كامل ایجاد می شود و مرز مشخصی بین تاریكی و روشنایی وجود دارد.
نكته: قطر سایه به فاصله ی چشمه ی نور تا جسم كدر و پرده بستگی دارد.
نكته: هر گاه چشمه ی نور به جسم كدر نزدیك شود قطر سایه بزرگتر می شود و هرگاه چشمه ی نور را از جسم كدر دور كنیم قطر سایه كوچك تر می شود.

2- تشكیل سایه به وسیله چشمه ی گسترده نور: در این حالت علاوه بر سایه كامل، نیم سایه نیز دیده می شود.
- خورشید گرفتگی (كسوف): هر گاه در چرخش ماه به دور زمین و هر دو به دور خورشید، مركز آن سه (ماه،زمین،خورشید) روی یك خط راست واقع شود به طوری كه ماه در وسط باشد، ماه جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه آن روی زمین می افتد در نتیجه كسانی كه در سایه ی ماه قرار دارند خورشید را تاریك می بینند. در این صورت می گوییم، خورشید گرفتگی رخ داده است.
- ماه گرفتگی: اگر زمین بین ماه و خورشید قرار گیرد، زمین جلوی نور خورشید را می گیرد و سایه آن روی ماه می افتد و آن را تاریك می كند. در این صورت می گوییم ماه گرفتگی رخ داده است.

بازتاب نور : برگشت نور از سطح یك جسم را بازتاب می گویند.
انواع بازتاب نور:
1- بازتاب منظم: این بازتابش در سطوح بسیار صاف صورت می گیرد. در این صورت پرتوهای نور به طور موازی به سطح تابیده و به طور موازی در یك جهت بازتاب می شوند. در این نوع بازتاب همواره تصویری واضح و روشن ایجاد می شود. مانند آینه

2- بازتاب نامنظم: هرگاه یك دسته پرتو موازی نور به سطح ناهمواری برخورد كند به صورت پرتوهای غیر موازی و در جهات متفاوت بازتاب می شوند. دراین نوع بازتابش تصویر اشیاء مبهم و نامشخص است.

اصل انعكاس: در بازتاب نور از سطح یك جسم، همواره زاویه تابش و بازتاب برابرند.

نكته 1: پرتو تابش: پرتو نوری كه به سطح می تابد.(I)
نكته2: پرتو بازتابش: پرتو بازگشته از سطح را می گویند.(R)
نكته3: زاویه تابش: زاویه بین پرتو تابش و خط عمود را می گویند.(i)
نكته4: زاویه بازتابش: زاویه بین پرتو بازتاب و خط عمود را گویند.(r)
نكته5: زاویه آلفا α : زاویه بین پرتو تابش و سطح آینه را گویند.
نكته6: زاویه بتا α : زوایه بین پرتو بازتاب و سطح آینه را گویند.
نكته7: زاویه تابش متمم زاویه α است.
نكته8: زاویه باز تابش متمم زاویه β است.

انواع دسته اشعه (پرتو) نورانی:
1- دسته پرتو موازی: این پرتوها همانطور كه از اسمشان پیدا است با هم موازی هستند.

2- دسته پرتو همگرا: پرتوهایی هستند كه در آن شعاع های نور در جهت انتشار به هم نزدیك می شوند و در یك نقطه به هم می رسند.

3- دسته پرتو واگرا: پرتوهایی كه در آن شعاع های نور در جهت انتشار از هم دور می شوند.

پرتوهای حقیقی:
پرتوهای تابش و بازتابش كه به چشم می رسند را پرتوهای حقیقی می گویند.
پرتوهای مجازی:
امتداد پرتوهای واگرایی كه از سطح آینه بازتاب می شوند(در پشت آینه) پرتوهای مجازی گفته می شود.
تصویر حقیقی:
زمانی تشكیل می شود كه پرتوهای تابش شده از یك نقطه شی پس از برخورد به آینه یا عدسی در نقطه ای دیگر به هم برسند. تصویر حقیقی بر روی پرده تشكیل می شود.

تصویر مجازی:
تصویری كه پرتوهای مجازی در پشت آینه به وجود می آورند را می گویند.تصویر مجازی بر روی پرده تشكیل نمی شود.

آینه:
قطعات شیشه ای كه پشت آنها نقره اندود یا جیوه اندود شده است و می توانند نور را بازتاب دهند بازتاب از سطح آینه منظم است.

ویژگی های تصویر در آینه تخت
1- تصویر مجازی
2- تصویر مستقیم
3- تصویر برگردان(وارون جانبی)
4- طول تصویر با طول جسم برابر است.
5- فاصله تصویر تا آینه با فاصله ی جسم تا آینه برابر است.

كاربرد آینه ی تخت:
1- استفاده از تصویر مستقیم آن در خانه و وسایل نقلیه
2- استفاده از آینه برای ارسال علایم مخابراتی به فاصله دور
3- استفاده از آینه ی تخت برای اندازه گیری سرعت نور و وسایل نور بازتابی (تلسكوپ بازتابی)
4- پریسكوپ: این دستگاه از لوله ای تشكیل شده كه در دو طرف آن دو آینه ی تخت موازی نصب شده كه هر یك از این آینه ها با محور آینه زوایه 45 درجه می سازد. هر تصویری كه در یكی از این آینه ها دیده می شود در دیگری نیز مشاهده می شود.

انتقال آینه ی تخت:
هرگاه جسمی در برابر آینه ی تختی قرار گیرد، تصویر مجازی آن در آینه دیده می شود. چنانچه آینه به اندازه d جابه جا شود. تصویر به اندازه 2d نسبت به جسم جابه جا می شود.

اگر آینه ثابت باشد و جسم به اندازه d نسبت به آینه جا به جا شود تصویر نسبت به جسم به اندازه d جا به جا می شود.
سرعت انتقال تصویر:
سرعت انتقال تصویر در آینه ی تخت در حالتی كه آینه ثابت باشد و جسم با سرعت V در راستای عمود بر سطح آینه حركت كند، نسبت به مكان اولیه اش برابر V است.
در حالی كه جسم ساكن باشد و آینه در راستای عمود بر سطح آینه با سرعت V حركت كند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مكان اولیه اش برابر 2V خواهد بود.
در حالی كه جسم و آینه هر یك با سرعت V به طرف هم حركت كنند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مكان اولیه اش برابر 3Vخواهد بود.
تصویر در آینه های متقاطع:
هر گاه جسم روشنی در فضای بین دو آینه ی متقاطع قرار گیرد پرتوهایی از جسم به هر یك از دو آینه می تابد و دو تصویر مجازی به وجود می آورد. اگر پرتوها پس از باز تابش های متوالی به آینه برخورد كنند تصویرهای دیگری نمایان می شود. هر چه زاویه بین دوآینه α كوچكتر باشد تعداد این تصویرها بیش تر است.

نكته: در حالتی كه دو آینه موازی باشند 0=α تعداد تصاویر بی نهایت زیاد است.

آینه های كروی:
الف) آینه مقعر(كاو): اگر سطح داخلی آینه بازتاب كننده باشد، به آن آینه كاو می گویند.
نكته 1: اگر یك دسته پرتو نور موازی به آینه كاو بتابد پرتوهای بازتابیده در یك نقطه به نام كانون حقیقی به هم می رسند.
كانون با حرف F نمایش داده می شود.
به فاصله كانون تا آینه، فاصله كانونی می گویند و با حرف f نمایش می دهند.

نكته2: آینه های كاو می توانند از یك جسم هم تصویر مجازی و هم تصویر حقیقی ایجاد كنند.
تشكیل تصویر حقیقی یا مجازی، بستگی به فاصله جسم از آینه های كاو دارد. هر چه جسم به آینه نزدیك تر باشد، تصویر در فاصله ای دورتر ایجاد می شود و هرچه جسم را از آینه دور كنیم تصویر به آینه نزدیك تر می شود.

ب) آینه ی كوژ: اگر سطح خارجی آینه بازتاب كننده باشد، آن را آینه ی كوژ می گویند.
نكته1: هرگاه پرتوهای نور موازی محور اصلی به آینه محدب بتابد، طوری باز می تابد كه امتداد پرتوهای بازتاب از یك نقطه روی محور اصلی می گذرند. این نقطه را كانون اصلی آینه ی محدب می نامند. كانون آینه محدب مجازی است.

نكته 2: تصویر در آینه ی محدب همواره مجازی، كوچك تر از جسم و مستقیم خواهد بود.

شكست نور:
وقتی نور به جسمی می تابد، مقداری از آن نور بازتاب می شود، مقداری نیز از جسم عبور می كند،
اما جسم های شفاف مانند هوا، آب، شیشه، طلق های پلاستیكی شفاف نور را به خوبی از خود عبور می دهند.

نور در یك محیط معین در مسیر مستقیم حركت می كند.
اگر در مسیر نور یك قطعه جسم شفاف عمود در مسیر نور قرار گیرد، مسیر نور در هنگام عبور از جسم هم چنان مستقیم خواهد بود.

اما اگر نور در مسیر خود، با زوایه ای دیگر به یك جسم شفاف (مثلا شیشه) برخورد كند، هنگام ورود به شیشه مسیر حركتش مقداری كج می شود. به این پدیده شكست نور می گویند.

نور در یك محیط معین، به صورت مستقیم و با سرعت ثابت حركت می كند، هرگاه محیط تغییر كند، سرعت نور نیز تغییر كرده و نور منحرف می شود و در مسیر جدید به خط راست حركت می كند.
تغییر مسیر پرتو نور به هنگام عبور از یك محیط شفاف به محیط شفاف دیگر را شكست نور می گویند.
زاویه تابش: زاویه ای بین پرتو تابش و خط عمود (i)
زاویه شكست: زاویه ای بین پرتو شكست و خط عمود (r)
رابطه ی زاویه تابش و زاویه ی شكست:
1- اگر پرتو تابش عمود بر سطح مشترك بین دو محیط باشد،(یعنی زاویه آن با خط عمود برابر صفر باشد) در این صورت نور بدون شكست وارد محیط دوم شده و منحرف نمی شود.

2- اگر پرتو تابش از محیط رقیق وارد محیط غلیظ شود در این حالت پرتو شكست به خط عمود نزدیك می شود یعنی زاویه شكست از زاویه ی تابش كوچك تر می شود.

3- اگر پرتو تابش از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شود، در این حالت پرتو شكست از خط عمود دورتر می شود و زاویه ی شكست از زاویه ی تابش بزرگ تر می شود.

علت شكست نور:
علت شكست نور، متفاوت بودن سرعت نور در محیط های مختلف است. سرعت نور در خلا یا هوا در حدود است اما وقتیكه وارد آب می شود، سرعت آن به حدود كیلومتر بر ثانیه می رسد. سرعت نور در شیشه(كه غلیظ تر از آب است) كم تر و در حدود است. این تفاوت سرعت نور سبب می شود كه راستای پرتوهای نور هنگام عبور از یك محیط به محیط دیگر، شكسته شود و پدیده شكست نور اتفاق بیفتد.

عمق ظاهری، عمق واقعی:
هنگامی كه از هوا به جسمی در داخل آب نگاه كنیم آن جسم به سطح آب نزدیكتر و وقتی از داخل آب به جسمی در هوا نگاه كنیم، دورتر به نظر می رسد. وقتی نور به طور مایل از یك محیط شفاف وارد محیط شفاف دیگر می شود، در مرز مشترك دو محیط، تغییر می دهد(شكسته می شود) همین عامل سبب بالاتر دیده شدن جسم نسبت به سطح واقعی گردد.

منشور:
قطعه ای مثلثی شكل است كه از یك ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیك های بی رنگ ساخته می شود. وقتی پرتوهای نور به یكی از دیواره های منشور برخورد می كند و به آن وارد می شود، در اثر پدیده ی شكست مسیرش تغییر می كند. این پرتو هنگام خروج از دیواره ی دیگر منشور نیز، دچار تغییر می شود.

آزمایش نیوتن:
هرگاه شعاع نور سفیدی بر یك وجه منشور شیشه ای كه قاعده ی آن به شكل مثلث است بتابانیم، نور سفید تجزیه شده و پرتوهای خروجی از منشور بر روی پرده طیف رنگینی از هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش را تشكیل می دهد. علت این پدیده آن است كه میزان شكست نورهای رنگی مختلف، با هم یكسان نیست. هرگاه نور سفید وارد منشور شود، تغییر مسیر رنگ های تشكیل دهنده ی نور سفید از قرمز تا بنفش بیش تر شده و به هنگام خروج از منشور رنگ های مختلف نور سفید از یكدیگر جدا می شوند.
جداسازی رنگ های نور سفید به وسیله ی منشور را پاشیدگی نور (پاشیده شدن) می گویند.

به مجموعه نورهای رنگی كه از پاشیده شدن نور در منشور به وجود می آید طیف نور گفته می شود.
عدسی ها:
اگر دو منشور را مطابق شكل های مقابل به هم بچسبانیم و سطح آن ها را به صورت خمیده تراش دهیم، عدسی به وجود می آید.

عدسی ها مانند منشور می تواند جهت پرتوهای نور را تغییر دهد، همین امر سبب می شود اجسام از پشت عدسی به صورتهای مختلف دیده شوند.

انواع عدسی:
1- عدسی همگرا(محدب یا كوژ) ضخامت وسط این عدسی بیش تر از ضخامت كناره های آن است.
این نوع عدسی پرتوهای نور موازی را شكسته و در یك نقطه متمركز می كند یا به عبارت دیگر پرتوهای نور را به یكدیگر نزدیك می كند.
2- عدسی واگرا (مقعر یا كاو) ضخامت وسط این عدسی كم تر از ضخامت كناره های آن است.
این نوع عدسی پرتوهای نور موازی را شكسته و آنها را واگرا می نماید به عبارت دیگر پرتوهای نور را از یكدیگر دور می كند.

عدسی همگرا:

این نقطه كانون عدسی(ذره بین)است. اگر فاصله ی بین عدسی تا صفحه ی كاغذ را اندازه بگیرید، این فاصله را فاصله كانونی عدسی گویند.
هرگاه یك دسته پرتو نور موازی با محور اصلی به عدسی همگرا بتابد پس از عبور از عدسی شكسته شده و پرتوها در یك نقطه یكدیگر را قطع می كنند. این نقطه كانون اصلی عدسی بوده و با F نمایش داده می شود.

فاصله ی بین كانون و مركز نوری عدسی را فاصله ی كانونی عدسی می گویند و با علامت (f) نمایش می دهند.
نكته: عدسی های همگرا هم تصویر حقیقی و هم تصویر مجازی ایجاد می كنند.
ویژگی های تصویر در عدسی همگرا بستگی به فاصله شی از عدسی و فاصله ی كانونی دارد.
عدسی واگرا:
هر گاه پرتوهایی موازی محور اصلی به عدسی واگرا بتابد پس از شكست و عبور از عدسی طوری از هم دور می شوند كه امتداد آن ها از یك نقطه روی محور اصلی بگذرند. این نقطه را كانون عدسی واگرا می نامند.
نكته: عدسی ها واگرا همواره تصویری مجازی، مستقیم، كوچك تر از جسم و نزدیك تر(در همان طرف شی) ایجاد می كند.

منبع: http://www.olympiadelmi.ir


نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :4
  • 1  
  • 2  
  • 3  
  • 4  
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic