نمایش نتایج: از شماره 1 تا 9 , از مجموع 9

موضوع: نور و امواج الكترومغناطيس

  1. #1
    کاربرسایت hrg1356 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۴-۲۰
    نوشته ها
    5,534
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 6 در 3 پست

    نور و امواج الكترومغناطيس

    مقدمه

    امروزه مي دانيم كه نور يك موج الكترمغناطيسي است و بخش بسيار كوچكي از طيف الكترمغناطيسي را تشكيل مي دهد. بنابراين براي شناخت نور بايستي به بررسي امواج الكترومغناطيسي پرداخت. اما از آنجاييكه مكانيك كلاسيك قادر به توضيح كامل امواج الكترومغناطيسي نيست، الزاماً بايستي به مكانيك كوانتوم مراجعه كرد. اما قبل از وارد شدن به مكانيك كوانتوم لازم است با برخي از خواص نور آشنا شد و دليل نارسايي مكانيك كلاسيك را دانست. لذا در اين فصل دانش نور را تا پيش از ارائه شدن رابطه ي مشهور پلانك بررسي مي كنيم و در فصل جداگانه اي خواص امواج الكترومغناطيسي بعد از مكانيك كوانتوم و نسبيت بررسي خواهد شد.

    خواص نور

    نخستين مسئله اي مهم جلوه مي كرد اين بود كه نور چيست؟ از آنجاييكه عامل ديدن بود و در تاريكي چيزي ديده نمي شد، سئوال اين بود كه نور چيست؟ چرا مي بينيم و نور چگونه و توسط چه چيرزي توليد مي شود؟ بالاخره اين نظريه پيروز شد كه نور توسط اجسام منير نظير خورشيد و مشعل توليد مي شود. بعد از آن مسئله انعكاس نور مورد توجه قرار گرفت و اينكه چرا برخي از اجسام بهتر از ساير اجسام نور را باز تابش مي كنند؟ چرا نور از برخي اجسام عبور مي كند و از برخي ديگر عبور نمي كند؟ چرا نور علاوه بر آنكه سبب ديدن است موجب گرم شدن نيز مي شود؟ نور چگونه منتقل مي شود؟ سرعت آن چقدر است؟ و سرانجام ماهيت نور و نحوه ي انتقال آن چيست؟

    نخستين آزمايش مهم نور توسط نيوتن در سال 1666 انجام شد. وي يك دسته اشعه نور خورشيد را كه از شكاف باريكي وارد اتاق تاريكي شده بود، بطور مايل بر وجه يك منشور شيشه اي مثلث القاعده اي تابانيد. اين دسته هنگام ورود در شيشه منحرف شد و سپس هنگام خروج از وجه دوم منشور باز هم در همان جهت منحرف شد.

    نيوتن دسته اشعه خارج شده را بر يك پرده سفيد انداخت. وي مشاهده كرد كه به جاي تشكيل يك لكه سفيد نور، دسته اشعه در نوار رنگيني كه به ترتيب مركب از رنگهاي سرخ، نارنجي، زرد، سبز، آبي و بنفش است پراكنده شده است. نوار رنگيني را كه از مولفه هاي نور تشكيل مي شود، طيف مي نامند.

    نيوتن نظر داد كه نور از ذرات بسيار ريز - دانه ها - تشكيل مي شود كه با سرعت زياد حركت مي كند. علاوه بر آن به نظر نيوتن نور در محيط غليظ باسرعت بيشتري حركت مي كند. اگر نظر نيوتن در مورد سرعت نور درست مي بود مي بايست سرعت نور در شيشه بيشتر از هوا باشد كه مي دانيم درست نيست.

    هويگنس در سال 1690 رساله اي در شرح نظريه موجي نور منتشر كرد. طبق اصل هويگنس حركت نور به صورت موجي است و از چشمه هاي نوري به تمام جهات پخش مي شود. هويگنس با به كاربردن امواج اصلي و موجك هاي ثانوي قوانين بازتاب و شكست را تشريح كرد. هويگنس نظر داد كه سرعت نور در محيط هاي شكست دهنده كمتر از سرعت نور در هوا است كه درست است.

    پيروزي نظريه موجي نور

    نظريه دانه اي نيوتن هرچند بعضي از سئوالات را پاسخ مي گفت، اما باز هم پرسش هايي وجود داشت كه اين نظريه نمي توانست براي آنها جواب قانع كننده اي ارائه دهد. مثلاً چرا ذرات نور سبز از ذرات نور زرد بيشتر منحرف مي شوند؟ چرا دو دسته اشعه ي نور مي توانند بدون آنكه بر هم اثر بگذارند، از هم بگذرند؟

    اما بر اساس نظريه موجي هويگنس، دو دسته اشعه ي نوراني مي توانند بدون آنكه مزاحمتي براي هم فراهم كنند از يكديگر بگرند. هويگنس نمي دانست كه نور موج عرضي است يا موچ طولي، و طول موج هاي نور مرئي را نيز نمي دانست. ولي چون نور در خلاء نيز منتشر مي شود، وي مجبور شد محيط يا رسانه حاملي براي اين انتشار اين امواج در نظر بگيرد. هويگنس تصور مي كرد كه اين امواج توسط اتر منتقل مي شوند. به نظر وي اتر محيط و مايع خيلي سبكي است و همه جا، حتي ميان ذرات ماده نيز وجود دارد.

    نظري هويگنس نيز بطور كامل رضايت بخش نبود، زيرا نمي توانست توضيح دهد كه چرا سايه ي واضح تشكيل مي شود، يا چرا امواج نور نمي توانند مانند امواج صوت از موانع بگذرند؟

    نظريه موجي و دانه اي نور بيش از يكصد سال با هم مجادله كردند، اما نظريه دانه اي نيوتن بيشتر مورد قبول واقع شده بود، زيرا از يكطرف منطقي تر به نظر مي رسيد و از طرف ديگر با نام نيوتن همراه بود. با وجود اين هر دو نظريه فاقد شواهد پشتوانه اي قوي بودند. تا آنكه بتدريج دلايلي بر موجي بودن نور ارائه گرديد

    لئونارد اويلر فكر امواج دوره اي را تكميل كرد، همچنين دليل رنگ هاي گوناگون را مربوط به تفاوت طول موج آنها دانست. و اين گام بلندي بود. در سال 1800 ويليام هرشل آزمايش بسيار ساده اما جالبي انجام داد. وي يك دسته اشعه ي نور خورشيد را از منشور عبور داد و در ماوراي انتهاي سرخ طيف حاصل دماسنجي نصب كرد. جيوه در دما سنج بالا رفت، بدين ترتيب هرشل تابشي را كشف كرد كه به تابش زير قرمز مشهور شد.

    در همين هنگام يوهان ويلهلم ريتر انتهاي ديگر طيف را كشف كرد. وي دريافت كه نيترات نقره كه تحت تاثير نور آبي يا بنفش به نقره ي فلزي تجزيه و رنگ آن تيره مي شود، اگر در وراي طيف، در جاييكه بنفش محو مي شود، نيترات نقره قرار گيرد حتي زودتر تجزيه مي شود. ريتر نوري را كشف كرد كه ما اكنون آن را فوق بنفش مي ناميم. بدين ترتيب هرشل و ريتر از مرزهاي طيف مرئي گذشتند و در قلمروهاي جديد تابش پا نهادند. در اين هنگام دلايل جديدي براي موجي بودن نور توسط يانگ و فرنل ارائه گرديد.

    در سال 1801 توماس يانگ دست به آزمايش بسيار مهمي زد. وي يك دسه اشعه ي باريك نور را از دو سوراخ نزديك بهم گذارانيد و بر پرده اي كه در عقب اين سوراخ نصب كرده بود تابانيد. احتمال مي رفت كه اگر نور از ذرات تشكيل شده باشند، محل تلاقي دو دسته اشعه اي كه از سوراخها عبور كرده اند، بر روي پرده روشن تر از جاهاي ديگر باشد. اما نتيجه اي كه يانگ به دست آورد چيزي ديگر بود. بر روي پرده يك گروه نوارهاي روشن تشكيل شده بود كه هر يك به وسيله ي يك نوار تاريك از ديگري جدا مي شد. اين پديده به سهولت با نظريه موجي نور توضيح داده شد.

    نوار روشن نشان دهنده ي تقويت امواج يكي از دسته ها به وسيله ي امواج دسته ي ديگر است. به گفته ي ديگر، هر جا كه دو موج همفاز شوند، بر يكديگر افزوده مي شوند و يكديگر را تشديد مي كنند. از طرف ديگر نوارهاي تاريك نشان دهنده ي جاهايي است كه امواج در فاز مقابلند، در نتيجه يكديگر را خنثي مي كنند. اگر چه يانگ بارها تاكيد كرد كه برداشت هايش ريشه در پژوهش هاي نيوتن دارد، اما به سختي مورد حمله قرار گرفت و نظريات وي خالي از هر گونه ارزش تلقي شد. با اين وجود يانگ طول موج هاي متفاوت نور مرئي را اندازه گرفت.

    در سال 1814 ژان فرنل بي خبر از كوششهاي يانگ مفاهيم توصيف موجي هويگنس و اصل تداخل را با هم تركيب كرد و اظهار داشت: ارتعاشات يك موج درخشان را در هر يك از نقاط آن مي توان به عنوان مجموع حركت هاي بنيادي دانست كه به آن نقطه مي رسند. بر اثر انتقادهاي شديد طرفداران نيوتن، فرنل تاكيدي رياضي يافت. وي توانست نقش هاي پراش ناشي از موانع و روزنه هاي گوناگون را محاسبه كند و به طور رضايت بخشي انتشار مستقيم نور را در محيط هاي همسانگرد و همگن توضيح دهد. بدينسان انتقاد عمده ي طرفداران نيوتن را نسبت به نظريه موجي بي اثر كند. هنگاميكه فرنل به تقدم يانگ در اصل تداخل پي برد، هرچند اندكي مايوس شد، اما نامه اي به يانگ نوشت و احساس آرامش خود را از هم راي بودن با او ابراز داشت.

    قبل از ادامه ي بحث در مورد كارهاي فرنل لازم است موج طولي و موج عرضي را تعريف كنيم. در مجو طولي جهت انتشار با جهت ارتعاش يكي هستند. نظير نوسان يك فنر. اما در موج عرضي جهت ارتعاش بر جهت انتشار عمود است، نظير موج بر سطح آب كه نوسان و انتشار عمود بر هم هستند.

    فرنل تصور مي كرد امواج نور، امواج طولي هستند. اما تصور موج طولي نمي توانست خاصيت قطبش نور را توجيه كند. فرنل و يانگ چندين سال با اين مسئله درگير بودند تا سرانجام يانگ اظهار داشت كه ممكن است ارتعاش اتري همانند موجي در يك ريسمان عرضي باشد. ولي امواج عرضي انها در يك محيط مادي منتقل شوند. از طرفي ديگر با توجه به سرعت نور ( كه در آنزمان مقدار آن را نمي دانستند ولي مي دانستند كه فوق العاده زياد است)، اتر نمي توانست گاز يا مايع باتشد و بايد جامد و در عين حال خيلي صلب باشد حتي مي بايست صلب تر از فولاد باشد. از اين گذشته اتر مي بايست در تمام مواد نفوذ كند، يعني نه تنها در فضا، بلكه بايد در بتواند گازها، آب، شيشه و حتي در چشم ها نفوذ كند، زيرا نور وارد چشم نيز مي شود. علاوه بر اين اتر نبايستي هيچگونه اصطكاكي داشته باشد و مانع بهم خوردن پلك ها گردد. با وجود اين با تمام مشكلاتي كه اتر داشت براي توجيه موجي بودن نور مورد قبول واقع شد. بدين ترتيب در سال 1825 نظريه موجي نور مورد قبول واقع شد و نظريه دانه اي نيوتن طرفداران چنداني نداشت .

    محاسبه سرعت نور

    اولين كسي كه براي محاسبه ي سرعت نور اقدام كرد، گاليله بود. وي به اتفاق همكارش براي اندازه گيري سرعت نور اقدام كردند. روش كار به اين طريق بود كه همكار گاليله در حاليكه فانوسي در دست داشت بالاي تپه اي ايستاده بود و گاليله بالاي تپه اي ديگر. هر دو با خود فانوسي داشتند كه روي آن را پوشانده بودند. دستيار وي به مجرد آنكه نور گاليله را مي ديد، با برداشتن پرده از روي فانوس خود به گاليله علامت مي داد. گاليله اين آزمايش را با فواصل بيشتر و بيشتر تكرار كرد، اما نتوانست اختلاف زماني بين برداشتن پرده از روي فانوس خود و دستيارش به دست آورد و سرانجام گفت كه سرعت نور خيلي زياد است.

    نخستين بار سرعت نور در سال 1676 توسط رومر (Romer) با استفاده از ماه گرفتگي محاسبه شد و معلوم گشت كه سرعت نور نيز محدود است. عددي را كه رومر به دست آورد 215 هزار كيلومتر بر ثانيه بود. اين عدد آنقدر بزرگ بود كه معاصران وي آن را باور نمي كردنددر سال 1726 برادلي با استفاده از تغيير وضعيت ستارگان نسبت به زمين سرعت نور را محاسبه كرد و عدد سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه را به دست آورد.

    نخستين بار فيزيو با ستفاده از روش غير نجومي و اصلاح روش گاليله سرعت نور اندازه گيري كرد و مقدار آن را سيصد و سيزده هزار كيلومتر بر ثانيه به دست آورد. بتدريج همراه با پيشرفت وسائل اندازه گيري هاي زيادي انجام شد و امروزه مقدار سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه پذيرفته شده است .

    در زمان فرنل اين سئوال مطرح بود كه آيا حركت زمين در ميان اتر موجب ايجاد اختلافي قابل مشاهده بين نور چشمه ي زميني و چشمه هاي فرازميني مي شود يا نه؟ آراگو به طور تجربي دست به آزمايش زد و دريافت كه هيچگونه اختلافت قابل مشاهده اي در اين زمينه وجود ندارد. رفتار نور چنان بود كه گويي زمين نسبت به اتر بي حركت است.

    فرنل براي توضيح آن اظهار داشت كه نور هنگام عبور از يك ماده ي شفاف متحرك كشيده مي شود و رابطه زير را ارائه داد:



    v=c/n + or - vw(1-1/n^2)


    كه در آن v=c/n , vw سرعت نور در يك محيط غليظ مثلاً آب است و سرعت آب و جمله ي بعدي به دليل حركت آب نسبت به وجود مي آيد.

    در هر محيط مادي سرعت نور و طول موج آن مقدارشان از مقدار خلا كمتر است كميتي كه در هر محيطي ثابت مي ماند فركانس نور هست. فركانس نور با طول موجش نسبت عكس دارد:

    (V=F L) كه در آن F معرف فركانس و L معرف طول موج و V معرف سرعت نور در محيط مادي مي باشد .

    در اپتيك خواص محيط در يك طول امواج را مي توان توسط يك پارامتر يعني نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در محيط توصيف نماييم. اين پارامتر ضريب شكست نام دارد.

    (n=c/v) بنابر اين در يك محيط مادي داريم (V=F L ) كه در اين رابطه (n) اين ضريب شكست تنها كميتي است كه براي محاسبه رفتار نور در محيط مورد نياز هست. از آنجايي كه سرعت نور در محيط هاي مختلف متفاوت است ،تعيين مسير پيشروي نور رديايي پرتو) كه از ميان محيط هاي مختلف طي مسير مي كند مشكل مي باشد.

    نور و الكترومغناطيس

    همزنان با تلاشهاي يانگ و فرنل فارادي، اورستد، آمپر و عده اي ديگر از فيزيكدانان روي پديده هاي الكتريكي و مغناطيسي و وابستگي آنها كار مي كردند كه ظاهراً هيچ ربطي به نور نداشت. اما بعدها مشخص گرديد كه الكتريسيته و مغناطيس و نور از هم جدا نيستند. به همين دليل در اينجا اشاره اي كوتاه به الكترسيسته و مغناطيس داريم و سپس امواج الكترومغناطيسي را بيان خواهيم كرد كه نور بخش بسيار كوچكي از آن است.

    نيروي الكتريكي

    دو جسم كه داراي بار الكتريكي باشند بر يكديگر نيرو وارد مي كنند. كولن تحت تاثير قانون جهاني گرانش نيوتن مقدار نيرويي را كه اجسام باردار بر يكديگر وارد مي كنند به طور رياضي بيان كرد كه طبق آن اين مقدار با حاصلضرب بارها متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد.


    F=kqQ/r^2


    بين نيروي گرانش و نيروي الكتريكي دو اختلاف وجود دارد:

    اول اينكه گرانش همواره جاذبه است. در حاليكه نيروي الكتريكي مي تواند جاذبه يا دافعه باشد. دو بار الكتريكي همنام يكديگر را دفع مي كنند و دو بار الكتريكي غير همنام يكديگر را جذب مي كنند.

    اختلاف ديگر نيروهاي الكتريكي و گرانشي در مقدار آنها است. به عنوان مثال نيروي الكتريكي كه دو الكترون به يكديگر وارد مي كنند، تقريبا هزار ميليارد ميليار ميليارد برابر نيروي گرانشي است كه اين دو الكترون برهم وارد مي كنند.

    كولن پس از ارائه قانون الكتريكي خود، در صدد تهيه قانوني براي نيروي مغناطيسي برآمد. كولن براي نيروي مغناطيسي فرمولي مشابه با نيروي الكتريكي به دست آورد كه مورد توجه فيزيكدانان واقع نشد. اما پس از كشف ارتباط متقابل ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي، مشخص شد كه اين دو ميدان مستقل از هم نيستند. كه آن را نيروي الكترومغناطيسي مي نامند. برد اين نيرو نيز بينهايت است.

    الكترومغناطيس

    مبدا علم الكتريسيته به مشاهده معروف تالس ملطي در 600 سال قبل از ميلاد بر ميگردد. در آن زمان تالس متوجه شد كه يك تكه كهرباي مالش داده شده خرده هاي كاغذ را ميربايد. از طرف ديگر مبدا علم مغناطيس به مشاهده اين واقعيت برميگردد كه بعضي از سنگها (يعني سنگهاي ماگنتيت) بطور طبيعي آهن را جذب ميكند. اين دو علم تا سال 1199-1820 به موازات هم تكامل مييافتند.

    در سال 1199-1820 هانس كريستان اورستد (1777-1851) مشاهده كرد كه جريان الكتريكي در يك سيستم ميتواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تاثير قرار دهد. بدين ترتيب الكترومغناطيس به عنوان يك علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران كه مهمترين آنان مايكل فاراده بود تكامل بيشتري يافت.

    جيمز كلارك ماكسول قوانين الكترومغناطيس را به شكلي كه امروزه ميشناسيم، در آورد. اين قوانين كه معادلات ماكسول ناميده ميشوند، همان نقشي را در الكترومغناطيس دارند كه قوانين حركت و گرانش در مكانيك دارا هستند

    در مكانيك كلاسيك و ترموديناميك تلاش ما بر اين است كه كوتاهترين وجمع و جورترين معادلات يا قوانين را كه يك موضع را تا حد امكان به طور كامل تعريف ميكنند معرفي كنيم. در مكانيك به قوانين حركت نيوتن و قوانين وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نيوتن، و در ترموديناميك به سه قانون اساسي ترموديناميك رسيديم. در مورد الكترومغناطيس ، معادلات ماكسول به عنوان مبنا تعريف ميشود. به عبارت ديگر ميتوان گفت كه معادلات ماكسول توصيف كاملي از الكترومغناطيس به دست ميدهد و علاوه برآن اپتيك را به صورت جزء مكمل الكترومغناطيس پايه گذاري ميكند. به ويژه اين معادلات به ما امكان خواهد داد تا ثابت كنيم كه سرعت نور در فضاي آزاد طبق رابطه :


    (C=1/sqr(M.E.))


    به كميتهاي صرفا الكتريكي و مغناطيسي مربوط ميشود .

    يكي از نتايج بسيار مهم معادلات ماكسول ، مفهوم طيف الكترومغناطيسي است كه حاصل كشف تجربي موج راديويي است. قسمت عمده فيزيك امواج الكترومغناطيسي را از چشمههاي ماوراي زمين دريافت ميكنيم و در واقع همه آگاهي هايي كه درباره جهان داريم از اين طريق به ما ميرسد. بديهي است كه فيزيك امواج الكترو مغناطيسي خارج از زمين در گسترده نور مرئي از آغاز خلقت بشر مشاهده شدهاند.

    فيزيك امواج الكترو مغناطيسي يك رده از فيزيك امواج است كه داراي مشخصات زير است.

    امواج الكترو مغتاطيسي داراي ماهيت و سرعت يكسان هستند و فقط از لحاظ فركانس ، يا طول موج با هم تفاوت دارند .

    در طيف فيزيك امواج الكترو مغناطيس هيچ شكافي وجود ندارد. يعني هر فركانس دلخواه را ميتوانيم توليد كنيم.

    براي مقياسهاي بسامد يا طول موج ، هيچ حد بالا يا پائين تعيين شده اي وجود ندارد.

    قسمت عمده اين فيزيك امواج داراي منبع فرازميني هستند.

    فيزيك امواج الكترومغناطيسي جزو امواج عرضي هستند.

    فيزيك امواج الكترومغناطيسي از طولانيترين موج راديويي ، با طول موجهاي معادل چندين كيلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج راديويي متوسط و كوتاه تا نواحي كهموج ، فروسرخ و مرئي امتداد مييابد. بعد از ناحيه مرئي فرابنفش قرار دارد كه خود منتهي به نواحي اشعه ايكس ، اشعه گاما و پرتوي كيهاني ميشود. نموداري از اين طيف كه در آن نواحي قراردادي طيفي نشان داده ميشوند در شكل آمده است كه اين تقسيم بنديها جز براي ناحيه دقيقا تعريف شده مرئي لزوما اختيارياند.

    يكاهاي معروف فيزيك امواج الكترومغناطيسي

    طول موج لاندا بنا به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنين ميكرون يا ميكرومتر ، واحد آنگستروم نشان داده ميشود. اين واحد اكنون دقيقا معادل 10- ^ 10 متر تعريف شده است.

    ناحيه مرئي يا نور مرئي ( 4000-7500 آنگستروم ) توسط نواحي فروسرخ از طرف طول موجهاي بلند ، فرابنفش از طرف طول موجهاي كوتاه ، محصور شده است. معمولا اين نواحي به قسمت هاي فروسرخ و فرابنفش دور و نزديك ، با محدودههايي به ترتيب در حدود 30 ميكرومتر و 2000 آنگستروم تقسيم ميشوند كه نواحي مزبور داراي شفافيت نوري براي موادي شفاف از جمله منشورها و عدسيها ميباشند .

    طبيعت نور

    حساسيت اندام هاي ديداري به نور بسيار زياد است. بنابر تازهترين اندازه گيريها ، براي ‏احساس نور كافي است كه حدود انرژي تابشي در هر ثانيه و تحت شرايط مناسب بر ‏چشم بتابد. به عبارت ديگر ، توان كافي براي تحريك نوري قابل احساس مساوي ‏است.

    چشم انسان از جمله حساسترين وسايلي است كه مي تواند وجود نور را درك كند. اثر ‏نور بر چشم در فرايند شيميايي معيني خلاصه مي شود. كه در لايه حساس چشم پديد ‏مي آيد و باعث تحريك عصب بينايي و مركزهاي مربوط در مغز قدامي مي شود. اثر ‏شيميايي نور مشابه با كش روي اي حساس چشم انسان را مي توان در محور ‏تدريجي رنگها در نور مشاهده كرد .

    با استفاده از اين وسايل خاص مي توان پديد آمدن جريان الكتريكي بر اثر نور را به ‏سهولت آشكار كرد. اگر بام يك خانه كوچك را بتوان با ماده اي كه در فتوسلها بكار مي ‏رود پوشاند، مي توان در يك روز آفتابي به كمك انرژي نوري جريان الكتريكي با توان چند ‏كيلووات بهت آورد. سرانجام بايد متمركز شد كه اثر مكانيك نور را نيز مي توان ‏مشاهده كرد. اين اثر در فشار نور بر سطح بازتاب دهنده يا جذب كننده نور آشكار مي ‏شود.

    اگر جسم را به شكل پرههاي متحركي بسازيم، چرخش چنين پرههايي بر اثر نور تابشي ‏را مي توان ديد. اين آزمايش جالب توجه اولين بار در 1900 توسط بروف در مسكو انجام ‏شده است. محاسبهها نشان مي دهد كه تابش پرتوهاي خورشيدي بر آينهها اثر مي كند.

    معادلات الكترومغناطيس ماكسول و آغاز بحران فيزيك نيوتني

    ماكسول تمام دانش تجربي آن روزگار را در مجموعه واحدي از معادلات رياضي به طور بارزي خلاصه كرد و جهان علم را شديداً تحت تاثير قرار داد. چنانكه همگان به تحسين وي پرداختند. لودويك بولتزمن از قول گوته مي نويسد كه آيا خدا بود كه اين سطور را نوشت.

    وي به شيوه اي صرفاً نظري نشان داد كه ميدان مغناطيسي مي تواند همانند موجي عرضي در اتر نور رسان انتشار يابد. پذيرش موجي نور به همان اندازه پذيرش يك زمينه ي فراگير يعني اتر نور رسان را ايجاب مي كرد. ماكسول در اين مورد مي گويد.

    اترها را ابداع كردند تا سيارات در آنها شناور باشند، جوهاي الكتريكي و شارهاي مغناطيسي را تشكيل دهند، احساس ها را از يك پاره ي پيكر ما به پاره ي ديگر منتقل كنند. ولي آخر، تا آنجا كه تمامي فضا سه يا چهار بار از اترها پر شده است... تنها اتري كه باقيمانده است، همان است كه توسط هويگنس براي توضيح انتشار نور ابداع شده است.

    بنابراين سرعت ثابت امواج الكترمغناطيسي بايستي نسبت به يك دستگاه مقايسه مي شد، و اين دستگاه همان دستگاه اتر بود. يعني اتر ساكن مطلق فرض مي شد و تمام اجسام نسبت به آن در حركت بودند و سرعت امواج الكترومغناطيسي و در حالت خاص سرعت نور نسبت به اتر ثابت بود. اين نظريه در حالي شكل گرفت كه نسبيت گاليله اي نيز معتبر و بي نقص تصور مي شد. بنابراين اگر سرعت نور نسبت به يك دستگاه لخت c باشد و دستگاه با سرعت v نسبت به اتر در حركت باشد، در آنصورت سرعت نور نسبت به اتر w برابر خواهد شد با w=c+v چنانچه نور در جهت مخالف دستگاه حركت كند، آنگاه خواهيم داشت w=c-v نتيجه اينكه در اواخر قرن نوزدهم ميلادي فيزيك نظري بر سه بنياد زير مبتني بود.

    معادلات نيوتن

    نسبيت گاليله اي

    معادلات ماكسول

    بر اين اساس ماكسول به فكر محاسبه سرعت حركت منظومه ي شمسي نسبت به اتر افتاد. وي در سال 1879 طي نامه اي كه براي تاد در آمريكا نوشت، طرحي را براي اندازه گيري سرعت حركت منظومه ي شمسي نسبت به اتر پيشنهاد كرد. يك آمريكايي به نام مايكلسون اين طرح را دنبال كرد و براي انجام آزمايش تداخل سنجي نيز ساخت و در سال 1880 آزمايش كرد.

    آزمايش مايكلسون

    آزمايش مايلكسون بر اساس نسبيت گاليله شكل گرفت. در نسبيت گاليله اي همه ي اجسام نسبت به اتر كه ساكن فرض شده بود حركت مي كردند. بنابراين اگر جسمي مثلاً زمين نسبت به اتر با سرعت V1 در حركت بود و جسم ديگري مثلاً يك راكت نسبت به زمين با سرعت V2 حركت مي كرد، انگاه سرعت راكت نسبت به اتر از رابطه ي زير به دست مي آمد:


    V=v1+V2


    سئوال مايكلسون اين بود كه اگر دو شعاع نوراني يكي عمود بر جهت حركت زمين و ديگري همجهت با آن به دو آينه كه در فاصله مساوي از منبع نور قرار دارند بفرستيم، كداميك زودتر بر مي گردد؟ طبق محاسبات مايكلسون كه در ادامه خواهد آمد و با استفاده از نسبيت گاليله اي و مطلق بودن زمان و با توجه به جمع برداري سرعت ها، زمان رفت و برگشت دو شعاع نوراني قابل محاسبه و با توجه به آن مي توان سرعت مطلق زمين را نسبت به اتر محاسبه كرد.

    با توجه به شكل آزمايش مايكلسون، يك پرتو نوري (مايكلسون از نور خورسيد استفاده كرد) به آينه مياني دستگاه برخورد مي كند. آينه نيمه اندود است قسمتي از نور را عبور مي دهد و بخشي از آن را با توجه به زاويه اي كه با نور ورودي تشكيل داده تحت زاويه 45 درجه منعكس مي كند.

    پرتو عبوري در رفت و بازگست بازوي تداخل سنج را طي مي كند كه با توجه به اينكه در رفت و بازگشت به ترتيب سرعت هاي زير خواهد داشت:


    c+v and c-v


    كه در آن c , v به ترتيب سرعت نور نسبت به زمين و سرعت زمين نسبت به اتر است. بنابراين زمان رفت و برگشت پرتو موازي با حركت زمين برابر خواهد شد با


    T1=(L/c+v)+(L/c-v)=2Lc/c2-v2


    كه در آن L طول بازوي تداخل سنج است.

    اما پرتوي كه عمود بر جهت حركت منعكس مي شود، قبل از آنكه به منعكس كننده برسد، منعكس كننده قدري جابجا شده و كه در اين حالت كقدار جابجايي آن با بازوي تداخل سنج و مسير نور يك مثلث قائم الزاويه تشكيل مي دهد. كه مي توان نشان داد زمان رفت و برگشت تور در جهت عمود بر جهت حركت رمين برابر است با:


    T2=2L/(c2-v2)1/2


    با تقسيم طرفين روابط بالا بر يكديگر و پس از ساده كردن خواهيم داشت:


    T2=T1/(1-v2/c2)1/2


    در اين رابطه سرعت نور مشخص است و زمانها با آزمايش قابل محاسبه هستند و تنها مجهول آن v يعني سرعت زمين نسبت به اتر مجهول بود كه طبق پيش بيني مايكلسون بسادگي قابل محاسبه بود.

    مايكلسون براي آنكه طول بازوي تداخل سنج هم موجب بروز اشكال نشود با چرخندان آن به اندازه 90 درجه تنها يك طول مورد استفاده قرار گرفت، با اين وجود نتيجه ي آزمايش منفي بود. بارها و بارها اين آزمايش و حتي با در سال 1987 به كمك مورلي تكرار شد، بازهم نتيجه منفي بود و دو زمان اندازه گيري شده با هم برابر بود. يعني آزمايش نشان داد كه زمين نسبت به اتر ساكن است.

    بحران فيزيك كلاسيك

    آنچه از اين آزمايش به دست آمد بسيار گيج و ناراحت كننده بود. اولين فكري كه قوت گرفت اين بود كه بايد اشكال از معادلات ماكسول باشد كه تنها بيست سال از عمر آن مي گذشت. يعني بايد آنها را طوري تغيير داد تا با نسبيت گاليله اي سازگار باشد. اما آزمايش فيزو و ساير نتايج حاصل از حركت نور و امواج الكترومغناطيسي آنها را تاييد مي كرد.

    مورد بعدي اشكال را به مكانيك نيوتني وارد كردند، اما مكانيك نيوتني هم در جهان معمولي پا برجا و با تجربه سازگار بود. هر تلاشي كه براي توجيه علت شكست نتيجه ي آزمايش مايكلسون انجام مي دادند، با شكست رو به رو مي شد. در اين ميان دو نظريه از بقيه حالب تر به نظر مي رسيد.

    يكي كشش اتري كه به موجب آن جارجوب اتر بطور موضعي به كليه ي اجسام با جرم محدود متصل است. اين نظريه هيچ اصلاحي را در قوانين نيوتن، نسبيت گاليله اي و معادلات ماكسول لازم نمي دانست. اما اين نظري با كجراهي نور ستارگان ناسازگار بود.

    نظريه دوم نظريه گسيلي بود كه طبق آن معادله هاي ماكسول را بايد طوري اصلاح مي كردند كه سرعت نور با سرعت چشمه ي صادر كننده بستگي داشته باشد. اين نظريه نيز با نور واصل از ستارگان دوتايي ناسازگار بود

    سرانجام در سال 1893 فيتز جرالد نظريه ي عجيبي ارائه داد. طبق نظر فيتز جرالد، تمام اجسام در جهت حركت خود نسبت به اتر منقبض مي شوند و عامل انقباض برابر است با:


    1/sqr(1-(v2/c2)^2)


    اين نظريه هرچند عجيب و ساختگي به نظ مي رسيد، اما جون فرضيه اتر را مي پذيرفت و معادلات الكترومغناطيس ماكسول را تغيير نمي داد و در عين حال اصول مكانيك بهمان شكل قبلي باقي مي گذاشت و نتيجه ي آزمايش را نيز توجيه مي كرد، بيشتر مورد قبول بود.

    متعاقب آن لورنتس تبديلات خود را كه به تبديلات لورنتس معروف است ارائه كرد :


    Lorentz Transformation



    The primed frame moves with velocity v in the x direction with respect to the fixed reference frame. The reference frames coincide at t=t'=0. The point x' is moving with the primed frame.


    در همان دوران كه لورنتس روي اشعه ي كاتدي كار مي كرد، اين انقباض را بوسيله ي نظريه الكتروني خود توضيح داد. وي نظر داد كه جرم ذره اي باردار كه بر اثر حركت در حجم كوچكتري متمركز مي شود، اضافه خواهد شد. و بدين تريب نظريه تغييرات جرم نيز براي اولين بار در فيزيك مطرح شد.

    تمام اين كوششها براي حفظ دستگاه مرجع مطلق اتر انجام شد، اما ديگر اين موجود ناسازگاري خود را با مشاهدات تجربي نشان داده بود. پوانكاره نخستين كسي بود كه اظهار داشت آين اتر ما واقعاً وجود دارد؟ من اعتقاد ندارم كه مشاهدات دقيقتر ما هرگز بتواند چيزي بيشتر از جابجايي هاي نسبي را آشكار كند

    بدين ترتيب فيزيك نظري در آغاز قرن بيستم با بزرگترين بحران دوران خود رو به رو بود .


    منبع : [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    *هرکس به اندازه همتش رشد می کند*

  2. #2
    کاربرسایت hrg1356 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۴-۲۰
    نوشته ها
    5,534
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 6 در 3 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    ليزرهاي فضائي

    گامي نو در كشف حيات در منظومه شمسي

    به نام او

    همانطور كه ميدانيد ليزرها در ماموريت هاي فضائي استفاده هاي جديدي پيدا كرده اند . براي بررسي يك موضوع خاص ليزرها ميتوانند در وسيله اي به نام طيف سنج مورد استفاده قرار بگيرند . يكي از كاربردهاي طيف سنج استفاده از آن براي تشخيص تركيبات شيميائي به وسيله نور است . براي مثال وقتي پرتوي نوري از ميان يك گاز عبور ميكند گاز مورد نظر بر طول موج آن اثرهاي خاصي ميگذارد .براي مثال گازهاي زيادي هستند كه طول موج هاي مختلفي از نور را در خود جذب ميكنند . بنابراين نور عبور كرده از گاز ميتواند يك انگشت نگاري منحصر به فرد از آن گاز باشد . (بنابراين به كمك طيف سنج ميتوانيم به تشخيص نوع گاز مورد نظر بپردازيم )

    مثلا وقتي يك طيف سنج نور خورشيد از بالاي يك شهر را جذب ميكند ميتواند تشخيص بدهد كه هواي يك شهر شامل چه گازهائي است يا ميزان آلودگي هواي آن شهر را تشخيص و بررسي كند . خوب حالا يك نوع طيف سنج ليزري مخصوص وجود دارد كه ميتواند به همه طرف پيش روي كند و ميزان دقيق گاز موجود را اندازه بگيرد . (به نظر شما ) مثلا اين وسيله چه طوري ميتواند آثار حيات روي مريخ را جست و جو كند؟


    بله درست است ... يكي از راهها براي جست و جوي حيات گاز متان است . متان گازي است كه توسط موجودات زنده مثل باكتري ها ساخته ميشود . حتي مقدار كمي از متان بر روي مريخ ميتواند به اين معني باشد كه برخي موجودات زنده در آن به خوبي و خوشي زندگي ميكنند .

    قابل گفتن است كه دانشمندان طيف سنج هاي مخصوص را به عنوان قسمتي از يك مريخ نورد يا مامور سيار به مريخ ميفرستند . دانشمندان بر اين باورند كه متان و فقط متان است كه يك طول موج مخصوص از نور را جذب ميكند ... بنابراين مانند تنظيم صدا در يك ايستگاه راديوئي دانشمندان نيز طيف سنجهاي ليزري خود را روي آن طول موج مخصوص تنظيم ميكنند .

    ليزر طيف سنج با پرتوي خود يك سنگ را در فاصله دوري از مريخنورد نشانه گيري ميكند و پرتوي خود را روي آن مي اندازد اين پرتو با فشار از ميان هواي مريخ عبور كرده و به سنگ برخورد ميكند و سپس باز ميگردد اين پرتوي برگشتي به چشم طيف سنج باز ميگردد . اگر در برگشت نور ليزر ساتع شده از سنگ نسبت به حالت قبل ضعيف تر شده باشد به اين معني است كه متان موجود در هواي مريخ مقداري از انرژي اين پرتو ليزر با طول موج مخصوص را جذب كرده است و مقدار انرژي جذب شده توسط متان نشان دهنده ميزان متان موجود است .

    يك ليزر مخصوص :

    ناسا در حال فرستادن يك طيف سنج ليزري مخصوص به مريخ در سال 2009 است كه طيف سنج ليزري تنظيمي نام دارد . اين طيف سنج يكي از ابزارهاي مريخ نورد سيار " آزمايشگاه علمي مريخ " خواهد بود .
    در اين طيف سنج از سه نوع ليزر استفاده شده است . اين طيف سنج براي طول موج هاي مشخصي براي تشخيص گازها استفاده ميشود .مانند گاز متان . اين طيف سنج بسيار كوچك و سبك و حساس است . و ميتوان گفت كه اين طيف سنج وسيله اي ايده آل براي ماموريت هاي فضائي به مريخ و ساير سيارات خواهد بود .

    از اين طيف سنج در كره خاكي خودمان هم ميتوانيم استفاده كنيم :
    -- كمك كردن به پزشكان براي تشخيص بيماري ها
    -- قسمتي از سيستم هاي كنترلي گردشي براي جلوگيري از تصادفات اتومبيل ها

    منبع :
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    ترجمه : از اعضاي تيم اجرائي هوپا
    *هرکس به اندازه همتش رشد می کند*

  3. #3
    کاربرسایت hrg1356 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۴-۲۰
    نوشته ها
    5,534
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 6 در 3 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    [align=center]ليزر[/align]


    مقدمه

    بدون شك ليزر يكي از برجستهترين ابزار علمي و فني قرن بيستم بشمار ميآيد .

    پيشرفت سريع تكنولوژي ليزر از سال 1960 ميلادي ، هنگامي كه اولين ليزر با موفقيت تهيه شد ، شروع گرديد . ليزر امروزه در زمينههاي گوناگون از قبيل بيولوژي ، پزشكي ، مدارهاي كامپيوتر ، ارتباطات ، سيستمهاي اداري ، صنعت ، اندازهگيري در زمينههاي مختلف و … بكار برده ميشود . ليزر يك منبع نور خاص است و بطور كلي با نور لامپهاي معمولي ، چراغ برق ، نور فلورسانت و غيره تفاوت فاحش دارد و در مقايسه با ساير منابع نور : در ردهاي با مشخصات فوقالعاده نوري قرار دارد . اين مطلب با عنوان اينكه نور ليزر از همدوستي (coherence) فوقالعاده برخوردار است ، بيان ميشود .

    ليزر را ميتوان در مقايسه با ساير مولدهاي نوري كه فقط نور را منتشر ميكنند ، يك فرستنده نوري پنداشت . تا قبل از ظهور ليزر محدوده فركانس امواج راديوئي و محدوده نوري از نقطه نظر همدوستي با يكديگر اختلاف داشتند . در فيزيك راديوئي بطور گستردهاي امواج همدوس مورد استفاده قرار ميگيرند و اين در حالي است كه امواج نوري (اپتيكي) غير همدوس نيز در اختيار است . در گذشته كتب درسي تنها مكاني بود كه امواج ليزري مورد بحث قرار ميگرفت . اين امواج هنگامي واقعيت پيدا كردند كه ليزر اختراع گرديد .

    دانش مربوط به ليزر در حقيقت علم تابش نور همدوس (coherence radiation) است گرچه اين رشته از دانش فيزيك در حدود 20سال است ظهور نمود و در حال تكامل است . معذالك نمودهاي نوظهور آن در معرض كاربردهاي جالب قرار گرفتهاند .

    آنچه در اين تحقيق مورد بحث قرار ميگيرد كاربردهاي ليزر و ليزر به عنوان سلاح مخرب و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري و قوانين بينالملل در مورد اين تكنولوژي برتر ميباشد .

    [align=center][/align]

    بسوي ليزر

    Light amptificationaly stimnlatcd emission of radiation




    فكر ساختن وسيلهاي كه نور همدوس توليد كند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فيزيكدان مشهور آمريكايي چالز تاونز راه اين كار را پيدا كرد . دو سال بعد دانشمند ديگر آمريكايي ، تئودور مايمن به نظريه تاونز جامه عمل پوشاند و اولين ليزر را با بلوري از ياقوت مصنوعي ساخت اين دو بعداً به دريافت جايزه نوبل نايل آمدند . يك ليزر ياقوتي ساده از سه بخش تشكيل ميشود : استوانهاي از ياقوت مصنوعي ، يك چشمه نور ـ مثلاً يك لامپ گزنون كه مانند لامپ نئون كار ميكند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهاي بياثرند يعني اتمهايشان با اتمهاي ديگر مولكول نميسازد . ) ـ و يك بازتابنده كه نور را از لامپ گزنون به ياقوت هدايت ميكند



    استوانه ياقوتي ، بخش اصلي دستگاه است . قطر آن در حدود 7 ميليمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صيقل خورده و نقره اندود شده است تا آينه كاملي باشد . قاعده ديگر نيز نقره اندود است ولي نه كاملاً به طوري كه ميتواند قسمتي از نور را از خود عبور دهد .



    ياقوت بلور اكسيد آلومينيوم است كه در آن تعداد نسبتاً كمي اتم كروم معلق است . اتمهاي كروم از طريق گسيل القايي ، كوانتوم نور توليد ميكنند ، اتمهاي اكسيژن و آلومينيم كه بقيه بلور را تشكيل ميدهند فقط اتمهاي كروم را در جايشان نگه ميدارند. اتمهاي كروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زيادي الكترون در مدارهايشان دارد . در اين جا فقط الكتروني مورد توجه ماست كه بيش از ديگران برانگيخته ميشود .

    لازم به ذكر است واژه ليزر از حروف اول (( تقويت نور بوسيله گسيل برانگيخته تابش )) در زبان انگليسي گرفته شده كه آن را ميتوان توسعه “maser” تقويت ميكروويو بوسيله گسيل برانگيخته تابش در محدوده فوتوني طيف امواج الكترومغناطيسي دانست .

    در سال 1917 اينشتين براي اولين بار وجود دو فرايند براي گسيل تابش را بصورت زير پيشگويي كرد .

    1 . گسيل خودبخود spantaneous

    2 . گسيل برانگيخته stimulated

    دانشمنداني همانند townes و schawlow در امريكا و basov و prochror از روسيه قديم امكان استفاده از روش دوم (گسيل برانگيخته) را براي يك طراحي نور همدوس كشف كردند . در سال 1958 ميلادي ميمن ( muiman ) اولين ليزر ياقوت سرخ ruby را به نمايش گذاشت . در سال 1960 ميلادي علي ج.ان در امريكا اولين ليزر گازي He_Ne را ساخت و از آن به بعد ليزرهاي گوناگون بمانند گازي ، مايعات ، مواد شيميايي ، جامدات و تهيه رساناها با قابليتهاي متفاوت و ويژگيهاي گوناگون براي كاربردهاي مختلف ساخته و بكار گرفته شد .



    اجزاي اصلي در يك ليزر :

    محيط فعال (active medium) : محيط فعال مجموعهاي از اتمها و مولكولها ، با يونها در حالت جامد ، مايع يا گازي است كه همانند تقويتكننده عمل ميكند .

    منبع تحريك :وسيلهاي براي ايجاد شرايط لازم جهت گسيل ليزري كه اين شرايط اساسي را وارونگي جمعيت (inrerted population) مينامند و ممكن است منبع تحريك نوراني و يا الكتريكي و … باشد . مثلاً در ياقوت قرمز اين منبع از يك لامپ فلاش و در ليزر He - Ne پتانسيل الكتريكي در حدود چند هزار ولت است . اگر در محيط فعال چگونگي تقويت يا تضعيف را بررسي كنيم خواهيم ديد كه شدت تحريك I با وارونگي جمعيت وابستگي كمي دارند .



    اصول كار ليزر

    محيط فعال و عناصر ديگر در داخل مشدد نوري قرار دارند . مشدد محور نور در ليزر را تعيين و نور ساطع شده در امتداد محور تابش ميكند . بايد توجه داشت كه يك ليزر ميتواند نور را در يك يا دو امتداد مخالف در امتداد محور نوري ساطع كند . ماشه تحريك يك ليزر بوسيله سيستم پمپاز شروع بكار مينمايد . كار اين سيستم تحريكي عناصر فعال است كه در اثر آن جمعيت وارونه (inrerted population) سطوح تابشكننده ايجاد ميگردد . مشدد نور (همراه با عناصر) اضافي عمل گزينش را بر روي حالات فوتوني تدارك ميبينند . در نتيجه ، يك تابش فوقالعاده همدوس موسوم به تابش ليزر در امتداد محور حاصل ميشود .

    محيطهاي فعال و روشهاي تحريك :

    مواد فعال زير در ليزرها بكار برده ميشوند :

    گازها و يا مخلوطي از گازها (ليزرهاي گازي)

    بلورها و شيشههاي ممزوج با يونهاي مخصوص (ليزرهاي جامد)

    مايعات (ليزرهاي مايع)

    نيمههاديها (ليزرهاي نيمههادي)



    كاربردهاي ليزر :

    در نظر اول فهم اين نكته مشكل است كه چرا با نور ليزر ميتوان يك تيغه را سوراخ كرد ولي با نور معمولي ، مثلاً نور يك لامپ الكتريكي ـ هر قدر هم قوي باشد اين كار ميسر نيست . اين سئوال سه جواب دارد :

    اولاً نور لامپ ناهمدوس است يعني فوتونهاي لامپ همفاز نيستند و با مختصري اختلاف زماني به هدف ميرسند ، در حالي كه فوتونهاي تابه ليزري ، همه دقيقاً با هم حركت ميكنند و درست در يك نقطه به هدف ميرسند . دليل دوم اين كه نور از چشمههاي ديگر كوبندهتر است ، اين است كه تابه نور معمولي فقط از يك طول موج معين تشكيل شده است بلكه شامل طيف نسبتاً وسيعي از طول موجهاست . اين مطلب ، دليل سوم را نيز در بر ميگيرد : نور معمولي بر خلاف نور ليزر به شكل تابهاي باريك و موازي توليد نميشود ، بلكه راستاهاي مختلف را اختيار ميكند .

    نور ليزر براي روشنايي :

    ليزرهاي حالت جامد و ليزرهاي تزريقي درخشهاي كوتاه بسيار روشني توليد ميكند كه براي عكسبرداري بسيار سريع ، ايدهآل است . ما در عصري هستيم كه سالانه ميليونها پوند صرف ساختن هوانوردهاي سريع ـ اعم از موشكهاي بالستيكي ، قارهپيما يا هواپيما ميشود . بايد دانست كه سرعتهاي زياد چه بر سر اجسام متحرك ميآيد و يكي از بهترين راههاي اين كار عكسبرداري از جسم در حال حركت است . سرعت بعضي از پرتابهها بقدري زياد است كه اغلب چندين كيلومتر در ثانيه كه حتي عكسي كه به كمك سريعترين فلاشهاي متداول از آنها گرفته ميشود ، چيزي جز تصويري محو نيست . از آنجايي كه حتي سريعترين پرتابهها هم در اين مدت فاصله بسيار كمي را خواهند پيمود ، عكسي كه با درخشش ليزري از اجسام تيز پرواز گرفته ميشود ، واضح و دقيق خواهد بود . ارتش آمريكا سرگرم آزمايش با تلويزيون ليزري براي استفاده در گشتهاي شبانه مخفي با هواپيماست و طراحان نظامي درصدد ساختن كلاهك بمبهايي هستند كه هدف را با استفاده از پرتو ليزري نامرئي مادون قرمز پيدا كنند .

    استفاده از ليزر در فاصلهيابي :

    يافتن فاصله هدف مورد نظر از مشكلات دائمي توپچيها و ضدهواييها بوده است . فاصلهياب ليزري ، اساساً از يك ليزر ، يك منبع توان ، يك سلول فتوالكتريك و يك كامپيوتر رقمي كوچك تشكيل ميشود . پرتويي كه ليزر ميفرستد ، پس از برخورد به هدف بازتابيده ميشود و وارد سلول فتوالكتريك ميگردد . از روي زمان رفتوبرگشت فاصله هدف ، توسط كامپيوتر محاسبه و بر حسب هر واحدي كه بخواهد ثبت ميشود .

    نوعي فاصلهياب ليزري كه براي ناتو ساخته شده ، به اندازه يك تفنگ نسبتاً بزرگي است كه منبع توان و كامپيوتر آن را ميتوان در بستهاي روي پشت حمل كرد . فاصلهيابهاي ليزري تا مسافت 11 km را با دقتي حدود 5/4 متر تعيين كردهاند .

    استفاده از ليزر در هوانوردي و دريانوردي :

    يكي از بديعيترين وسايل ليزري ، ژيروسكوپ ليزري است . ژيروسكوپ معمولي اساساً چرخ دواري است كه بسرعت ميچرخد . به دليل اين چرخش ، محور چرخ همواره در يك صفحه باقي ميماند . محور ژيروسكوپ چرخنده هميشه در يك راستا باقي ميماند و تغيير مسير كشتي تأثيري بر آن ندارد . اين محور ، كار يك ((خط مبنا)) را انجام ميدهد كه تغييرات جهت كشتي را از روي آن ميتوان تشخيص داد . سفينههاي فضايي كه غالباً بيسرنشينند تنها به كمك ژيروسكوپ مسير خود را حفظ ميكنند . اين ژيروسكوپ متشكل است از يك ليزر گازي مثلاً ليزر هليوم ، نئون كه از هر دو انتهايش نور همدوس خارج ميشود . با نصب اين ژيروسكوپ به سفينه فضايي ، انحراف سفينه از مسير ، قابل تشخيص است .

    استفاده از ليزر در پزشكي :

    ليزر بعنوان يك منبع قوي انرژي ، در پزشكي نيز بكار گرفته شده است بخصوصدر امريكا كه زادگاه ليزر بود و هنوز هم موطن آن است . به عقيده برخي جراحان ، ليزر براي بريدن اعضايي كه رگهاي خوني بسيار پيچيده دارد ـ مانند مغز ـ فوقالعاده مناسب است. تابه ليزر در حين قطعكردن رگهاي خوني ، با سوزاندن، دهانه آنها را ميبندند . برخي از چشمپزشكان ليزر را براي جوشدادن جداشدگي شبكيه چشم ، مفيد يافتهاند .

    كاربرد ليزري در نوسازي صنعت :

    گسترش تكنولوژي ليزر در دهه گذشته در تمامي شاخههاي زندگي رشد فزايندهاي داشته است به گونهاي كه امروزه ليزر جزء لاينفك زندگي انسان محسوب ميشود يكي از شاخههائي كه ليزر از ابتداي اختراع آن بيش از ديگر زمينههاي كاربردي مورد توجه محققين و متخصصين قرار گرفت ، كاربرد صنعتي ليزر بوده است .

    برشكاري توسط ليزر از همان روزهاي آغازين تولد ليزر مورد توجه بسياري از علاقهمندان و صنعتگران كه به آينده درخشان كار خود اميد داشتند قرار داشت . پرتو ليزر با توجه به ويژگيهاي منحصر خود كه شامل تكرنگي ، همدوسي ، شدت بالا و واگرائي كم است نشان داد كه با بكارگيري آن ميتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلكه به تحول كيفي محصولات آن اميد فراواني پيدا نمود . بدنبال ساخت اولين ليزر گازكربنيك در سال 1964 اين امكان فراهمشد كه بتوان با حداقل امكانات ليزرهاي پرقدرتي در ناحيه حرارتي مادون قرمز ، همان منطقهاي كه موردنياز صنعت است تهيه و به بازار عرضه نمود . اينك وسيلهاي پا به عرصه وجود گذاشته بود كه امكان فراهمنمودن يك منبع حرارتي قابل كنترل و در عين حال بسيار باريك به راحتي در دسترس كاربران قرار ميگرفت . با يك نگاه گذرا اما عميق به نقش ليزر در صنعت ميتوان به اين نكته واقف شد كه ليزر تحولي بيسابقه در اين عرصه ايجاد كرده است كه دامنه رشد آن هر روزه گسترش مييابد . امروزه اگر شاهد محصولاتي باشيم كه به جهت كيفي و مرغوبيت در كمترين زمان به بازار عرضه ميشوند ، متوجه نقش و اهميت ليزر در صنعت خواهيم بود .

    اثربخشي ليزر در تمامي زيرشاخههاي صنعت امري محسوس و غيرقابل انكار است . براي مثال برشكاري، سختكاري ، سوراخكاري ، علامتزني ، بيشترين كاربردها را در خانواده صنعت عهدادار بوده است . آمارها نشان ميدهد بيش از 85% فعاليتهاي صنعتي در همين موارد خلاصه ميشود .

    امروزه بكارگيري ليزر در شاخههاي مورد اشاره بالا امري طبيعي ، روتين و با يك سابقه 20 ساله مملو از تحقيقات و تجربيات فراوان است .

    در خصوص برشكاري اين امكان فراهم ميشود كه پرتوي ليزر توسط يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده بطوريكه در زماني نزريك به يكهزارم ثانيه درجه حرارتي بيش از 4000 درجه سانتيگراد بر روي قطعهكار (فلز) ايجاد ميكند .

    نتيجه اين عمل ذوبشدن لحظهاي فلز در يك باريكهاي به قطر 1/0 ميليمتر است . اينك با حركتدادن 2 آينه كه نقش هدايت پرتو ليزر بر روي عدسي موردنظر را دارد اين امكان فرهم ميشود كه پرتو ليزر در جهت x و yحركت نموده و براحتي هر شكلي را كه مايل باشيم بر روي قطعه كار ايجاد نماييم . از ديگر مزاياي بكارگيري ليزر در برشكاري ميتوان به : افزايش سرعت كار ، دقت بالا ، كمترين خسارت حرارتي به قطعهكار اشاره كرد . در زمينه جوشكاري نيز بكارگيري ليزر مزاياي قابلملاحظهاي را در صنعت بدنبال داشته است .

    در نگاه اول جوشكاري با ليزر بنظر ميرسد كه قادر است براحتي و در كمترين زمان ممكن نه تنها فلزات را در ابعاد و اندازههاي مختلف به يكديگر جوش دهد بلكه با اين تكنيك اين امكان فراهم شده است كه فلزات غيرهمنام نيز به يكديگر جوش داده شوند . ليزر در كنار يك CNC يك سيستم كامل ليزر جوش را ايجاد ميكند كه با كمك آن صنعت گران قادرند با سرعت زياد ، دقت بالا و حداقل هزينه مصرفي از قابليتهاي آن استفاده نمايند . يكي از شاخههاي صنعت كه در دو دهه اخير مورد توجه و بسط فراوان قرار گرفته است پديده بهينهسازي و بكارگيري مواد با آلياژهاي مختلف با طولعمر بالاست . هر قطعه مكانيكي بعد از يك دوره مشخص بر اثر صدمات مختلف از رده خارج شده و بايد قطعههاي نو جايگزين آن شود . قطعاتي مانند متهها ، توربينها ، تيغه ارهها و سيلندرها دچار بيشترين ساييدگي و پوسيدگي هستند لذا بيش از عناصر تشكيلدهنده مورد توجه قرار گرفتهاند . امروزه با كمك ليزر ميتوان عمل سختكاري بر روي لايههاي سطحي فلزات انجام داد . به گونهاي كه طولعمر آنها به ميزان قابلتوجهاي افزايش پيدا كند . اين عمل نه تنها صرفهجويي فراواني را بههمراه دارد بلكه در حداقل زمان ممكن صورت ميپذيرد . امروزه عمل سختكاري با ديگر روشها نيز صورت ميپذيرد اما عملاً هيچيك از آنها نتوانسته جايگزين خوبي براي ليزر باشد .علامتزني بر روي قطعات مختلف با مواد مختلف از نكات حائز اهميت حوزه صنعت بشمار ميرود بسياري از توليدكنندگان مايلند جهت جلوگيري از سوءاستفاده محصولات تقلبي به گونهاي محصولات اصلي را از نمونه تقلبي متمايز نمايند . حككردن علامت و يا يك آرم مشخص با دقت بالا يك راه حل خوبي بهنظر ميرسد كه ساليان سال مورد استفاده قرار گرفته است . به همين خاطر با متمركز كردن پرتو ليزر در ابعادي حدود 50 ميكرون با كمك 2 اسكنر مكانيكي ميتوان هر شكل دلخواهي را در اندازههاي مختلف بر روي محصولات حك نمود .

    سرعت حكاكي به قدري بالاست كه اين فرايند ظرف چند ثانيه به اتمام خواهد رسيد . امروزه حكنمودن 300 حرف در يك ثانيه توسط ليزر امري عادي بنظر ميرسد . از آنجا كه تمامي كنترل و هدايت اين فرايند توسط كامپيوتر صورت ميگيرد ، كاربران با حداقل مهارت قادر به انجام آن خواهند بود . حكاكي با ليزر هيچگونه محدوديتي جدي به جهت نوع جنس فراهم نخواهد كرد . دستگاههاي حكاكي ليزري با قيمتهاي نازلي قابل تهيه از سازندگان آن ميباشند . يكي از كاربردهاي پرطرفدار ليزر در صنعت در امر سوراخكاري ميباشد . ايجاد نمودن سوراخهاي بزرگ و ريز بر روي موادي مانند چوب ، فلز امري عادي بنظر ميرسد . اما همين كه مايل باشيم اين عمل را در ابعاد چند ميكرون و بر روي موادي مانند سراميكها ، شيشه و پلاستيك انجام دهيم خود پي ميبريم كه اگر نگوييم غيرممكن ، بسيار مشكل خواهد بود . اما امروزه به كمك ليزر اين عمل در كمتر از ثانيه و با آهنگ بالا قابل اجرا و تكرارپذير است . و اين همان چيزي است كه صنعتگران ساليان سال بدنبال آن بودهاند . اميد است در آيندهاي نهچندان دور شاهد بكارگيري اين فناوري جديد در عرصه صنعت بوده و با اين كار بر دامنه فعاليتهاي ليزر ، اين نور شگفتانگيز بيافزاييم .

    سلاحهاي ليزري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري :

    غير قابل اجتناب است كه ميدان جنگ ليزري به طور محسوسي سالهاي آينده جنگ را تهديد نكند . اين نتيجه نه تنها توسعه و استفاده از سلاحهاي ليزري مفيد است بلكه نتيجه شمار فزايندهاي از وسائل ليزري از قبيل مسافتياب و هدفياب ميباشد . بنابراين در نيروهاي مسلح لازم است كه از حساسهها و توسط اقدامات عامل و غير عامل الكترومغناطيسي حفاظت شود . تهديد اوليه ليزري از خود سلاحهاي ليزري بوجود ميآيد . نگهداري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري مسائل مشكلي است كه تاكنون حل نشده باقي ماندهاند .

    منبع: [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    *هرکس به اندازه همتش رشد می کند*

  4. #4
    کاربرسایت hrg1356 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۴-۲۰
    نوشته ها
    5,534
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 6 در 3 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    حمله با سرعت نور


    از ديدگاه جنگى، ليزر يك پديده تقريباً فوق العاده بود. در ليزر به جاى دود و بوى بد و صداى گوشخراش مهمات جنگى از پرتوهاى نامرئى نور متمركز استفاده مى شود. جت هاى بازسازى شده بوئينگ ۷۴۷ كه به سلاح هاى ليزرى مجهز است، موشك هاى بالستيكى را شليك مى كند و چندصد مايل دورتر از جايى كه هستيم، به هدف برخورد مى كند. توپ هاى داراى انرژى هدايت شده مى تواند راكت هايى را كه از طرف دشمن شليك مى شود، باسرعت نور ره گيرى كند، مواد انفجارى داخل آنها را داغ كرده و باعث انفجار آنها در وسط آسمان شود. البته مواردى كه ذكر شد، يادى از تصورات ذهنى جنگ ستارگان دوران رياست جمهورى رونالد ريگان نبود. اينها طرح هاى جديدى است كه نقطه آغاز آن فقط به دهه قبل بازمى گردد و در آينده نه چندان دور به حقيقت خواهد پيوست. ليزر تاكتيكى پرانرژى (THEL) نيروى زمينى ايالات متحده در ميدان موشكى وايت سندز ((White Sands واقع در صحراى نيومكزيكو، چندين خمپاره و راكت كاتيوشا را منهدم كرد. در سال ۲۰۰۴ پيمانكاران نيروى هوايى آمريكا، شليك آزمايشى سلاح هاى ليزرى را كه به صورت شيميايى توليد شده بود، آغاز كردند. اين يك ليزر هوابرد بود كه بر روى يك بوئينگ اصلاح شده ۷۴۷ قرار مى گرفت.
    به يك باره به نظر رسيد كه تلاش هاى اخير براى اداره كردن ليزرهاى ميدان نبرد مانند پروژه جنگ ستارگان دهه ۱۹۸۰ از بين رفته است. توليد چندين مگاوات توان ليزرى براى منفجر كردن موشك به چندصد گالن مواد شيميايى سمى ( از قبيل اتيلن و ترى فلوئوريد نيتروژن) نياز داشت. بدين ترتيب حجم سلاح ها افزايش يافت. بدتر آنكه پس از چند شليك بايد گروه تازه اى از مواد واكنش دهنده به اين ليزرها تزريق مى شد. موضوع حمل و نقل اين مواد سمى، چه از طريق هوا و چه در طول ميدان رزم، لرزه بر اندام فرماندهان نظامى انداخت. پرسش هايى نيز در مورد چگونگى نفوذ موثر اين پرتوها در باران و گرد و غبار مطرح شد. سال گذشته نيروى زمينى آمريكا پروژه THEL خود را لغو كرد. بعضى از افراد فكر مى كنند احتمالاً جت ۷۴۷ كه براى شليك كردن پرتوها بازسازى شده به علت هزينه سنگين پروژه بعدى است كه لغو مى شود.
    البته هنوز زود است كه سلاح هاى ليزرى را از دست رفته بدانيم. پتانسيل پرتوى سلاح هايى كه با دقت زياد و تا فاصله دور مى تواند شليك كند، داراى اهميت زيادى از لحاظ نظامى است، به ويژه در زمانى كه سربازان آمريكايى در حال نبرد با دشمنان چريك مانندى هستند كه به سرعت در پس زمينه ميدان محو مى شوند. ژنرال برادلى لات يكى از فرماندهان سپاه تفنگداران دريايى ايالات متحده ((USMC مى گويد: «اگر مى شد براى مدت طولانى شليك كرد، بدون آن كه مجبور به بارگذارى مجدد سلاح باشيم، خيلى خوب بود. اين چيزى است كه ((USMC خيلى به آن علاقه دارد و در حال پيگيرى آن است.»
    اما اگر ليزرهاى شيميايى نتواند آن را برآورده سازد، چه چيزى باعث مى شود كه جنگ پرتوها تحقق يابد؟ پاسخ آن دو چيز است. اول آن كه پنتاگون كم كم اين موضوع را درك مى كند كه اگر نتايج مطلوب را مى خواهد، بايد انتظارات خود را پايين بياورد. به عنوان مثال ابتدا خمپاره و بعد موشك ها را مورد حمله قرار دهد. اما موضوع دوم كه از مورد اول مهم تر است، ظهور مجدد دو فناورى پروژه جنگ ستارگان (ليزرهاى الكترون آزاد و نيمه هادى) در آزمايشگاه هاى پرانرژى و پراميد دو همكار سابق است كه فكر كردند روياهاى آنها درباره پيروزى ليرز، سال ها پيش از بين رفته است.
    جهش به سرعت نور: همه ليزرها كم و بيش به يك روش كار مى كنند. انواع مشخصى از اتم ها را تحريك كنيد تا ذرات نور (فوتون ها) را تشعشع كند. اين نور را به عقب و به اتم هاى تحريك شده برگردانيد تا فوتون هاى بيشترى پديدار شود. برخلاف لامپ هاى حبابى كه نور آن در تمام جهت ها پخش مى شود، اين دسته از فوتون ها فقط در يك جهت منتشر مى شود. نور ليزر به جاى آن كه در همه قسمت هاى طيف فركانسى داراى درخشندگى باشد، داراى طول موج يكسان است كه بستگى به «واسطه مورد استفاده» دارد، يعنى نوع اتم هايى كه از آنها براى توليد پرتو استفاده مى شود. اگر مقدار كافى از نور متمركز را بتابانيم، اجسام شروع به سوختن مى كند.
    در نخستين آزمايش هاى ليزرى كه در دهه ۱۹۶۰ صورت گرفت، از كريستال هاى ياقوت به عنوان واسطه بهره بردارى استفاده مى شد. اما ليزرهاى حالت جامد اصولاً نمى تواند بيش از چندصد وات توان توليد كند. اين مقدار البته براى جراحى چشم خوب است، اما سرنگون كردن موشك (پديده اى كه نيروهاى نظامى خواستار انجام آن هستند) به توانى برابر ميليون ها وات نياز دارد. به همين دليل است كه پژوهشگران، تلاش هاى خود را به سمت ليزرهاى شيميايى معطوف كردند، كه در نهايت با شكست روبه رو شد.
    نوع ديگرى از ليزر وجود دارد كه براى توليد پرتو هيچ احتياجى به كريستال، (واسطه مورد استفاده) و مقادير زيادى از مواد شيميايى خطرناك ندارد. اين ليزر را ليزر الكترون آزاد (FEL) مى نامند. اين ليزر از جريان توربوشارژشده اى از الكترون ها براى شروع واكنش خود استفاده مى كند. اين نوع ليزر در برنامه پدافند موشكى ملى جنگ ستارگان روش غالب بود. اين پديده تقريباً همان پديده افسانه اى بود كه جورج نيل و باب ياماموتو (محققان آمريكايى) به اتفاق هم براى يك شركت پيمانكار نظامى به نام TRW به كار انداختند.
    اين طرح به دليل انتظارات توان بالا نيمه كاره ماند. هم آقاى نيل (پژوهشگر اصلى پروژه) و هم ياماموتو (يكى از مهندسان پروژه) به طرح خود اعتقاد داشتند. آنها فكر مى كردند كه با تحقيق و پژوهش كافى مى توان كارى كرد كه ليزر قادر به متوقف ساختن يك موشك سركش و مهيب باشد. موفقيت مورد نياز در فيزيك اتمى، فيزيك نور (اپتيك) و ابررسانايى، منافع زيادى در برخواهد داشت، حتى اگر هرگز نتوان ICBM (موشك هاى بالستيكى بين قاره اى) را از بين برد. اما پس از ۱۰ سال تلاش و صرف هزينه اى بالغ بر نيم ميليارد دلار، حداكثر توانى كه ليزر الكترون آزاد توليد شده در آزمايشگاه TRW داشت ۱۱ وات بود، يعنى يك دهم آنچه كه يك لامپ معمولى توليد مى كند.






    سرانجام پس از چند سال كه مجريان طرح به كار خود ادامه داده و وعده توليد توان هاى ۱۰ و ۲۰ مگاوات را مى دادند، پنتاگون در سال ۱۹۸۹ پروژه جنگ ستارگان را متوقف كرد. آقاى نيل به ويژه از طرح هاى ناشيانه و بى دقتى كه باعث خرابى اين برنامه شده بود و سبب شد كه ايده هاى او درباره انرژى هدايت شده وسيله استهزا و تمسخر ديگران شود، بسيار خشمگين و ناراحت بود. او تا سال ها پس از آن، در كنفرانس هاى علمى اى كه برگزار مى شد همچنان طرفدار از سرگيرى پژوهش در زمينه الكترون آزاد بود. نيل مى گويد: «مردم فكر مى كردند كه ما ديوانه هستيم و اين فناورى عملى نيست، البته با شواهد موجود نيز حق با آنان بود.»
    در اين حال ياماموتو به مدت ۱۵ سال پس از شكست مفتضحانه جنگ ستارگان، خود را از پروژه هاى نظامى دور نگه داشت. او براى كار به آزمايشگاه ملى لورنس لايورمور (شريك تجارى TRW در زمينه ليزر الكترون آزاد) رفت تا آهن رباهاى مخصوص آزمايش هاى فيزيك انرژى زياد را بسازد. اين آزمايشگاه نزديك شهر بركلى واقع در ايالت كاليفرنيا بود؛ همانجايى كه ياماموتو در آن بزرگ شد و به مدرسه و كالج رفت. بدين ترتيب جابه جايى مذكور اين فرصت را به او داد تا با كمك دوستان قديمى خود به بازسازى خودروهاى وارداتى (مانند تويوتا و داتسون) بپردازد. باب ياماموتو در گاراژ و آزمايشگاه شهرت زيادى در زمينه انجام كارهايى كه به دشوارى صورت مى گرفت، به دست آورد. ياماموتو به دليل همين پشتكار و همچنين تجربه قبلى در زمينه ليزر در سال ۲۰۰۳ توسط وزارت دفاع آمريكا براى اجراى پروژه ۵۰ ميليون دلارى ليزر حالت جامد در لايورمور كه پنتاگون بر روى آن سرمايه گذارى كرده بود، انتخاب شد. اين فناورى كه روزى به نظر مى رسيد غير علمى باشد، با پيشرفتى فراتر از حد انتظار، احيا شد. ياماموتو همان احساس آرامشى را كه در ليزرهاى الكترون آزاد داشت، در مورد فناورى حالت جامد نيز به دست آورد. او مى گويد: «سلاح هايى با انرژى هدايت شده، چيزى است كه محققان بيش از ۳۰ سال است در پى آن بوده اند و من مى خواهم نخستين كسى باشم كه مى گويد ما آن را به دست آورده ايم.»
    سلاح ساخته شده: مهمات موجود در ليزر جديد حالت جامد ياماموتو، مجموعه اى از لوحه هاى شفاف به وسعت ۴ اينچ مربع (حدود ۲۵ سانتى متر مربع) است كه با ارغوانى كمرنگ، رنگ آميزى شده است. اين لوحه ها دقيقاً همان چيزى است كه مى توان انتظار داشت براى راه اندازى توپ هاى مستقر در هواپيماى «اينترپرايز» يا «فالكون ميلنيوم» مورد استفاده قرار مى گيرد. البته خشاب اين لوحه هاى شفاف دقيقاً بى نهايت نيست.
    اين سلاح ها براى هر ۱۰ ثانيه اى كه شليك مى كنند حداقل به يك دقيقه زمان نياز دارند تا خنك شوند. اين لوحه ها از جنس سراميك هستند كه با عنصر نئوديميوم تركيب شده است. هنگامى كه اتم هاى اين عنصر تحريك شود، فوتون هايى توليد مى كند كه نهايتاً به صورت پرتوهاى ليزر درمى آيد. لوحه هاى مذكور هيچ گاه خالى از نيرو نمى شود و دردسر كار با آنها بسيار كمتر از ظروف حجيم مواد شيميايى است. استفاده از اين لوحه ها دليل اصلى اين موضوع است كه ماشين يا ماموتو در آزمايشگاهى به طول ۹ متر جاى مى گيرد. تصور اين واقعيت چندان دشوار نيست كه تمام اين دستگاه در يك كاميون كوچك گنجانده مى شود و خمپاره ها را به آسمان مى فرستد. يك ليزر حالت جامد مانند اين اكنون مى تواند منطقه جنگى كوچكى را تشكيل دهد. منفجر كردن يك ICBM از فاصله ۱۵۰ كيلومترى به چندين مگاوات نور پرانرژى احتياج دارد. ليزرهاى حالت جامد هرگز نمى تواند تا اين حد پرقدرت باشد. اما گرم كردن يك خمپاره از فاصله ۵/۱ كيلومترى تا اندازه اى كه مواد انفجارى داخل آن منفجر شود فقط به توانى معادل ۱۰۰ كيلووات نياز دارد. يا ماموتو ده ها بلوك آلومينيوم و فولاد كربنى را نشان مى دهد. هر يك از اين بلوك ها ۵/۲ سانتى متر ضخامت و ۵ سانتى متر ارتفاع دارد. بر روى تمام آنها علائم سوختگى ديده مى شود. يكى از بلوك ها كه با علامت«۰۵-۶-۶» مشخص شده است تقريباً به طور كامل و به اندازه يك سكه معمولى داراى تورفتگى است. طنابى كه از فلز ذوب شده ساخته شده است به انتهاى بلوك چسبيده است. ياماموتو با صداى زير و با يك لبخند كودكانه مى پرسد: «آيا مى توانيد باور كنيد؟» او خيلى جوان تر از سن واقعى خود (۵۰ سال ) به نظر مى رسد. وى مى گويد: «درست مانند درخشش لامپ و جسم در حال ذوب شدن است، واقعاً خنده دار است.» ليزر موسسه لايورمور كه با لوحه هاى بزرگتر به حركت رو به جلوى خود ادامه داد و سرعت جهش را بيشتر كرد در مارس ۲۰۰۵ موفق شد به توان ۴۵ كيلووات دست يابد. اين مقدار بيش از سه برابر توانى است كه ليزر در سه سال پيش از آن مى توانست توليد كند اما در روزى كه من براى تماشاى آزمايشگاه لايورمور رفتم تنش عصبى آنجا را فرا گرفته بود. هر يك از لوحه ها به وسيله رشته اى شامل ۲۸۸۰ ديود نور افشان (LED) احاطه شده است. هنگامى كه اين ديودها نور از خود ساطع كرده و مى درخشد باعث تحريك اتم هايى در تركيبات سراميكى نيمه شفاف شده و واكنش زنجيره اى ليزر آغاز مى شود. مشكل آن است كه هر چقدر ديودها بيشتر بدرخشد اختلاف حرارتى كه كيفيت پرتو را كاهش مى دهد نيز بيشتر مى شود. پرتو مادون قرمز كه براى چشم غير مسلح قابل ديدن نيست كم كم بخشى از كيفيت خود را از دست مى دهد كه پديده مطلوبى نيست، زيرا پنتاگون مايل است كه پرتو زيبا، سخت و نيرومند داشته باشد. قرار است گروهى از كارشناسان وزارت دفاع براى آزمايش اين پرتوها به اين آزمايشگاه بيايند. حضور آنها تا حد زيادى تعيين مى كند كه آيا گروه متخصصان لايورمور مى تواند بودجه مورد نياز را براى ساخت ليزر آينده خود (كه يك ماشين تسليحاتى با قدرت KW100) دريافت كند يا نه. بنابراين گروه ياماموتو در حال انجام آخرين اصلاحات بر روى «اپتيك تطبيقى» است. آينه هايى با بيش از ۲۰۰ بازوى فعال كننده نصب شده است تا اعوجاج هاى ايجاد شده در پرتو را برطرف كند. ياماموتو به طور مودبانه اى عذرخواهى مى كند: «خيلى معذرت مى خواهم ولى ما زير فشار هستيم.»
    جنبش: چند روز بعد هنگامى كه جورج نيل را ملاقات كردم به نظر مى رسيد كه چندان عجله اى در انجام پروژه ندارد. اين مرد لاغر ۵۸ ساله كه دونده استقامت نيز هست (به تازگى يك مسابقه دوى فوق ماراتن به مسافت ۱۲۵ كيلومتر را در كانادا به پايان رساند)، بيش از ربع قرن است كه درصدد ايجاد ليزر الكترون آزاد است. البته چند سال ديگر نيز طول مى كشد تا آقاى نيل بتواند دستگاهى همانند ماشين حالت جامد آقاى ياماموتو بسازد بنابراين او وقت كافى دارد تا آزمايشگاه خود را به من نشان دهد. اين آزمايشگاه كه «تاسيسات شتاب دهنده ملى توماس جفرسون» نام داشته و متعلق به وزارت انرژى آمريكا است در شهر نيوبورت نيوز ايالت ويرجينيا قرار دارد.نيل درى را كه به صورت مغناطيسى قفل شده است باز مى كند. درونش مجموعه
    درهم برهمى شامل ۷۵ متر لوله مسى، شلنگ هاى لاستيكى و لوله هاى فولادى با اندازه هاى مختلف وجود دارد. تقريباً همه آنها به اين منظور طراحى شده است تا يك كار انجام دهد: توليد انبوه پالس هاى پرقدرتى از الكترون ها كه با ۹۹/۹۹ درصد سرعت نور حركت كند. الكترون ها از ميدان هاى ميكروويو به دقت زمان بندى شده عبور مى كند و در طول مسير سرعت و قدرت خود را به دست مى آورد. آنگاه پرتو الكترونى به وسيله يك «تحريك كننده» فرستاده مى شود. اين تحريك كننده از يك رشته ۲۹ عددى آهن ربا تشكيل شده است كه جريان الكترون ها را به طرف بالا و پايين خم مى كند. در اين فرآيند الكترون ها فوتون منتشر مى كنند و واكنش زنجيره اى ليزر آغاز مى شود. اين واسطه مورد استفاده نيل و پاسخ او به لوحه هاى شفاف ياماموتو و گازهاى سمى ليزر شيميايى او است. با افزايش توان و كيفيت همين پرتو الكترونى بود كه جورج نيل توانست در فناورى خود پيشرفت كند. قابل تنظيم بودن FEL چيزى است كه فرماندهان نظامى در وهله اول به آن علاقه دارند. بيشتر ليزرها در هنگام حركت قدرت خود را از دست مى دهند و به وسيله اتمسفر جذب مى شوند. تنها مقدار كمى باران كافى است تا اوضاع بدتر شود اما يك FEL مى تواند از هر طول موجى كه در هوا جريان پيدا مى كند به بهترين شكل ممكن استفاده كند. موضوع «خالى شدن خشاب بى نهايت» نيز پيش نمى آيد.
    تعجبى ندارد كه آقاى دوگلاس بيسون مدير آزمايشگاه ملى لس آلاموس آن را «جام مقدس ليزرها» ناميده است اما آيا كسى مى تواند مانع آن شود؟ پس از پروژه جنگ ستارگان آقاى نيل همچنان به كار خود ادامه داد و در انتظار فناورى مورد نياز بود. وى ۵ سال در آزمايشگاه توماس جفرسون و بر روى يك دستگاه شتاب دهنده بزرگ ذرات كار كرد. رئيس آزمايشگاه به اين موضوع خوش بين بود كه نيل مى تواند FEL را بسازد. سرانجام در سال ۱۹۹۵ هنگامى كه وقت آن رسيد كه ماشين سرهم شود نيل و گروه تحت سرپرستى او يك FEL جديد را طراحى مى كند كه مى توانست نورى را با قدرت يك كيلووات توليد كند كه البته خيلى كمتر از ليزرهاى پرقدرتى بود كه آنها در اوايل دهه ۱۹۸۰ وعده آن را داده بودند. در سال ۱۹۹۹ آنها موفق شدند كه توان FEL مدل جنگ ستارگان را صد برابر كنند. در سال ۲۰۰۳ توان FEL جديد به ركورد تازه ۱۰ كيلووات رسيد. آقاى نيل با لبخندى حاكى از رضايت مى گويد: «من هميشه اعتقاد داشتم كه فناورى به اين نقطه مى رسد به شرطى كه ما گام هاى محكمى را با اهداف منطقى برداريم.» اكنون نيل مجدداً توجه فرماندهان نظامى آمريكا را به خود جلب كرده است. وزارت دفاع آمريكا در حال سرمايه گذارى ۱۴ ميليون دلارى طى يك سال روى ابزار او است.
    بحث بر سر اين موضوع ادامه دارد كه بهتر است نسل آينده ناوشكن هاى نيروى دريايى با ليزرهاى الكترون آزاد مجهز شود. امروزه كشتى ها فاقد دقت تسليحاتى لازم هستند كه بتوانند حملات قايق هاى كوچك و راكت ها را متوقف كنند. (مانند حمله اى كه قايق متعلق به گروه القاعده در سال ۲۰۰۰ عليه كشتى USS Cole انجام داد) ليزر مى تواند اين وظيفه را به خوبى انجام دهد فقط يك ليزر الكترون آزاد را مى توان تنظيم كرد تا هواى بالاى اقيانوس را بشكافد. در دسامبر ۲۰۰۵ خبر خوشى به جورج نيل رسيد. نيروى دريايى تعهد مناسبى را در به كارگيرى FEL بهبود يافته قبول كرد؛ مبلغ ۱۸۰ ميليون دلار براى يك برنامه هشت ساله چند گروهى. نيل مى نويسد: «چالش سختى فراروى ما است ولى حداقل ما كار را آغاز كرده ايم.» طرح شركت Northrop چندان تفاوتى با طرح ياماموتو نداشت فقط به جاى ۴ لوحه شفاف و بزرگى كه در هسته ماشين ياماموتو قرار داشت Northrop از چندين كريستال كوچكتر استفاده مى كرد. انرژى كمترى بر روى هر كريستال متمركز مى شود بنابراين نقايص كمترى در پرتو ايجاد مى شود. آقاى جف سولى مدير برنامه شركت نورث روپ كه بيش از ۳۰ سال سابقه كار در زمينه انرژى هدايت شده دارد، مى گويد: «تعجب مى كنم كه از يك قطعه شيشه كه به اندازه يك آدامس است چقدر انرژى مى توانيم بگيريم.» پنتاگون ۳۳ ماه به سولى وقت داده است تا ماشين خود را به قدرت مورد نياز ميدان رزم برساند. در اين حال ياماموتو به رغم تصميم پنتاگون عليه او به افزايش آرام كيفيت ليزر خود ادامه مى دهد. او ياد گرفته است كه در دنياى تجارت هر اتفاقى ممكن است رخ دهد.
    Popular Science, May.2006
    نوآ شاختمن
    ترجمه: محسن جوادى

    منبع :/cph-theory.persiangig.com
    به نقل از هوپا
    *هرکس به اندازه همتش رشد می کند*

  5. #5
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    نقل قول نوشته اصلی توسط SadafG
    نور چیست؟

    نور صورتی از تشعشعات الکترومغناطیس است. نور یک انرژی درخشنده است که توسط ماده در دمای بالا، هنگامیکه به صورت الکتریکی تحریک شده یا تحت واکنشهای شیمیایی و فیزیکی قرار گرفته است ، منتشر می شود.
    در دوره ای سعی فیزیکدانان بر اثبات نور به صورت باریکه ای از ذرات و در دوره ای دیگر به صورت موج بوده است. امروزه اثبات شده است که نور ماهیت ذره ای-موجی دارد و این خواص را در آزمایشهایی از خود نشان می دهد.
    همانطور که در تصویر مشخص است ، موج منتشر شده دارای مشخصات زیر است:
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]
    - دامنه (amplitude) که تیرگی و روشنی نور را باعث می شود.
    - طول موج (wavelength) که تعیین کننده ی رنگ نور است.
    - زاویه نوسان که قطبش نام دارد.
    در تئوری کوانتوم ، تشعشعات الکترومغناطیس از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده اند که به صورت بسته های انرژی ، با سرعت نور در حرکتند. در نگرش ذره ای به نور، تعداد فوتونها تعیین کننده ی تیرگی و روشنی ، انرژی هر فوتون تعیین کننده ی رنگ ، 4 پارامتر (X,Y,Z,T) نشان دهنده ی قطبش می باشند.
    در این تئوری ، انرژی یک فوتون برابر hf می باشد که h ثابت پلانک و f فرکانس یا بسامد ( تعداد طول موج در واحد زمان) است.

    پرتوهای الکترومغناطیسی

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]
    این تشعشعات دارای طیف وسیعی هستند که از 1 نانومتر ( 9-^10،nm) تا 1000 متر گسترده است ولی چشم انسان قادر به دیدن بخش محدودی از این طیف ( 400- 700 نانومتر) می باشد. البته بعضی حیوانات توانایی دیدن بخش گسترده تری ، مانند محدوده ی امواج فرابنفش ( طول موجهای کمتر از 400 نانومتر) هستند و به طور کلی طول موجهای حدود 380 – 760 نانومتر را درک می کنند.
    عبارت " طیف الکترومغناطیس " برای توصیف تمامی طول موجهای ناشی از تشعشعات الکترومغناطیسی می باشد. این طیف شامل امواج رادیویی ، ماکروویو ، مادون قرمز ، نور مرئی ، فرابنفش ، اشعه ی X ، گاما و دیگر تشعشعات در طول موجهای کوتاهتر یا بلندتر می باشد.
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    این امواج از قوانین یکسان تبعیت می کنند و تفاوتشان در طول موج و انرژی به آنها اجازه می دهد تأثیر متفاوتی بر اجسام بگذارند.
    به طور مثال امواج رادیویی دارای طول موج بلند و انرژی کم می باشند و قابل رؤیت توسط چشم نیستند ولی به راحتی از ساختمان بدن عبور می کنند.
    امواج مادون قرمز جز طول موجهایی است که به راحتی قابل جذب توسط مواد و تبدیل شدن به گرما است.
    اشعه ی X قابلیت عبور از نسوج را داراست ولی از استخوان نمی تواند عبور کند.
    تمامی این امواج با سرعت نور ( 299.793.458 متر بر ثانیه) در حرکتند . جالب است بدانید که دانشمندان از سرعت نور و ترکیب آن با مفهوم 1 ثانیه توانستند به مفهوم و معنای 1 متر برسند ! در قرن 17 میلادی در کنفرانس عمومی وزن و مقیاس، 1متر چنین تعریف شد : میزان مسافتی که در 299792458/1 ثانیه توسط نور در خلاء طی می شود.
    سرعت نور همواره ثابت است و با حرف C نمایش داده می شود. حاصلضرب طول موج در فرکانس برابر با سرعت نور است که این فرمول نشان می دهد این دو کمیت ( طول موج و فرکانس) با یکدیکر رابطه ی عکس دارند و کاهش یکی افزایش دیگری را در پی دارد.
    نور همواره به صورت مستقیم حرکت می کند مگر اینکه تحت تأثیر میدان مغناطیسی قوی قرار گیرد و یا شکسته شود ( پدیده ی شکست نور).
    در حالت اول نور در مسیرش خم خواهد شد ولی این حالت تأثیری در بینایی انسان و درک او از نور نخواهد داشت. حالت دوم توسط چشم انسان قابل تشخیص است و هنگامی اتفاق می افتد که نور از محیطی به محیط دیگر با خصوصیات متفاوت وارد می شود و به این ترتیب مسیر پرتوی نور تغییر خواهد کرد. به عنوان مثال می توان به حالتی اشاره کرد که وقتی جسمی مانند خط کش در لیوان آب نیمه پر قرار می گیرد قابل رؤیت است. از بسیاری جهات امواج نوری شبیه امواج منتشر شده بر روی آب است، با این تفاوت که انتشار امواج بر سطح آب در 2 بعد و انتشار امواج نوری در 3 بعد است.امواج نور به صورت کروی ( مطابق شکل) منتشر می شوند.

    شکل گیری نور

    اتم هر عنصر طیف نوری مخصوص به خود را داراست که نتیجه ی برانگیختگی الکترونهای آن است. این نوع نور هنگامیکه اتمها گرم می شوند ، متصاعد می شود و از انواع آن می توان به نور خورشید ، نور لامپها ( به جز فلورسنت ) و آتش اشاره کرد.
    این تشعشعات با نام "تابش جسم سیاه" شناخته شده هستند.
    وابسته به اینکه ماده چقدر افزایش دما می یابد ، الکترونها به سطح انرژی پایین تری می روند و انرژی معینی به صورت فوتون آزاد می کنند. فوتونهای آزاد شده انرژی های متفاوتی دارند که باعث به وجود آمدن رنگهای متفاوت می شود.
    تحقیقات نشان داده است که در دماهای پایین تر این مواد به سمت تابش امواج مادون قرمز میل می کنند. این همان چیزیست که ما به نام گرما از آتش دریافت می کنیم.با افزایش دما این تابش به ترتیب فرمز ، نارنجی ، زرد و در انتها سفید رنگ خواهد شد.

    نور خورشید

    این نور به نظر ما سفید رنگ است در حالیکه اینطور نیست و در واقع هیچ طول موجی مربوط به رنگ سفید وجود ندارد. نور خورشید ترکیبی از امواج نوری در فرکانسهای مختلف است که قسمتی از آن را طول موجهای نور مرئی که چشم و مغز انسان توانایی تفسیر آنها را دارد تشکیل می دهد.
    طیف منتشر شده از خورشید همان طیفی است که قبلاً تحت نام "تابش جسم سیاه" به آن اشاره شد. این نوع نور وابسته به دما، رنگهای متفاوت متصاعد می کند که در فرکانسهای بالاتر ، به سمت آبی و پایین تر ، به سمت قرمز متمایل است.
    نور خورشید در محدوده ی طیف آبی – سبز قرار دارد. با وجود اینکه این طول موجها تماماً در محدوده ی طول موجهای مرئی قرار دارند، ولی به دلیل دامنه و فاصله اشان با ما این امواج روشنتر از حد معمول می باشند به همین علت مغز ما سیگنال رنگها را ترکیب کرده، این ترکیب را به رنگ سفید مشاهده می کنیم که اثری از دیگر رنگها در آن نیست. ستاره های دیگر که از خورشید گرمتر یا سردتر هستند با رنگهای دیگر (به ترتیب آبی تر و قرمز تر ) دیده خواهند شد. پس نتیجه می گیریم هر چقدر دما بالاتر رود ، طول موج به سمت رنگ آبی میل خواهد کرد که خلاف تصور عامیانه است.
    تکنولوژی به کار رفته در تلویزیونها و صفحه نمایش کامپیوترها نیز عملکردی شبیه خورشید دارد و توانایی ترکیب چند نور و ایجاد رنگهای جدید و متفاوت را داراست . اگر با ذره بین به سطح یک تلویزیون نگاه کنید ، نقاط کوچک به رنگهای قرمز ، سبز و آبی را مشاهده خواهید کرد که توسط آنها تعداد بسیار زیادی رنگ تولید می شود.

    ساختمان چشم انسان

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]
    می توانیم اجسام را به 2 دسته تقسیم کنیم :
    1 – اجسامی که توانایی تابش نور را دارند .2- اجسامی که نور دسته ی اول را منعکس می کنند.
    ما تنها وقتی می توانیم جسمی را ببینیم که نوری از آن به چشم ما برسد. نور مرئی قادر است شبکیه (Retina) را تحریک کند. به همین خاطر اگر نوری وجود نداشته باشد ،چشم ما قادر به دیدن اشیاء نیست زیرا چیزی برای تحریک شبکیه وجود ندارد و سیگنالی به مغز فرستاده نخواهد شد.
    هنگامیکه برای مدتی به نور خیره می شویم شبکیه به قدری تحریک می شود که حتی پس از قطع نور ، سیگنالهایی به مغز می فرستد و ما تصاویر مبهمی می بینیم.
    در یک نتیجه گیری کلی ، می توانیم بگوییم نور تنها چیزیست که ما می بینیم. این نور می تواند از یک منبع نور تابیده یا از یک شی بازتاب شود و به چشم ما برسد.
    چشم انسان یک ارگان پیچیده است که دارای قسمتهای مختلفی است که هرکدام وظایف متنوعی دارند. عنبیه (Iris) قسمتی از ساختار چشم است که تعیین کننده ی رنگ چشم انسان( قهوه ای، آبی،سبز و ...) می باشد. عنبیه نقطه ی مشکی رنگی به نام مردمک چشم (Pupil) را احاطه کرده است. عنبیه قابلیت تنگ و گشاد شدن و بزرگ و کوچک کردن مردمک چشم را داراست و از این طریق نور وارد شده به چشم را تنظیم می کند. محل قرار گیری عنبیه بین قرنیه و عدسی می باشد.
    کره ی چشم از دیواره ی محکم سفید رنگی که درونش با مایعی پر شده ، تشکیل شده است. میان قرنیه و عدسی چشم با مایعی آبکی و سایر نقاط با یک ماده ی شفاف ژله مانند پر شده است.
    در انتهای چشم شبکیه قرار گرفته است. تصاویر توسط عدسی ها روی شبکیه تشکیل می شوند ، به پالسهای الکتریکی تبدیل شده ،توسط عصبهای بینایی به مغز ارسال می گردند. به همین ترتیب هنگامیکه به جسمی می نگرید پرتوهای نور تابیده شده از آن جسم به چشم شما می رسند و تصویر شکل می گیرد.

    این یک واقعیت است که ما در برابر بسیاری از طول موجها نابینا هستیم. بنابراین استفاده از وسایلی که توانایی تفکیک و تشخیص این طول موجها را دارند برای مطالعه ی کره ی زمین و کهکشان اهمیت پیدا می کند. این وسایل حتی قابلیت نمایش نور مرئی را به صورت واضحتر از آنچه چشم انسان به تنهایی قادر به تشخیص است ، دارند. به همین دلیل است که برای نگریستن به تمامی نقاط زمین از ماهواره ها و برای دیدن نقاط دور در آسمان از تلسکوپها بهره می گیریم.

    نکات مفید :
    نور : موج یا ذره ؟
    • نیوتن نور را مجوعه ای ذرات تعریف می کرد.
    • هوینگس عقیده داشت نور یک موج است ، مانند صوت.
    • از 1900-1650 تئوری نور موجی شکل مورد قبول بود.
    • امروزه نور به عنوان هردو صورت " امواج الکترومغناطیس" و ذره ای به نام "فوتون" پذیرفته شده است.

    امواج :
    • هر یک از موج ها دارای یک طول موج بخصوص هستند.
    • هر یک از موج ها دارای یک فرکانس مخصوص به خود می باشند.

    طیف مرئی نور :
    • نیوتن نشان داد نور سفید در برگیرنده ی تمامی رنگهای رنگین کمان است.
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    • رنگهای این طیف قرمز ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی و بنفش می باشند.
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    طیف الکترمغناطیس :
    • نور مرئی سهم کوچکی از تمامی طیف الکترومغناطیس داراست.
    • اشعه ی گاما دارای انرژی بسیار زیاد و طول موج خیلی کوتاه ، در حدود 01/0 نانومتر است.
    • اشعه ی X دارای انرژی زیاد است به همین خاطر قابلیت نفوذ به نسوج را داراست ولی از استخوان عبور نمی کند و طول موجش در حدود 1/0 تا 1 نانومتر است.
    • امواج ماوراء بنفش نیز دارای طول موج کافی برای دیده شدن توسط چشم غیر مسلح نیستند. ( 100-10 نانومتر)
    • نور مرئی همانطور که ذکر شد شامل رنگ قرمز تا بنفش می باشد. ( 700-400 نانومتر)
    • امواج مادون قرمز دارای طول موج بلندی هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند. (100-1 میکرومتر،6-^10 متر= 1میکرومتر)
    • ماکروویو نیز دارای طول موج در حدود 1/0 تا 1 میلیمتر می باشد.
    • امواج رادیویی نیز از طول موج 1 سانتیمتر تا 1 کیلومتر گسترده اند.

    رابطه ی طول موج و فرکانس :
    • سرعت نور همواره ثابت است و حدوداً برابر 8^10*3 متر بر ثانیه است.
    • حاصلضرب فرکانس یک موج نوری در طول موج برابر سرعت نور خواهد بود : lf = C

    تشعشعات گرمایی :
    • تمامی اشیاء وابسته به دمایشان ، از خود نور متصاعد می کنند.
    • قانون واین: جسم هرچه گرمتر، تشعشعاتش آبی تر خواهد گشت.
    • طول موج با دما رابطه ی عکس دارد : اگر دما 10 برابر شود ، طول موج 10/1 برابر خواهد شد.

    خطوط نشر:
    • یک گاز در دمای بالا دارای طیف نوری منتشر شده یکسان با جامد ات یا مایعات گرم نیست.
    • نوری که یک گاز در دمای بالا منتشر می کند به تعداد کم و معینی طول موج به نام خطوط انتشار محدود است.
    • مهمترین خط مرئی ، قرمز رنگ است که Ha نام دارد و مربوط به گاز هیدروژن است.

    خطوط جذب :
    • وقتی نور از یک گاز سرد عبور می کند ، گاز همان خطوطی را که در حالت گرم ممکن بود متصاعد کند؛ جذب خواهد کرد.
    • بنابراین طیف نور خطوط مشکی خواهد داشت که نشانگر دما و نوع عنصر می باشد.

    خطوط مولکولی :
    • مولکولها از خطوط نزدیک به هم تشکیل گروه می دهند.
    • خصوصیات خطوط نشر و جذب برای مولکولها نیز وجود دارد.

    تعدادی از نمونه های زیبا از رنگهای موجود در طبیعت :

    بال یک پروانه : [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    یک باکتری درون پیتزای سرد : [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]



    منابع
    سایتهای :
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    کتاب : Concise Encyclopedia Of Physics

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

  6. #6
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    نقل قول نوشته اصلی توسط SadafG

    قسمت دوم:
    همانطور که در قسمت قبل گفتیم امواج الکترومغناطیس به نور محدود نمی شوند .قبل از اینکه به مفاهیم دیگرِِِ مرتبط با نور مرئی بپردازیم ، توضیحاتی راجع به دیگر امواج الکترومغناطیسی و کاربردهاشون که گسترده هم هست بخونیم. از امواج رادیویی شرووع می کنم.

    مختصری از امواج رادیویی و تقسیم بندی باند ها و فرکانس ها

    امروزه و در عصر پيشرفت تكنولوژي، كاربرد و استفاده از طيفهاي فركانسي و امواج راديويي در حال گسترش روزافزون است. مهمترين مزیت اين فناوري كاهش حجم اتصالات و وسايل رابط همچون سيمها و كابلها هستند كه در نتيجه موجب كاهش چشمگير هزينهها ميگردند. به طوري كه روابط بدون سيم جايگزين مطمئن آنها ميشوند.

    ارتباطات به وسيله امواج راديويي، برپايه قوانين فيزيك و انرژي امواج الكترومغناطيسي استوار است. بدين منظور برخي مفاهيم اوليه مربوط به اين موضوع را به اجمال از نظر ميگذرانيم.

    * همه ما تاكنون عباراتي نظير UHF, VHF, AM, FM و ... را شنيدهايم. فضاي اطراف ما آكنده از امواج راديويي است كه در تمام جهات در حال انتشار و عبور و مرور ميباشند. اصولا يك موج راديويي يك موج الكترومغناطيسي ميباشد كه معمولا توسط آنتن منتشر ميگردد. امواج راديويي داراي فركانسهاي مختلفي هستند، كه برحسب كاربري مطابق با استانداردهايي تقسيمبندي شدهاند. در آمريكا FCC كميته ملي ارتباطات مسئوليت مديريت و تصميمگيري در مورد تخصيص طيفهاي فركانسي و صدور مجوز و يا تعيين استانداردها را برعهده دارد. ([برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] )

    امواج راديويي در هوا با سرعتي نزديك به سرعت نور انتقال مييابند. اين امر يكي از مهمترين مزاياي اين فناوري ميباشد كه نقش بسزايي در تسريع ارتباط به عهده دارد.

    واحد اندازه گيري فركانس راديويي hertz "هرتز" يا "سيكل بر ثانيه" است و براي فركانسهاي بزرگتر، جهت خواندن و نوشتن از عباراتي مانند KHz "كيلوهرتز"، MHz "مگا هرتز" و ... استفاده ميشود. در جدول تقسيم بندي فركانسها برحسب واحد آمده است.

    امواج راديويي داراي فركانسها و باندهاي مختلفي هستنتد، به وسيله يك گيرنده مخصوص راديويي شما ميتوانيد، امواج مربوط به همان گيرنده را دريافت نماييد. براي مثال زماني كه شما مشغول گوش دادن به يك ايستگاه راديويي هستيد، گوينده فركانس 91.5 MHz و باند FM را اعلام ميكند. راديوي FM شما تنها ميتواند گستره فركانسي تخصيص يافته مربوط به خود را دريافت نمايد.

    Wavelength يا طول موج يك سيگنال الكترومغناطيسي با فركانس يا بسامد آن رابطه معكوس دارد، بدين معني كه بالاترين فركانس كوتاه ترين طول موج را دارا ميباشد. در كل سيگنالهاي با طول موجهاي بلند تر مسافت بيشتري را ميپيمايند و از قابليت نفوذ بهتري در ميان اجسام در برابر سيگنالهاي داراي طول موج كوتاه برخوردارند.

    مخفف باندها ------------------- گستره فرکانس ---------------- تقسيمات -------------------- نمادها

    VLF ---------------------------- امواج 10هزار متری----------3تا30 کیلو هرتز ------------------b.mam
    LF -------------------------------امواج کیلو متری -----------30 تا 300 کیلو هرتز-----------------b.km
    FM ----------------------------- امواج هکتا متری ------------300 تا 3000 کیلو هرتز ------------b.hm
    HF ------------------------------امواج دکامتری ---------------3 تا 30 مگا هرتز -----------------b.dam
    VHF ---------------------------- امواج متری ------------------ 30 تا 300 مگاهرتز -----------------b.m
    UHF ---------------------------- امواج دسی متری------------300 تا 3000 مگاهرتز-------------b.dm
    SHF----------------------------امواج سانتی متری ------------3 تا 30 گیگاهرتز ------------------b.cm
    EHF -------------------------- امواج میلی متری --------------30 تا 300 گیگاهرتز ---------------b.mm
    -------------------------------- امواج دسی میلیمتری ---------300 تا 3000 گیگاهرتز


    دردسته بندی امواجی که قبلا ذکر شد هر گروه کاربردهای خاص خود را دارد در زیر برخی از آنها آمده است :

    ۱-متحرک هوانوردی،۲-ناوبری رادیویی،۳- آماتور،۴-آماتور ماهواره ای،۵-پخش همگانی صدا،۶- متحرک خشکی،۷-متحرک دریایی،۸- هواشناسی ماهواره ای،۹-تعیین موقعیت رادیویی و ماهواره ای،۱۰-تحقیقات فضایی،۱۱-پخش تصاویر تلویزیونی و غیره... که خود نیز دارای دسته بندی هستند.

    يک موج راديويي يک موج الکترومغناطيسي است که ميتواند بوسيله يک آنتن انتشار يابدوهمانطور که ميدانيد امواج راديويي فرکانسهاي متفاوتی دارند يکي از سوالهاي ابتدايي شما ممکن است اين باشد که چرا برخي از امواج و فرکانسهايي که حتي بر روي يک باند مشترک منتشر مي شوندمثلا باند "F M" چرا بوسيله راديوهاي گيرنده خانگي قابل دريافت نمي باشند؟
    پاسخ اين است که گيرنده خانگي شما فقط ميتواند باندهاوفرکانسهايي را که کارخانه سازنده از پيش براي آن تعيين کرده و مثلا براي موج FM بين 88 megahertz تا 108 megahertz می باشد را دريافت نمايد.

    در زير بخشي از كاربردهاي اين امواج با ذكر محدوده فركانسي آمده است:

    راديوهاي AM از 535 کیلو هرتز تا 1.7MHz

    راديوهاي موج كوتاه: 509 MHz تا 26.1 MHz

    راديوهاي باند شهري: 26.96MHz تا 27.41MHz

    راديوهايFM از 88 تا 108MHz

    و برخي تقسيمات جزئيتر عبارتند از:

    سيستمهاي دزدگير، دربازكن بدون سيم پاركينگ و ... : در حدود 40MHz

    تلفنهاي بدون سيم متداول: در حدود 40 MHz الي 50 MHz

    هواپيماهاي مدل كنترلي: در حدود72MHz

    ماشينهاي اسباببازي راديو كنترلي: درحدود 75MHz

    گردنبند رديابي حيوانات: 215MHz الي 220MHz

    تلفنهاي سلولي (مانند موبايل):824MHz الي 849MHz

    تلفنهاي جديد بدون سيم: در حدود 900MHz

    سيستمهاي موقعيتياب ماهوارهاي: 1.227 MHz الي 1.577 MHz.

    اگر تمامی موارد بالا را شرح دهم ، مطلب خیلی طولانی میشود به همین دلیل به توضیح 2 مورد شناخته شده زیر بسنده می کنم:

    [align=center] سیستم موقعیت یاب ماهواره ای، GPS [/align]

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    تاريخ مسيريابي قدمتي برابر با تاريخ تمدن بشر دارد. از همان روزهايي كه انسانها جهت تهيه غذا از محل زيستگاه خود (جنگل يا غارها) خارج شدند. نياز به وسيلهاي داشتند كه مسير را به آنها نشان دهد، برعكس بعضي از پرندگان و حيوانات كه بطور غريزي مسير خود را مشخص مينمايند، انسانها داراي چنين غريزهاي نيستند و هميشه نياز به وسيله و ابزاري دارند كه مسير را برايشان مشخص نمايد. در آغاز شروع مسافرت با كشتي اين مسافرتها منحصراً يا در امتداد رودخانهها و يا موازي با ساحل انجام ميگرفت و از علائم مشخص جهت راهنمايي استفاده ميگرديد.

    كلمه Navigation از دو كلمه لاتين به معني كشتي (Ship) و حركت (Move) گرفته شده است و اساساً به معني پيدا نمودن مسير در دريا ميباشد. اما بعدها با شروع مسافرت در فضا و خشكي اين كلمه به مفهوم مسيريابي در هوا، خشكي و دريا بكار برده شد. مسيريابي اوليه توسط اجرام سماوي و قطبنماهاي مغناطيسي انجام ميگرديد، با پيشرفت عدم و تكنولوژي امروزه از سيستمهاي پيشرفته ماهوارهاي استفاده ميشود. ماهوارههاي مسيرياب قادر به مشخص نمودن طول و عرض جغرافيايي، ارتفاع از سطح دريا، سرعت، فاصله و زمان با دقت بسيار بالا ميباشند.

    NAVSTAR يكي از سيستمهاي ماهوارهاي مسيرياب ميباشد كه اين اطلاعات را در اختيار قرار ميدهد. اين سيستم دقتي در 15 متر را دارا ميباشد. سيستم NAVSTAR جايگزين سيستم سري TRANSCT گرديد كه اطلاعات مسيريابي را جهت استفادههاي نظامي و كاربردهاي غيرنظامي و مشخص تهيه مينمود. خصوصاً براي دريانوردي. يكي از مهمترين سيستمهاي مسيرياب ماهوارهاي سيستم GPS ميباشد كه در ذيل توضيح داده ميشود.

    فضا، كاربر، كنترل( Space , User , Control )
    سيستم GPS شامل 3 بخش، فضا، كنترل و كاربري ميباشد. بخش فضايي شامل آرايش ماهوارهها در فضا با (Constellation) ميباشد. اولين سري اين ماهوارهها در سال 1978 در مدار قرار داده شد. و در سال 1986 توسعه و تكميل آرايش ماهوارهاي سيستم GPS به علت جلوگيري از خطرات ناشي از عدم مسيريابي انجام پذيرفت. در فوريه 1989 آرايش ماهوارهاي سيستم GPS با 24 يا تعداد بيشتري ماهواره در مدار كامل و فعال گرديد. سيستم كنترل توسط ارتش آمريكا انجام ميگيرد كه رديابي و نگهداري آنها را در مدار كنترل مينمايد.
    بخش كاربرها، شامل كاربرهاي نظامي و شخصي هر دو ميباشد. كاربرهاي نظامي از سيستم GPS به عنوان، مسيريابي، شناسايي، و سيستم هدايت موشكي استفاده مينمايند و كاربرهاي شخصي هم ميتوانند همانند نظاميها و براساس نياز از اين سيستم استفاده كنند.

    بخش فضايي( Space Segment )
    ماهوارههاي GPS در حدود 900 kg وزن و 5 متر با نيلهاي خورشيدي طول دارند. عمر مفيد اين ماهوارهها براي5/7 سال طراحي شده است اما اغلب مدت زمان بيشتري در مدار مورد استفاده قرار ميگيرند. پنلهاي خورشيدي نيروي اوليه را تهيه مينمايند و نيروي (تغذيه) ثانويه توسط باطريهاي Nicod تأمين ميشود. در هر ماهواره چهار ساعت (Clock) اتمي فوقالعاده دقيق نصب گرديده است. در سپتامبر 2001 تعداد ماهوارههاي مورد استفاده در مدار 27 عدد بوده است.

    مدارات ماهوارهها( Satellite orbits )

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]
    شامل 6 مدار با فاصله 60 درجه و در هر مدار 4 ماهواره وجود دارد و اين امكان را فراهم ميسازد كه با وجود اشكال و خرابي 2 ماهواره در هر مدار سيستم كار نرمال خود را انجام دهد. هر سطح مداري شيبي برابر با 55 درجه با سطح مدار استوايي دارد. ارتفاع زياد مدار (km 20000) باعث ثابت ماندن ماهوارهها در مدارشان ميشود. همچنين ارتفاع زياد ماهواره باعث پوشش منطقه وسيعي در روي زمين ميشود.
    ماهوارههاي GPS هر نقطه در روي زمين را 2 بار در روز پوشش ميدهند (از هر نقطه در روي زمين دوبار در روز ميگذرند).

    سيگنالهاي ماهواره( Satellite Signals )
    هر ماهواره يك سيگنال مسيريابي كه شامل عناصر مداري، وضعيت ساعت (Clock)، زمان سيستم و وضعيت پيامها ميباشد را ارسال مينمايد. به علاوه يك تقويم نجومي (almanac) تهيه ميشود كه اطلاعات (تقريبي) را براي هر ماهواره فعال ارسال نمايد. سيگنالهاي راديويي با سرعت نور منتشر ميشوند. سيصد هزار كيلومتر در ثانيه، مدت زمان 06/0 ثانيه طول ميكشد كه سيگنال ارسالي از ماهواره GPS به زمين برسد. اين سيگنالها با قدرت كم (حدود 300 تا 350 وات در طيف مايكروويو) ارسال ميگردند.

    كد C/A (Coarse A qwsition Cood) براي استفاده كاربرهاي شخصي در دسترس ميباشد و به عنوان (SPS) (Standard Positining Service) مسيريابي استاندارد. PPS يا Precise Positioning Service سرويس مكان يابي دقيق كه منحصراً در دسترس كاربرهاي نظامي و كاربرهاي مجاز ميباشد. سيگنالهاي ماهواره به خط مستقيم جهت رسيدن و استفاده گيرندههاي GPS نيازدارند. درخت، ساختمان، كوه و حتي دست و يا بدن ميتواند سيگنالهاي ماهوارهها را بلوكه نمايد.

    تقويم نجومي يا Almanac شامل اطلاعاتي راجع به مدارات 24 ماهواره ميباشد. يك گيرنده GPS از تقويم نجومي كه در پيامهاي ديتاي ماهواره وجود دارد براي موقعيت هر ماهوارهاي كه رديابي ميكند استفاده مينمايد. نرم افزار mission planning براي تهيه گراف و موقعيت ماهوارههاي قابل رؤيت و بهترين زمان بررسي در منطقه مخصوص، از تقويم نجومي استفاده مينمايد. تقويم نجومي براي مدت 30 روز معتبر ميباشد، اما هر بار كه گيرنده GPS روشن ميشود بطور اتوماتيك تقويم نجومي را دريافت ميكند (در مدت زمان 15 دقيقه). استفاده از تقويم نجومي به روز يا up-to-date براي استفاده از ماهوارههايي كه در ديد گيرندههاي GPS قرار ميگيرند بسيار مهم ميباشد.

    بخش كنترل Control Segment
    بخش كنترل شامل پنج ايستگاه مونيتور در اقصا نقاط جهان شامل هاوايي، كواجالين، جزيره اسنشن، ديوگوگارسيا و كلورادو ميباشد. ايستگاه (MCS) يا مركز كنترل در كلورادو قرار دارد. ايستگاههاي مونيتور، ماهوارهاي در معرض ديد را رديابي مينمايد و اطلاعات فاصله را جمعآوري و اين اطلاعات را در ايستگاه MCS تجزيه و تحليل و سپس مدارات ماهوارهها را مشخص مينمايد و پيامهاي هر ماهواره مكانياب را به روز مينمايد. اطلاعات به روز شده از طريق آنتنهاي زميني به ماهوارهها ارسال ميگردد. ماهوارههاي GPS 1- پيامهاي اطلاعاتي ماهواره (موقعيت و زمان) 2- تقويم نجومي 3- اصلاح مداري را كه از ايستگاه MCS دريافت مينمايند، ارسال ميكنند و گيرندههاي GPS از تمامي اين اطلاعات جهت محاسبه موقعيت استفاده مينماييد.

    بخش كاربري User Segment
    بخش كاربري شامل گيرندههاي GPS ميباشد كه موقعيت محل، سرعت و زمان دقيق را در همه جاي دنيا مشخص مينمايد. كاربردهاي GPS تقريباً در تمامي زمينهها، از حمل و نقل و كنترل منابع طبيعي و كشاورزي وجود دارد. بعنوان مثال:
    - استفاده از GPS براي هدايت هليكوپترها و مشخص نمودن محلهاي مورد نظر، خصوصاً در عمليات نجات آسيبديدگان.
    - استفاده از GPS جهت تهيه نقشههاي كشاورزي.
    - استفاده از GPS در مسيريابي هواپيماها و يا علامت گذاري مناطقي كه بايد سمپاشي شود.
    - استفاده از GPS براي دريانوردي.
    - استفاده از GPS براي مسيريابي در جنگلها.
    - تركيبي از GPS/GIS جهت پيدا نمودن سريعترين مسير به مقصد استفاده ميشود. حتي از GPS براي تحويل ساندويچ و پيتزا به منازل استفاده ميگردد.

    طريقه كار GPS چگونه است؟
    از اندازهگيري فاصله بين گيرنده و ماهواره استفاده مينماييم. ماهوارهها در نقاط مشخصي ميباشند و گيرندههاي GPS در روي زمين و منطقه ناشناختهاي هستند. امواج راديويي با سرعت نور حركت ميكنند. با ضرب زمان حركت سيگنال از ماهواره تا گيرنده GPS درkm/s 300000 فاصله ي بين ماهواره و گيرنده مشخص ميشود. اگر ما از محل 4 ماهواره اطلاع داشته باشيم و مقدار فاصله آنها از گيرنده مشخص گردد، در يك فضاي 3 بعدي ميتوان محل خود را محاسبه نمود.
    12000 مايل شعاع كرهاي ميباشد كه مركز آن ماهواره است (پترن ماهوارهها كروي و فاصله آنها تا زمين 12000 مايل است) محل يا موقعيت ما ميتواند هر جاي در روي اين كره باشد. اندازهگيري دوم (ماهواره دومي)، سطح تقاطع دو كره يك دايره است بنابراين حالا ميدانيم كه محل ما جايي روي دايره است.
    اندازه گيري سوم، 3 كره يكديگر را فقط در 2 نقطه قطع ميكند. يكي از دو نقطه به عنوان غيرقابل قبول حذف ميشود. كامپيوترها در داخل گيرندههاي GPS روشها و تكنيكهاي مختلفي براي مشخص نمودن نقطه صحيح از نقطه غيرقابل قبول دارند.

    اندازهگيري چهارم، Offset زماني اختلاف بين همزماني Clock ماهواره و Clock گيرنده ميباشد. نصب ساعتهاي اتمي در گيرندههاي GPS باعث گراني بيش از حد آنها ميشود، در گيرندهها از ساعتهاي دقيق كوارتز استفاده ميشود. اندازهگيري چهارم مقدار اين Offset را جبران مينمايد و نقطه صحيح را پيدا خواهد نمود. GPS سرعت را نيز اندازهگيري ميكند كه براي مسيريابي بسيار مهم است.

    خطاهاي GPS
    مدت زمان عبور سيگنالها از لايههاي يونسفروتروپسفر متغير ميباشد. وجود نويز باعث خطا يا تداخل در گيرنده ميشود. خطاهاي موقعيت مداري ممكن است در پارامترهاي ديتا وجود داشته باشد. پارامترهاي ماهواره بطور خلاصه سيستمي از موقعيتهاي ماهواره GPS در حوزه زمان ميباشد. اين اطلاعات مشخص ميكنند كه ماهواره در كجا و در چه موقع در هر نقطهاي بايد باشد. تغييرات بسيار كمي در ساعتهاي اتمي خطاهاي زيادي را باعث ميشود. خطاي يك نانو ثانيهاي در گيرندههاي GPS در روي زمين 3/0 متر در محاسبه مكان خطا ايجاد مينمايد. عبور چند مسير سيگنال، محل ماهوارهها در فضا و SA باعث خط مي گردند.
    عبور چند مسير سيگنال يا Multipath پديدهاي ميباشد كه آنتنهاي گيرنده سيگنال را از دو مسير يا بيشتر دريافت ميكند. اختلاف مسيري كه سيگنالها طي مينمايند باعث تداخل اين سيگنالها در آنتن گيرنده ميگردد و باعث خطا ميشود. پيكربندي يا محل ماهوارهها در فضا ميتواند بر دقت مكانيابي ماهواره تاثير گذارد. GDOP يك اندازهگيري از كيفيت پيكربندي ماهواره ميباشد و اشاره به اين موضوع دارد كه ماهوارههادر فضا با يكديگر در ارتباط هستند.
    SA يا Selective Avalibi lity خطاهاي پارامتري و Clock مصنوعي را نشان ميدهد و باعث خطاي عمومي اندازهگيري از 70 الي 100 مترميشود. SA در چهارم جولاي 1991 فعال و در يكم مي 2000 خاموش گرديد. خاموش نمودن SA باعث بالارفتن دقت اندازهگيري و در نتيجه ايجاد كاربردهاي جديد براي GPS و ارتقاء سطح زندگي مردم در اقصاء نقاط جهان ميشود. توسعه تكنولوژي جديد اين امكان را ميدهد در مناطقي دقت GPS را كاهش دهند. ضمن اينكه اين كاهش در نقاط ديگر دنيا غير ضروري ميباشد

    [align=center]RFID[/align]

    شاید بتوان گفت فناوری RFID (تعیین هویت با فرکانس رادیویی)از اولین کاربردهای امواج رادیویی بوده است.

    در حالت کلی RFID تعیین هویت با فرکانس رادیویی به این معنی است که یک شی یا شخصی را با استفاده از ارسال فرکانس رادیویی تعیین هویت کنیم. این تکنولوژی می تواند برای تعیین هویت، پیگیری، مرتب کردن، پیدا کردن بخش های متنوع و وسیعی از اشیا بکار رود.و در شکل های متعدید مانند کارت هوشمند، تگ ها، برچسب ها ساعتها، و حتی وسایل کمکی در تلفن همراه به چشم می خورد. فرکانس ارتباطی مورد استفاده بستگی به وسعت کاربرد دارد.

    کاربردهای RFID:
    امروزه کاربردهای RFID در جای جای زندگی دیده می شود. هم در زندگی روزمره مردم و هم در صنعت. کاربردهای بسیاری را می توان برای آن برشمرد که البته روز به روز در حال پیشرفت و گسترش است. به طور ساده می توان گفت RFID در هر جایی که مفهومی به عنوان شناسایی مطرح باشد اعم از شناسایی انسانها، حیوانات و کالاها می تواند به کار رود. بطور مثال کالاهایی که در یک انبار قرار دارند. با نصب تگ های RFID روی آنها، مشخصات کالا را اعم از نوع، کارخانه تولید، تاریخ تولید، تاریخ انقضا(برای کالاهای تاریخ مصرف دار)، وزن و ... قرار داد و نیز ورود و خروج کالا را کنترل کرد. در ادامه چند مورد از کاربردهای RFID که بسیار متداول شده و اکنون در سطح جهان بطور معمول بهره برداری می شود خواهد آمد: 1- گذرنامه 2- پرداخت هزینه حمل و نقل 3- ردیابی کالاها 4- خودرو 5- نصب روی انسان 6- کتابخانه و ...



    گذرنامه:
    اولین گذرنامه RFID (e-passport) در سال 1998 در مالزی بکار رفت که اطلاعات مسافرت ها(زمان، تاریخ، مکان) در هنگام ورود و خروج به کشور را مشخص می کرد. در گذرنامه های جدید عکس و اطلاعات شخصی نیز ذخیره می شوند.

    کاربرد این نوع گذرنامه ها روز به روز بیشتر می شود. بوطری که در آمریکا در سال 2005 حدود 10 میلیون گذرنامه صادر شد و این عدد تا سال 2006 به 13 میلیون افزایش یافت. کشورهای اروپایی اکنون این مورد را سرلوحه اساسی ترین کارهای خود قرار داده اند و خود را موظف کرده اند که برای همه چنین گذرنامه هایی صادر کنند. عدم جعل این نوع گذرنامه ها و نیز اطلاعات جامع و کاملی که می توان از سفرهای فرد در آن ذخیره کرد از مزایای بسیار خوب آن است. دیگر اینکه محدودیت تعداد صفحات گذرنامه های سنتی را ندارد و نیز تمامی اعمال مربوط به آن می تواند توسط رایانه انجام شود اعم از تمدید گذرنامه و یا صدور ویزا و ... .


    پرداخت هزینه حمل و نقل:
    پرداخت هزینه حمل و نقل که کاربرد آن را در مترو ایران نیز می توان مشاده کرد در سال 1995 در فرانسه در تمامی شهرها و بعدتر در تمامی اروپا رواج پیدا کرد. می توان به عنوان نمونه به کارتهای T-money در سئول و شهرهای اطراف برای ترانزیت عمومی اشاره کرد.

    در سال 2001 در ژاپن برای حمل و نقل ریلی از Felica استفاده شد که شرکت سونی تهیه کرده بود. از این فناوری امروزه در تمامی متروهای دنیا استفاده می شود. سهولت در پرداخت هزینه حمل و نقل، راحتی شارژ کارت ها، عدم احتیاج به تشکیل صف های طویل برای خرید بلیت و نیز احتیاج کم به حمل و نقل پول از مزایای این نوع کارت هاست.


    ردیابی کالا:
    اولین بار آژانس Canadian Cattle Identification بجای بارکدها از RFID ها استفاده کرد. درآمریکا، دامداران برای ردیابی رمه ها و گله ها از RFID استفاده کردند. بدین ترتیب گله ها و رمه ها از هم قابل تفکیک بود و صاحب هر یک مشخص بودند و نیز اطلاعات حیوانات روی آنها موجود بود. از RFID های UHF در تجارت کالاها در حمل و نقل با کشتی و قطار استفاده می شود و بدین صورت محل دقیق بار برای صاحب آن در هر لحظه مشخص می گردد. صاحبان کالا می توانند کالاهای خود را ردیابی کنند.

    در فروشگاه ها برای اجناسی از قبیل کتاب، لباس و ... از RFID استفاده می شود که مشخصات کالا را در بردارد و نیز از دزدیده شدن و خروج غیر متعارف آنها از مغازه جلوگیری می شود. رد یابی چمدان و بار مسافران هوایی یکی دیگر از کاربردها است که مخصوصا با تعتد سفرهای هوایی و حجم زیاد چمدانها و بارها و احتمال بالای گم شدن آنها در پروازهای مختلف بسیار سودمند است.

    خودرو:
    از سال 1990 برای باز شدن درها و روشن شدن ماشین بکار رفت. از مزایای کاربرد RFID در این مورد جلوگیری از سرقت ماشین است. برای استفاده از ماشین های کرایه ای و پرداخت هزینه آنها نیز از RFID استفاده می شود و این امکان را می دهد که به ماشین های کرایه ای راحت تر دسترسی داشته باشند و نیز پرداخت هزینه آنها بصورت رایانه ای و خودکار صورت گیرد.

    شرکت ماشین سازی تویوتا از 2004 برای راه اندازی ماشین ها از Smart Key/Smart Start استفاده کرد ککه از فناوری RFID بهره می برند. بعدتر هوندا و فورد نیز از او تبعیت کردند.

    نصب روی انسان:
    اولین بار بصورت آزمایشی در حیوانات به کار رفت. سپس در سال 1998 یک پروفسور بریتانیایی بر روی انسان آزمایش کرد که موفقیت آمیز بود.
    در نایت کلاب های بارسلونا و روتردام برای مشتریان VIP بر روی آنها نصب شد تا افراد خاصی که دارای این تگ ها هستن فقط اجازه ورود به آن را داشته باشند و بتوانند سفارش نوشیدنی بدهند. در 2004، Mexican Attorney General's office بر روی 18 نفر از اعضای خود برای کنترل دسترسی به اتاق اطلاعات محرمانه نصب شد. روی این 18 نفر تگ هایی نصب شد که به آنها اجازه می داد تا وارد اتاق محرمانه شده و از اطلاعات آن استفاده کنند.

    کتابخانه:
    بر روی کتاب ها، میکرو فیلم ها، فیلم ها، CDها، DVDها و ... در کتابخانه ها به کار می رود که از خروج غیر قانونی آنها از کتابخانه جلوگیری شود. و نیز اطلاعات امانت گیرنده و تاریخ امانت و اطلاعات مربوطه روی آن قرار می گیرد.


    RFID چگونه کار می کند؟
    سیستم های RFID:
    در یک سیستم معمول TAG ها به اشیا متصل شده اند. هر تگ دارای میزان مشخصی از حافظه داخلی است (EPROM) که اطلاعاتی راجع به اشیاء ذخیره کند. همچنین شماره سریال منحصر به فرد آن و یا در بعضی موارد جزییات بیشتری شامل تاریخ ساخت و ترکیبات جنس تولید شده نیز در حافظه ذخیره می شود. وقتی که این تگ ها از میان یک میدان تشکیل شده بوسیله خواننده عبور داده می شوند. اطلاعات خود را به خواننده ارسال می کنند. که بدین ترتیب شی تعیین هویت می شود تا اخیراً تمرکز روی تکنولوژی RFID عمدتاً روی tag ها و خواننده هایی بود که در سیستم هایی که با حجم اطلاعات پایین درگیر بودند کار می کردند. اکنون با توجه به تغییرات RFID در زنجیره تامین انتظار آن می رود که حجم وسیعی از اطلاعات ایجاد شود که باید فیلتر شده و راهی پس زمینه IT شوند. برای حل این موضوع کمپانی ها بسته های نرم افزاری ویژه ای را به نام Savant که به عنوان بافر بین سیستم RFID و پس زمینه فناوری اطلاعات عمل می کنند، توسعه داده اند. Savant ها در صنعت فناوری اطلاعات سخت افزار به شمار می روند.



    RFID در ایران:
    در این قسمت به بررسی وضعیت موجود در داخل و راهکارهای پیشنهادی در این زمینه می پردازیم. 1- طرح آزمایشی مدیریت ناوگان ریلی راه آهن 2- طرح پیشنهادی ردیابی داروهای با ارزش و کمیاب 3- طرح پیشنهادی توسعه فناوری اطلاعات در هویت ملی ( تفاهم )

    طرح آزمایشی مدیریت ناوگان ریلی راه آهن:
    مطالعات این طرح با مشارکت گروههای تخصصی از جهاد دانشگاهی صنعتی شریف شرکت مهندسین مشاور مترا دفتر آمار و خدمات راه آهن و با حمایت وزارت راه و ترابری در سالهای 81 – 84 صورت گرفته است. • مزایای اجرای طرح در یک نگاه اجمالی به شرح ذیل است :
    o حذف روش دستی ثبت اطلاعات و در نتیجه کاهش خطا
    o ارسال سریع و به هنگام اطلاعات مرتبط با ورود و خروج قطار در هر ایستگاه
    o آگاهی از وضعیت قطارها در هر ایستگاه و ایستگاههای بعدی به لحاظ آرایش واگن ها.
    o اطلاع از آخرین وضعیت واگن ها o در اختیار قرار دادن اطلاعات لحظه به لحظه از مکان با به مشتری
    o دسترسی به اطلاعات به هنگام برای تعمیر و نگهداری لوکوموتیوها واگن ها و خطوط.
    o کسب اطلاع و پیگیری سریع توقف های نا خواسته ناوگان در ایستگاهها.

    این طرح به صورت آزمایشی در حد فاصل مجتمع فولاد مبارکه و معادن گل گهر در 8 ایستگاه اجرا شد. که بدین منظور 1200 واگن برچسب گذاری شدند. در شکل ذیل نقشه کلی طرح قابل مشاهده است.


    طرح پیشنهادی ردیابی داروهای با ارزش و کمیاب:
    هدف از این طرح جلوگیری از قاچاق و خرید و فروش غیر قانونی داروهای خاص در سطح کشور می باشد.

    چگونگی اجرای آن بدین صورت است که با نصب برچسب بر روی دارو به صورت پلمپ متناسب با نوع آن و نصب آنتن و قرائت گر در نقاط مشخص آمار کل در این نقاط بررسی می شود و در صورت عدم ثطبیق با با تعداد اولیه مشخص می شود که به آنها دسترسی غیر مجاز شده است. ایجاد یک پایگاه مرکزی برای ردیابی و بررسی موارد غیر مجاز از دیگر مفاد این طرح است.

    طرح پیشنهادی تفاهم:
    هدف از این طرح ایجاد یک بسته داده ای متمرکز از اطلاعات شخصی هر فرد در جنبه های مختلف در غالب یک کارت شناسایی ملی هوشمند و استفاده تعریف شده سازمانها و ارگانهای مختلف ازاطلاعات مرتبط با آنها در مراجعات اشخاص حقیقی به آنها است. که با استفاده از آن سرعت و دقت انجام فرآیندهای اداری بسیار افزایش می یابد.

    کاربردها : - جایگزین شناسنامه در موارد خاص مثل انتخابات یا امور محضری و دفتری. - جایگزین گواهی نامه رانندگی و امکان جریمه فرد به جای ماشین. - استفاده به عنوان کارت اعتباری که به صورت واحد در نقاط خرید قابل استفاده باشد. - ثبت اطلاعات اقتصادی افراد حقیقی شامل دارایی و املاک و ... - امکان ثبت ورود و خروج افراد در مکانهای خاص. - کنترل تعداد افراد در اماکن خاص بر حسب ظرفیت. - انجام فرآیندهای دولتی مربوط به شخص حقیقی در سازمانهای مختلف با تعریف دسترسی مجاز.

    به نظر می رسد این طرح یگ گام عملیاتی در جهت تحقق دولت الکترونیک با توجه به زیر ساختهای موجود در کشور باشد و برای اجرایی شدن و فرآگیر شدن آن تعریف یک نهاد یا سازمان دولتی به عنوان متصدی اصلی کار ضرورت دارد و همچنین بحث های مربوط به فرهنگ استفاده از فن آوری نیز باید در آن لحاظ شود. البته چالش بزرگ این طرح موضوع امنیت است که با توجه به تجمیع اطلاعات شخصی افراد از اهمیت بالایی برخوردار است.


    منابع (با کمی دخل و تصرف ) :

    ماهنامه دنیای مخابرات و ارتباطات، شماره 1
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

  7. #7
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    نقل قول نوشته اصلی توسط SadafG

    قسمت سوم

    بعد از امواج رادیویی به محدوده ی امواج ماکرو یا ماکروویو می رسیم که به نوع دیگری در زندگی امروزه ی بشر اثرگذار است.
    این امواج علاوه بر خواص ویژه ای که دارند دارای توان های کاملاً متفاوتی هم می باشند . ضمن اینکه کاملاً قابل کنترل و تمرکز نیز هستند.

    تاريخچه ماكرويو

    به طور کلی وجود امواج الکترو مغناطیس که ماکروویو نیز در این طیف قرار دارد، توسط جیمز کلرک ماکسول به وسیله ی معادلات ماکسول که بعداً به طور مفصل راجع بهشون توضیح می دهم ، در سال 1864 پیش بینی شد. هانریش هرتز اولین کسی بود که در سال 1888 بوسیله ی ساخت دستگاهی امواج ماکرو در محدوده UHF را تولید و کشف کرد.
    امواج ماکرو قسمتی از امواج الکترومغناطیس هستنهد که همانطور که در قسمت اول نشان داده شد، دارای طول موج کمتر از 1متر و بیش از 1 میلیمتر با فرکانس 300 مگاهرتز تا 300 گیگاهرتز می باشند. در مقالات IEEE طول موجهای میلیمتری مابین 110 تا 300 گیگاهرتز و در رادارهای نظامی 30 تا 300 گیگاهرتز تعریف شده است.

    محدوده فرکانس:
    امواج ماکرو به صورت زیر تقسیم بندی می شوند :
    • UHF( Ultra High Frequency) : 3/0 تا 3 گیگاهرتز
    • SHF( Super High Frequency) : 3 تا 30 گیگاهرتز
    • EHF( Extremely High Frequency) :30 تا 300 گیگاهرتز


    بعد ها در سال 1946 ، دكتر Pency Spencer حين اتمام يك پروژه تحقيقاتي مربوط به رادار چيز عجيبي مشاهده كرد. او در حال آزمايش يك لوله توليد امواج الكترومغناطیس، مشاهده كرد كه آبنباتي در دماي معمولي كاملاً آب شده است.
    اين موضوع باعث شد كه دكتر اسپنسر، آزمايش ديگري تدارك ببيند. اسپنسر به بيرون آزمايشگاه رفت و مقداري دانه ذرت تهيه كرد، سپس آنها را در مجاورت لوله توليد امواج قرار داد و كمي از آن فاصله گرفت. آنچه مشاهده كرد واقعاً عجيب بود دانه هاي ذرت بلافاصله به هوا پريدند و با سر و صداي زياد به ذرت بوداده تبديل شدند. اسپنسر كه به شدت به وجد آمده بود، كشف خود را به همكارانش خبر داد. ساعتي بعد، اين محققين كنجكاو دور لوله امواج الكترومغناطیس جمع شدند و تخم مرغي را نزديك آن قراردادند، درست همانند وقتي كه تخم مرغ آب پز مي شود اما سريعتر از آن، تخم مرغ پخت و پس از شكاف برداشتن پوسته آن، محتويات آن بيرون ريخت. خوب! اگر تخم مرغ با اين سرعت پخته مي شود، چرا ديگر غذاها نپزند؟ آزمايشها يكي پس از ديگري شروع شد. اسپنسر يك محفظه فلزي تهيه كرد كه بعدها همان آون مايكروفر را بوجود آورد. در نتيجه اين كار، انرژي توليد شده در محفظه به سادگي از دست نمي رفت اسپنسر باور نمي كرد اختراع او براي استفاده از امواج مايكرويو ، انقلابي در شيوه هاي پخت غذا بوجود آورد، اما اين واقعيت اتفاق افتاد . اين ماكروويو Radarange نام گرفت.
    اولين آون ماكرويو در سال1947 در يك رستوران در شهر بوستون آمريكا استفاده شد: با ابعادي به اندازه چندين متر و وزني در حدود 350 كيلوگرم و قيمتي معادل 5 هزار دلار. اين ماكرويو مجهز به يك پمپ بزرگ آب براي خنك كردن لوله مولد امواج بود. سپس در سال 1955 اولين ماكرويو خانگي توسط شركت Tappan ساخته شد.


    تعدادی از موارد کاربرد :

     حرارت دهي يكي از مهمترين روشهاي متداول در فرآيند مواد غذايي است و از انرژي مايكروويو بر خلاف پرتوهاي يونيزه براي حرارت دادن مواد غذايي استفاده مي شود. در روشهاي پخت متداول، حرارت از منبع حرارتي خارجي به ماده غذايي وارد مي شود ولي در پخت با مايكروويو، حرارت در داخل خود ماده غذايي توليد مي گردد.
    اون ماکروویو توسط عبوردادن تشعشعات امواج ماکرو در فرکانس حدوداً 2450 مگاهرتز و طول موج 24/12 سانتی متر، از مواد غذایی، کار می کند. آب، چربی،و مولکولهای قند موجود در مواد غذایی طی فرآیندی انرژی پرتوهای ماکروویو را جذب می کنند. بسیاری از مولکولها (مانند مولکولهای آب ) دوقطبی های الکتریکی هستند، یعنی دارای بار مثبت در یک سر و بار منفی در سوی دیگرشان می باشند که برای هم سو شدن با میدان الکتریکی متغیر القا شده توسط ماکروویو، می چرخند.
    چرخش و حرکت یک مولکول باعث چرخش دیگر مولکولها و برخوردشان بایکدیگر و در نتیجه به وجود آمدن اصطکاک و پیدایش گرما می شود.ماکروویو بر روی آبی که در حالت مایع قرار گرفته تأقیر بهتری دارد زیرا ذرات دوقطبی در آب مایع بیشتر از چربی و قند ها می باشد همچنین در آب منجمد به دلیل اینکه مولکولها نمی توانند آزادانه چرخش داشته باشند تأثیر این اشعه کمتر خواهد بود.
    تصور غلطی نسبت به نوع پختی که توسط ماکروویو انجام می شود، وجود دارد که شروع پخت را از مرکز ماده به طرف لایه های بیرونی تعریف می کند ولی در واقع مانند اکثر روشها ، حرارت توسط لایه های بیرونی جذب شده، به عمق نفوذ می کند که نوع ترکیب غذا و فرکانس امواج وابسته است.
    در ابتدا از ماكرويو تنها براي توليد چيپس سيب زميني و حرارت دادن دانه هاي قهوه استفاده مي شد. اما به سرعت تغييرات زيادي در شكل، رنگ، وزن و قيمت مايكروفر بوجود آمد و استفاده از آن از يك وسيله لوكس به يك نياز ضروري تبديل شد. اگرچه در كشورها، استفاده عمومي از مايكروفر همانند آنچه در كشورهاي آمريكا و ژاپن استفاده مي شود، هنوز مرسوم نشده است اما استفاده آسان و سريع از آن بزودي كاربرد بيشتري براي آن به ارمغان خواهد آورد.

    امروزه اون ماکروویو با تجهیزات کاملتری به بازار ارائه می شود که می توان به "گریل" و " کانوکشن " اشاره کرد که به ترتیب از تشعشعات مادون قرمز و روش انتقال گرمایی استفاده می کنند.

    مواردی از کاربر این امواج در صنایع غذایی- بهداشتی :

    • غير فعال نمودن آنزيم هاي فاسد كننده در مواد غذايي (بلانچ كردن)
    • خشك كردن مواد غذايي
    • بالا بردن دماي مواد غذايي منجمد به حد زير نقطه انجماد (تمپرينگ Tempering)
    • پاستوريزاسيون، استريليزاسيون و پختن مواد آردي علاوه بر كاربردهاي صنعتي مايكروويو، حدود 40 سال است كه از آونهاي مايكروويو (ماكروفر) در منازل، سلف سرويس ها، بيمارستان ها، كافه ها و رستوران ها به منظور پخت، گرم كردن غذاي پخته شده و نرم كردن مواد غذايي منجمد (نرم كردن) استفاده مي نمايند.

    حرارت دادن مواد غذايي با مايكروويو
    از امواج مايكروويو براي اهداف صنعتي، علمي، طبي و ارتباطات استفاده مي شود. قابل توجه اينكه اين امواج بدليل دارا بودن فركانس كم، بر خلاف اشعه ايكس و گاما، قادر به شكستن پيوندهاي شيميايي و آسيب رساني به مولكولهاي مواد غذايي نيستند. در اين روش چند نكته قابل ذكر است:
    1- چون فركانس مورد استفاده در روش مايكروويو بالاتر از روشهاي ديگر است لذا براي ايجاد انرژي معيني، نياز به ولتاژ كمتري دارد.
    2- چون مايكروويو به عمق مواد غذايي نفوذ مي كند. بنابراين ابعاد مواد غذايي عامل محدود كننده نمي باشد.
    3- در روش مايكروويو اگر ماده غذاييٍ تحت تاثير اشعه، ماده شفافي باشد گرم نخواهد شد چون مايكروويو در آن نفوذ نمي كند.
    4- مايكروويو از طريق ايجاد اصطكاك مولكولي بخصوص بين مولكولهاي آب در غذا توليد حرارت مي كنند در صورتيكه انرژي مادون قرمز(همانطور که در قسمت اول اشاره شد) براحتي جذب شده و تبديل به حرارت مي شود.
    5- حرارت توليد شده در سيستم مايكروويو به ميزان آب موجود در مواد غذايي بستگي دارد چون حرارت مادون قرمز به سطح غذا محدود است ولي مايكروويو به عمق غذا نفوذ مي كند.
    6- از روش مايكروويو براي نگهداري غذا هم استفاده مي شود ( خشك كردن، بلانچ كردن و پاستوريزاسيون و ...) در صورتيكه مادون قرمز غالباً براي تغيير كيفيت ماده غذايي يا تغيير رنگ سطح، طعم و بوي غذا بكار مي رود.

    آون هاي مايكروويو (مايكروفر) خانگي :
    بايد توجه داشت كه چون در روش حرارت دهي مايكروويو در مقايسه با ديگر روشهاي طبخ، آب و روغن افزوده شده به غذا كم مي باشد، پخت غذا با مايكروويو بخصوص براي افرادي كه تحت رژيم درماني هستند مناسب است.
    مايكروفرها بدليل سرعت طبخ و مناسب تر شدن قيمت آنها در نتيجه افزايش توليدشان، استفاده عمومي بيشتري پيدا كرده اند و در فاصله كمي در زمره وسايل معمولي آشپزخانه محسوب خواهند شد.
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    آونهاي مايكروويو خانگي داراي ساختمان ذيل است:
    1- محفظه آون كه غذا در داخل آن بر روي يك صفحه بشقاب قرار مي گيرد.
    2- مگنترن كه ژنراتور توليد كننده امواج مايكروويو است.
    3- لوله هادي كه مشخص كننده طول موج بوده و امواج را به محفظه آون هدايت مي كند.
    4- پخش كننده انرژي مايكروويو را در داخل محفظه بطور يكنواخت پخش مي كند.
    5- درب كه كاملاً در مقابل نشت امواج درزگيري شده است ( البته در اکثرا کشورها رسیدگی و سرویس مکرر این وسیله به دلیل خطراتی که این ممکن است ایجاد کند، امری ضروری محسوب می شود ولی متأسفانه در ایران این مسئله جدی گرفته نمی شود!)
    6- قسمت تهيه انرژي، نيروي اصلي را به ولتاژ مورد نياز تبديل مي كند.
    7- وسيله ايمني، كه وقتي درب آون باز شود امواج مايكروويو را متوقف مي سازد.
    8- زمان سنج، كه زمان انتشار امواج را كنترل كرده و آون را در پايان زمان مورد نظر خاموش مي كند.
    9- كليد قطع و وصل، اين كليد مي تواند به كليد خروج امواج متصل شود.
    امروزه مايكروفرها تنوع زيادي دارند، بطوريكه بعضي از آنها بصورت تركيبي با هواي گرم يا اشعه مادون قرمز هستند و برخي از آنها مجهز به صفحه گردان بوده و اين موجب ميشود كه حرارت يكنواخت تري در ماده غذايي توليد شود. برخي از مايكروفرها داراي صفحه كامپيوتري هستند كه توان و دماي پخت در آنها تواماًً قابل تنظيم مي باشد.

    با توجه به اينكه تركيب و خواص غذا در عمق نفوذ مايكروويو موثر است (عمق نفوذ در مايكروويوهاي خانگي بين1 الي 5 سانتيمتر است) لذا مصرف كنندگان بطور معمول زمان پخت غذاها را نمي دانند به همين دليل مي بايست الگوي مناسبي جهت استفاده آنها ارائه شود كه معمولاً در بروشورهاي مايكروفرها توان و مدت طبخ مواد غذايي مختلف ذكر شده است.

     از امواج ماکرو در خبر رسانی (Broadcasting) و ارتباط از راه دور ( TeleCommunication) استفاده می شود. در طیف ماکروویو پهنای باند نسبت به طیف امواج رادیویی بیشتر است. بعضی مواقع از امواج ماکرو برای انتقال اخبار تلویزیونی از ماشینهای مجهز به مراکز تلویزیونی استفاده می شود، مانند آنچه در پخش بازیهای مستقیم فوتبال صورت می گیرد.


     قبل از پیدایش فیبر نوری اکثر تماسهای تلفنی راه دور به وسیله امواج ماکرو از نقطه ای به نقطه دیگر برقرار می شد.[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]



     رادار نیز از پرتوهای ماکروویو برای تشخیص محدوده ، سرعت و دیگر مشخصات شی ای که در دوردست قرار گرفته ، استفاده می کند.


     در ارتباطاتی که از بلوتوث (Bluetooth) استفاده می شود نیز امواج ماکرویی که در محدوده ی 4/2 گیگاهرتز هستند بهره می برند. اینترنت بی سیم نیز در محدوده فرکانس 5/3 تا 4 گیگاهرتز کار می کند.


     شبکه های تلویزیونی کابلی (Cable TV) و برخی شبکه های موبایل مانند GSM نیز از فرکانسهای پایین ماکروویو استفاده می کنند.


     در اینجا به وسیله ی جدیدی به نام دریل مایکروویو اشاره می کنیم. عکس بالا دستگاهی را نشان می دهد که با استفاده از این امواج بتون را سوراخ می کند. این وسیله قادر است قادر است در کمتر از ۱۷ ثانیه در نقطه ای که تنظیم شده است دمای تا ۳۰۰۰ درجه را ایجاد کند.
    ابعاد : حدود ۱۰در۱۰ در ۴۰ سانتیمتر
    فرکانس موج در مگنترون: ۲.۴۵ گیگاهرتز
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    تأثیرات ماکروویو بر سلامتی :

    ماکروویو دارای انرژی کافی برای اثرگذاری مستقیم بر خصوصیات شیمیایی ماده نیست و قابلیت یونیزه کردن مواد را ندارد. اکثر مطالعات انجام گرفته بر ماکروویو بیان گر این مطلب است که در محدوده استاندارد و تعریف شده ، بی خطر می باشند و لی به هر حال تماس مکرر با هر نوع اشعه می توانند باعث ایجاد عوارضی در بدن انسان گردد.


    منابع:
    http://www.farsservice.com
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    . [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

  8. #8
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    نقل قول نوشته اصلی توسط SadafG

    قسمت چهارم

    تلسکوپهای رادیویی [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]


    در اوايل قرن هفدهم ميلادي گاليله با ساختن تلسكوپ، چشم خود را به ابزاري مسلح نمود كه ميتوانست توانايي رصد او را افزايش دهد. هر چند امروزه تلسكوپهايي به مراتب قويتر و حساستر از آنچه گاليله ساخته بود، طراحي و توليد ميشوند، اما اصل موضوع هنوز تغيير نكرده است. واقعيت اين است كه بايد نوري وجود داشته باشد تا تلسكوپ با جمعآوري و متمركز ساختن آن تصويري تهيه نمايد. جيمز كلارك ماكسول، فيزيكدان برجسته انگليسي در قرن نوزدهم ميلادي پي به ماهيت الكترومغناطيسي بودن نور برد.

    قبلاً هم اشاره شد که در واقع امواج الكترومغناطيسي تنها به نور محدود نميشوند و طيف گستردهاي را در بر ميگيرند، اما چشم ما فقط قادر به ايجاد تصوير از محدوده خاصي از اين طيف گسترده ميباشد كه ما آن را نور ميناميم. براي مشاهده و درك ساير طول موجهاي ارسال شده به جانب ما، احتياج به ابزاري جهت جمعآوري، آناليز و آشكارسازي آنها به شكل صوت يا تصوير داريم.

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]


    هنگامي كه رصد از سطح زمين انجام ميگيرد، دريافت و آشكارسازي امواج الكترومغناطيسي با مشكلي روبرو ميشود كه به اثرات جوّ غليظ زمين مربوط ميگردد. جوّ زمين تنها به محدوده امواج مرئي، مايكروويو و راديويي، آن هم با جذب و پراكنده ساختن بسيار، اجازه عبور ميدهد. از آنجاكه امواج مايكروويو بخشي از امواج راديويي محسوب ميشوند، مشاهده ميشود كه با آشكارسازي محدوده وسيع امواج راديويي گسيل شده از آسمان، راه ديگري براي رصد اجرام سماوي گشوده ميشود.

    اختر شناسان از سال ۱۹۳۱ كه كارل جانسكي ( K.Jansky ) به طور اتفاقي راديو تلسكوپ را كشف كرد، بارها و بارها به اين نكته پي بردهاند كه جهان بسيار فراتر از آن چيزي است كه چشم انسان قادر به ديدن آن است. با استفاده از راديو تلسكوپها، آشكارسازهاي زير قرمز و ماوراي بنفش و تلسكوپهاي اشعه X و اشعه گاما جزئيات بسيار دقيقي از كيهان آشكار شده است و معلوم شد كه كيهان مملو از اجرام عجيبي همچون سياهچالهها و تپاخترها است كه نمي توان آنها را از وراي عدسي چشمي يك تلسكوپ نوري مشاهده كرد. در حقيقت هر قسمت از طيف الكترومغناطيس چيز هاي عجيب و منحصر به فردي را به اخترشناسان ارائه داده است.

    ابزاري كه براي مشاهده راديويي آسمان مورد استفاده قرار ميگيرد را تلسكوپ راديويي مينامند كه از نظر ساختار كلي بسيار شبيه يك راديوي معمولي عمل ميكند، بدين معني كه همانند راديوهاي معمولي از يك آنتن، يك آمپلي فاير و يك آشكارساز تشكيل شده است. آنتنها ميتوانند از يك آنتن ساده و معمولي نيم موج دو قطبي، نظير آنچه در گيرندههاي تلويزيوني استفاده ميشود، تا آنتنهاي مجهز به بشقابهاي عظيم 300 متري باشند.

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    در تلسكوپهاي راديويي نيز همانند آنچه در مورد همتاي نوري آنها صادق است، بزرگ بودن سطح جمعآوري كننده امواج از دو جنبه مفيد ميباشد.
    اول آنكه توان جمعآوري امواج براي رصد منابع ضعيف و يا خيلي دور افزايش مييابد و دوم اينكه توان تفكيك نسبت مستقيمي با قطر بشقاب آنتن دارد. هر چه، قدرت تفكيك تلسكوپي بيشتر باشد، توانايي آن براي جداسازي جزييات تصوير افزايش خواهد يافت. قدرت تفكيك تلسكوپها رابطه تنگاتنگي با سطح جمعآوري كننده امواج و طول موج آنها دارد. هر جه سطح جمعآوري كننده بزرگتر و طول موج امواج الكترومغناطيسي كوچكتر باشند، قدرت تفكيك تلسكوپ افزايش مييابد. مشكل تلسكوپهاي راديويي از اينجا شروع ميشود كه قدرت تفكيك يك تلسكوپ با طول موج دريافتي نسبت عكس دارد. تلسكوپهاي راديويي در مقابل همتايان نوري خود كه موظف به جمعآوري و آشكارسازي امواجي در محدوده طول موج 4-10 تا 5-10 سانتيمتر ميباشند، ميبايستي امواجي با دامنه وسيع طول موج، از يك ميليمتر تا چندين متر را جمعآوري نمايند. اين امر باعث ميشود كه توان تفكيك اين گونه از تلسكوپها به شدت كاهش پيدا كند. براي مثال قدرت تفكيك يك تلسكوپ نوري 50 سانتيمتري، 2/0 ثانيه قوسي است، در حالي كه قدرت تفكيك يك تلسكوپ راديويي به خصوص، با همين قطر دهانه 138 درجه خواهد بود. اگر بدانيم كه قرص كامل ماه در آسمان تنها 5/0 درجه قوسي است ميفهميم كه چنين تلسكوپي عملاً كارايي ندارد. چنين تلسكوپي ماه را اصلاً نميتواند ببيند.

    اما از سوي ديگر و باز هم به دليل طول موجهاي متفاوتي كه اين دو گونه تلسكوپ در محدوده آنها رصد مينمايند، ساخت بشقابهاي آنتن يك راديو تلسكوپ بسيار سادهتر از ساخت يك آينه و يا عدسي است. صاف بودن سطح يك بازتاب كننده خوب، رابطه مستقيمي با طول موجِ امواجي دارد كه بايد از سطح آن بازتابيده شوند. ميتوان فرض كرد، زماني بازتاب كنندهاي مورد قبول خواهد بود كه قطر يا ضخامت هيچكدام از خُلَل و فَرجهاي روي آن از 05/0 طول موج مورد نظر بيشتر نباشد، بنابراين بشقاب آنتني كه قرار است براي امواجي به طول موج حداقل 20 سانتيمتر، ساخته شود، مجاز به داشتن ناهمواريهايي تا قطر 1 سانتيمتر است. اين مقدار ناهمواري كه براي بشقاب تلسكوپ راديويي مجاز به شمار ميرود، براي آينه يك تلسكوپ نوري فاجعه به حساب آمده و عملاً آن را غير قابل استفاده مينمايد.
    به دليل گفته شده است كه ميتوان راديوتلسكوپهايي با يك بشقاب 300 متري ساخت، كاري كه در مورد تلسكوپهاي نوري به يك معجزه شباهت دارد. براي اينكه مقايسهاي كرده باشيم، بد نيست بدانيد كه اگر ميشد يك تلسكوپ نوري، با آينه 300 متري ساخت، قادر بوديم ستاره شعراي يماني را به وضوح و پرنوري يك قرص ماه كامل مشاهده نماييم.

    مزيت عمده استفاده از امواج راديويي براي مشاهده آسمان، اين است كه حتي در نور روز و هواي ابري نيز ميتوان رصد را ادامه داد. در طول روز پخش نور خورشيد توسط مولكولهاي گازيِ جوّ زمين باعث ميشود كه لايهاي روشن و آبي اطراف ما را احاطه كند. شدت روشنايي جوّ زمين در روز به حدي است كه از ميان آن قادر به ديدن ستارههاي كم فروغ بالاي سرمان نميشويم. تنها جرم پرنوري مانند خورشيد و يا در بعضي زمانهاي خاص، ماه نسبتاً كامل را ميتوان در طول روز رؤيت كرد. همچنين نور مرئي قادر به گذر از لايههاي ضخيم و متراكم بخار آب نميباشد. اين موضوع به طول موج كوچك نور وابسته است. هيچكدام از مواردي كه ياد شد براي امواج راديويي با طول موجهاي بزرگي كه دارند مانع و يا مزاحم شناخته نميشوند و عمليات رصد راديويي پيوسته ادامه دارد.

    در مورد تلسكوپهاي راديويي بسيار عظيم، نظير راديو تلسكوپ 305 متري آرسيبو واقع در كشور پورتوريكو، يك مشكل اساسي وجود دارد و آن، اين است كه حركت دادن چنين مجموعه عظيمي براي تنظيم روي سوژه مورد نظر، غير ممكن ميباشد. از اين رو دانشمندان براي رصد يك جرم سماوي خاص، بايد آنقدر صبر كنند تا در اثر چرخش زمين به دور خودش و يا خورشيد، هدف در راستاي ديد اين بشقاب بزرگ قرار گيرد.

    براي رفع اين مشكل و همچنين به دليل نياز به دستيابي به قدرت تفكيك بيشتر، روش ديگري در ساخت و استفاده از راديو تلسكوپها به وجود آمده است كه مبتني بر تداخلسنجي راديويي است.

    در اين روش مجموعهاي از چند راديو تلسكوپ به نسبت كوچكتر، با كمك هدايت كنندههاي كامپيوتري در جهت خاصي تنظيم شده و سيگنالهاي دريافتي از آنها آناليز ميشود تا تصوير واحد و واضحي به دست آيد. اخترشناسان راديويي با استفاده از روش تداخلسنجي قادر به رصد آسمان با دقتي افزون بر 001/0 ثانيه قوسي هستند. در اين روش آنتنها را روي خطي كه خط مبنا ناميده ميشود، به دنبال هم نصب ميكنند. معمولا نصب آنتنها روي ريلي عمود بر خط مبنا صورت ميگيرد تا در صورت لزوم بتوان زاويه خط را نسبت به نصب مرجع تغيير داد. حال چنانچه امواج دريافتي عمود بر خط مبنا نباشند، تلسكوپها در فواصل زماني متفاوتي، موج يكساني را دريافت ميكنند.

    با استفاده از الگوريتمهاي رياضي و توجه به فواصل زماني دريافت سيگنالها، ميتوان موقعيت منبع راديويي را با دقت بسيار خوبي تخمين زد. هر چه فاصله تلسكوپها از يكديگر بيشتر باشد، اختلاف زماني و در نتيجه دقت اندازهگيري افزايش خواهد يافت. در اين روش، فاصله اولين تا آخرين تلسكوپ، معادل قطر بشقاب تلسكوپ واحد در نظر گرفته ميشود.

    نمونهاي از اين گونه تلسكوپها، مجموعهاي با نام "آرايه خيلي بزرگ" (VLA) ميباشد كه در نيومكزيكوي آمريكا قرار دارد و طول خط مبناي آن 36 كيلومتر است.
    اين مجموعه عظيم از 27 عدد تلسكوپ با قطر بشقاب 25 متر تشكيل شده است. آنتن ها روي ريلهايي قرار گرفتهاند كه به دانشمندان اجازه ميدهد بتوانند آنها را در انواع چيدمانهاي مختلف تنظيم نمايند.

    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

  9. #9
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نور و امواج الكترومغناطيس

    نقل قول نوشته اصلی توسط SadafG

    قسمت پنجم

    [align=center]اشعه مادون قرمز[/align]

    مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است. فرو سرخ اشعه ای دارای حرارت است و ما هر روزه تشعشعات مادون قرمز را به صورت گرما دریافت می کنیم. گرمایی که از نور خورشید، آتش و رادیاتور درک می کنیم ، مادون قرمز است. عصبهای حساس به گرما در انتهای پوست بدن قادر به تفکیک گرمای درون و بیرون بدن هستند و به این ترتیب گرمای حاصل از امواج مادون قرمز را درک می کنیم.
    انسانها توانایی دیدن نور قرمز را ندارند ولی گونه ای از مارها دارای سنسورهایی برای تشخیص نور فروسرخ هستند که به آنها اجازه می دهد حتی در تاریکی دالانهای زیر زمینی جانوران خونگرم را تشخیص دهند.

    اطلاعات اوليه

    کشف مادون قرمز توسط ویلیام هرسل انجام گرفت. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه از اشكال فراوان انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. بسامد (فرکانس) امواج فروسرخ در بیشترین حد ۴۰۰ تریلون بار در ثانیه(در محدوده بسیار نزدیک به رنگ سرخ مرئی«یعنی همان مفهوم زیر سرخ بودن») تا ۸۰۰ بیلیون بار در ثانیه (تامحدوده پایانی پرتوهای مایکروویو) اندازه گیری میگردند.
    تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرسل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.

    تابشهای فروسرخ معمولااز طریق ابزار مرسوم از قبیل دوربینهای چشمی و عکاسی معمولی، عینکهای آفتابی یا لنزی متعارف، چشمان غیرمسلح انسان وبسیاری دیگر ازموجودات، قابل دیدن نمیباشند .

    تصویر دمانمایی (ترموگرافی)

    [align=center][/align]

    - رنگها غیرواقعی جلوه میکنند.
    - عکس با فیلم حساس به IR گرفته می شود.
    - هرچه باند رنگی به سمت روشن میرود، نشاندهنده حرارت بالاترسوژه است و طبیعتاً بالعکس

    رده بندی تابشها:

    -نزدیک فروسرخ((Near IR با دامنه طول موج ۰٫۷۵-۱٫۴ میکرومتر،
    -موج کوتاه فروسرخ با دامنه طول موج ۱٫۴-.۰۳ میکرومتر
    -موج متوسط فروسرخ با دامنه طول موج ۳٫۰-۸٫۰ میکرومتر
    -موج بلند فروسرخ با دامنه طول موج ۸٫۰-۱۵ میکرومتر
    -موج بسیار دور فروسرخ(Far IR ) با دامنه طول موج ۱۵-۱۰۰۰ میکرومتر

    طول موج بلندتر که مربوط به مادون قرمز دور است، اندازه ای در حدود سر یک سوزن یا کوچکتر و مادون قرمز نزدیک اندازه ای در حدود اندازه سلولها دارند.
    امواج نزدیک مادون قرمز اصلاً گرما ندارند، در واقع بدن ما قادر به احساس آن نیست. این طول موجهای کوتاهتر برای کنترل از راه دور تلویزیونها مورد استفاده قرار می گیرد.
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    منابع تولید تابشهای فروسرخ

    منبع طبیعی
    بزرگترین منبع طبیعی تابشهای فروسرخ ، خورشید است. میزانی از نور آفتاب که به ما میرسد، دارای اشعه مادون قرمز درباند کوتاه است، زیرا پرتوهای فروسرخ بلند آن قبلا درلایههای مختلف جو (هوا) جذب شدهاند.

    منابع مصنوعی:
    اجسام ملتهب
    بهترین منابع مصنوعی برای امواج فروسرخ ، اجسام ملتهب میباشند که طول موج آنها بر حسب درجه حرارت تغییر میکند. اگر بخواهیم اشعه مادون قرمز خالص داشته باشیم، باید نور این قبیل منابع مصنوعی را بهوسیله شیشههایی که در ترکیب آنها ید و یا اکسید منگنز (MnO) وجود دارد، از صافی بگذرانیم. این نوع صافیها طیف مرئی را جذب کرده و فقط اشعه فروسرخ را عبور میدهند.

    عبور جریان الکتریکی از مقاومتها
    روش دیگر که هم سهل وهم عملی است، عبور جریان الکتریکی از مقاوتهای فلزیست، بطوری که این مقاوتها سرخ شوند. این مقاومتها غالبا از آلیاژهای آهن و نیکل ساخته شدهاند.
    چراغ با مفتول زغال
    چراغهایی که مفتول آنها از زغال چوب ساخته شده است، نیز به نسبت زیاد اشعه مادون قرمز دارند. در این چراغ نسبت اشعه کوتاه بین 1 میکرومتر و 7 میکرومتر خیلی کم ، ولی نسبت اشعه مادون قرمز بلند آن زیاد است.
    چراغ بخار جیوه
    چراغ بخار جیوه نیز ، اشعه مادون قرمز با طول موج کوتاه بین 0.92 میکرومتر و 1.3 میکرومتر تولید میکند، ولی نسبت اشعه حاصله نسبت به سایر منابع کمتر است.

    جذب اشعه مادون قرمز
    آب یکی از مواد خیلی جاذب اشعه مادون قرمز است. محلول نمک طعام در حدود 20 برابر آب خالص اشعه را جذب میکند.
    شیشه معمولی برای اشعه مادون قرمز بلند به کلی غیر قابل نفوذ است و مورد استفاده آن در ساختن گلخانهها برای حفظ گلها از سرما به سبب همین خاصیت است.


    اندازه گیری امواج فروسرخ

    برای اندازه گیری امواجفروسرخیا اشعه مادون قرمز از جذب انرژی حرارتی آن استفاده مینمایند، یعنی اشعه را به جسمی میتابانند که بتواند کلیه انرژی را جذب کند و آنگاه مقدار حرارت تولید گشته در جسم مزبور را ، اندازه میگیرند.

    پیل ترموالکتریکی : وسیله دقیق دیگر برای اندازه گیری اشعه مادون قرمز ، استفاده از پیل ترموالکتریک میباشد که در آن انرژی حرارتی تبدیل به انرژی الکتریکی میشود و به سهولت قابل اندازه گیری است.
    سوزن ترموالکتریک : برای اندازه گیری درجه حرارت در داخل نسوج زنده از دستگاهی به نام سوزن ترموالکتریک استفاده میکنند.


    دید در شب
    [align=center][/align]

    -دستگاه دید در شب وسیلهای برای دیدن در شرایط کمبود یا نبود نور کافی جهت مشاهده اشیاء است. دستگاه مذکور قادر به شناسائی اشیاء گرمتر نسبت به محیط، توسط ثبت سایه هائی متفاوت از اجسام سردتر از هدف در ردههای متفاوت بوده که برای نیروهای پلیس و نظامی ، امکان شناسائی انسان ، اتوموبیل و غیره را به راحتی فراهم میسازد. جالب است بدانید که اجسامی که ما آنها را به سردی می شناسیم ؛مانند یخ ، نیز مادون قرمز تابش می کنند. هنگامیکه یک جسم به اندازه ای گرم نیست که نور مرئی تایش کند، تقریباً تمامی انرژیش را به صورت مادون قرمز ساطع می کند.
    یک تفنگ مجهز به دوربین دید در شب:
    از آنجائی که تابش فروسرخ غیرمرئی بوده، اما رفتاری عینا مانند نور مرئی را از خود نشان میدهد، پس بنابراین توسط بازتاب و کنترل آن میتوان به مثابه یک ابزار کاراء در درگیریهای جنگی یا پلیسی از خواص آن بهره مند شد.
    چنین سلاحی به یک منبع تابش فروسرخ و یک عامل بازتاب امواج برگشتی ، در راستای هدف گیریست.
    امواج بازیافتی از هدف و یا به عبارت دیگر انرژی بازگشت شده، دریافت و توسط یک سامانه الکترونیکی بصورت یک صحنه مرئی در معرض دید تک تیرانداز ( بهعنوان تنها ناظر صحنه)، قرار میگیرد.

    سنداژ زمین از راه دور (آکموترا)

    عکسبرداری هواپیمایی حرارتی فروسرخ امکان نقشهبرداری از موقعیت و حالتهای معین خطوط لوله و از جمله خطوط لوله انتقال نفت و گاز را اعم از باز و زیرزمینی فراهم میکند. هر دوی آنها از حرارتی بالاتر از محیط اطراف برخوردارند و لذا حتی در صورت ساخت زیرزمینی خطوط لوله، تفاوتهای حرارتی کافی برای ثبت آنها به وجود می‎آیند. از ارتفاعات پایین با دقت ۲/۰-۱/۰ متری انجام بگیرد. عکسهایی که با این کیفیت گرفته می‎شوند، نشانههای بارز خط لوله، قسمتهای وجود آبهای زیرزمینی دور لوله (محل وجود خطر بالای زنگزدگی و فرسایش فلز) و محل ایجاد دهانهبند هیدراتی به وضوح دیده میشود. امکان ریزش محصولات به گونههای مختلف جلوه می‎کنند.
    در خطوط لوله انتقال گاز به علت انبساط آدبیتیک گاز این قسمتها بسیار سرد نشان داده می‎شوند در حالی که در خطوط لوله انتقال نفت این قسمتها از محیط اطراف گرمتر هستند. قسمتهای ریزش نفت در عکسها دقیقاً نشان داده می‎شوند چرا که قدرت بازتاب محل آلوده شده تغییر میکند. عکسبرداری هواپیمایی حرارتی فروسرخ امکان تشخیص نه تنها احتمال وقوع سانحه بلکه آن قسمتهای خط لوله را می‎دهد که در آستانه سانحه قرار دارند (یعنی کشف سوراخها، جاخالی فراز گاز و غیره)

    گرمادهی
    -گرما دهی به افراد در سوناها
    -آب کردن یخ روی بالها و یا سایر اجزاء وادوات پروازی هواپیماها
    -گرم کردن غذا و سایر خوراکیها بدون گرم کردن هوای اطراف
    -خشکبار سازی میوه جات در یک دهم زمان متعارف، بدون آلودگی

    مخابرات
    -انتقال امواج صوتی و تصویری از باندهای پائین تابش فروسرخ (مایکروویو) نزدیک امواج رادیویی جهت تقویت و تکرار پایداری از مبداء تا به مقصد (کاربرد در مخابرات، رادیو وتلویزیون)


    ارتباطات نزدیک بصورتهای مختلف دیجیتال
    انتقال اطلاعات ازطریق تابش فروسرخ در دامنه کوتاه فروسرخ بین رایانهها و لوازم جانبی دیجیتالی که از استاندارد IrDA برخوردارند، قابل انجام است.
    دستگاههای متناسب با The Ifra Red Data Association) IrDA)لوازمی اند که قادرند با استفاده ازدیودهای نور افشان (LEDs) توسط لنزهای پلاستیکی، امواج بسیار باریک فروسرخ را منتشر سازند.

    انتقال صوت با ابزار ساده :
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    اين كيت تشكيل شده از يك فرستنده و يك گيرنده مادون قرمز . در قسمت فرستنده صدا بر روي امواج مادون قرمز سوار شده و توسط ديود مادون قرمز ارسال مي شود و در قسمت گيرنده ، امواج مادون قرمز حامل صوت ، ابتدا توسط ديود مادون قرمز گيرنده آشكار سازي شده و سپس توسط يك آمپليفاير صوتي ، سيگنالهاي آن تقويت و توسط يك بلندگو پخش مي شوند . بنابراين توسط اين مجموعه مي توان صدا را از طريق نور ارسال و در چند متر آن طرف تر مجدد دريافت و از طريق بلندگو شنيد .
    كاربرد : در برخي موارد ممكن است نياز باشد كه بدون استفاده از سيم كشي صدا را به مكان ديگر منتقل نمود و محدوديتي هم از نظر استفاده از فرستنده ، گيرنده راديوئي وجود داشته باشد . از كاربردهاي ديگر اين كيت ميتوان به جنبه تحقيقاتي و پژوهشي آن براي دانشجويان و بعنوان يك پروژه ساده براي انتقال صدا توسط نور اشاره نمود كه مطلب جديدي در اين مقوله است .

    ردیابی اشیای پرنده :
    مشاهده شدن يك وسيلهي پرنده توسط تجهيزات و ادوات شناسايي دشمن، با يكي از روشهاي زير صورت ميگيرد:

    _سطح مقطع راداري و انعكاس امواج راداري به سمت گيرنده؛
    _امواج فرو سرخ؛
    _صوت؛
    _مشاهده خود يا آثار وسيله با چشم مسلح يا غير مسلح؛

    همانطور که اشاره شد، امواج مادون قرمز منتشر شده از جسم در پرواز، می تواند وسیله ای برای ردیابی آن توسط تجهیزات مخصوصی باشند. به همین دلیل نمونه ای از هواگردهای پنهان کار طراحی شده اند که قادرند به روشهای مختلف این عامل را در خود پنهان می کنند.

    معرفی نمونههایی از هواگردهای پنهانكار :

    هواپیمای نامرئی: F-117
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    این هواپیما به منظور کاهش علائم فروسرخ، شار خروجی موتور را با هوای کنارگذر سرد مخلوط کرده و از مجرایی که انتهای آن به شکل شیاری تخت، کم ارتفاع و عریض میباشد به بیرون هواپیما هدایت میکند. این اگزوزها دارای لبهای در زیر خود میباشند تا منبع اصلی گرما را از حسگرهای روی سطح و واقع در ارتفاع پایینتر، مخفی نگه دارند.
    مکانهای انتهای بدنه نیز به گونهای به بدنه نصب شدهاند که علاوه بر نگاه داشتن بازتاب راداری در کمترین مقدار، گازهای خروجی موتور را از حسگرهای فروسرخ دور میسازند که این امر در هنگام تعقیب شدن به وسیله جنگنده حامل اینگونه حسگرها اهمیت بیشتری مییابد.

    بمب افکن پنهانکار B-2:
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    برای کاهش علائم فروسرخ در این هواپیما، موتورها مجهز به مخلوط کنندههای گازهای داغ با هوای سرد میباشند. همچنین برای جذب امواج فروسرخ ناشی از گرمای به وجود آمده توسط خورشید و مقاومت هوا در سطح هواپیما از رنگهای جاذب امواج فروسرخ که ترکیباتی از سولفید روی میباشند استفاده شده است.

    بالگرد نامرئی کمانچیRAH-66:
    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    در این بالگرد به منظور کاهش اثر و رد اشعه فروسرخ، موتورها در داخل بدنه جاسازی شدهاند و به صورت کلی یکی از بهترین وسایل عمود پروازی است که در مقابل ردیابی توسط اشعه فروسرخ محافظت شده است.


    نتايج اشعه مادون قرمز

    گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.

    مادون قرمز در نجوم

    تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450فارنهایت ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستارهاي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستارهاي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستارههاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است.

    اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستارهها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستارههاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستارهاي در كهكشان راه شيري ما نيز از تودههاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستارهاي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شدهاند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايههاي خارجي ستارههايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستارهاي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي(.

    اخترشناسان براي ديدن ستارههاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شدهاند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستارهها را احاطه كردهاند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي هستند كه تشكيل دهنده منظومههاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سيارهها در حال گردش حول ستارهها هستند.

    طیف سنجی

    [align=center][برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید][/align]

    این تصویر با رنگ آمیزی کاذب با تلسکوپ فضایی فروسرخ اسپیتزر گرفته شدهاست و خوشه کروی را نشان میدهد که تا چندی پیش در صفحه غبارآلود راه شیری پنهان مانده بود. نوار قرمز رنگ پشت هسته خوشه یک ابر غبار است که احتمالاً نشان دهنده برهمکنش خوشه و صفحه پر گاز و غبار راه شیری است.شاید هم این ابر به طور تصادفی در خط دید اسپیتزر قرار گرفتهاست.
    درست هنگامی که منجمان فکر میکردند آخرین فسیلهای راه شیری را هم پیدا کردهاند یکی دیگر از آنها در نزدیکی خودمان پیدا شد. صفحه کهکشان جای مناسبی برای کشف ناشناخته هاست. زیرا تودههای غبار و گاز موجود در صفحه اجازه گذر اجرام پشتی را در نور مریی نمیدهند اما آنها در نور فروسرخ شفافند. به کمک رصدهای بعدی که با رصدخانه فروسرخ دانشگاه ویومینگ انجام شد فاصله این خوشه کروی از ما ۹۰۰۰ سال نوری تعیین شد - نزدیکتر از بسیاری از خوشههای دیگر - با جرمی معادل ۳۰۰ هزار برابر خورشید. این خوشه در صورت فلکی عقاب جای دارد و اندازه ظاهری آن از زمین مانند دانه برنجی دیده میشود که آن را به فاصله یک دست کشیده از چشمان خود نگه داشتهاید.
    طيفسنجي مادون قرمز به روش FTIR براي شناسايي پليمرها
    طيفسنجي مادون قرمز يكي از روشهاي خوب و متداولي است كه از سالها پيش براي تجزيه و شناسايي پليمرها و برخي افزودنيهاي آنها، مورد استفاده قرار گرفته است.
    فركانس تشعشع الكترومغناطيس در ناحيه مادون قرمز (IR) مطابق با فركانس ارتعاش طبيعي اتمهاي يك پيوند است و پس از جذب امواج مادون قرمز در يك مولكول، باعث ايجاد يك سري حركات ارتعاشي در آن ميشود كه اساس و مبناي طيفسنجي مادون قرمز را تشكيل ميدهد.

    مادون قرمز در پزشكي

    اگر نگاه دقيق و علمي به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانسهاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالشهايي را در زمينههاي علمي پديد آوردهاند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشارهاي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.


    تسكين درد

    با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانههاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، همان اتساع عروق و بهتر انجام گرفتن عمل رفع سموم و تغذیه بافتها، درد كاهش مييابد.


    استراحت ماهيچه

    تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.

    افزايش خون رساني

    در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.

    كاربرد تشخيصي مادون قرمز

    از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.

    تصاوير بدست آمده به صورت سايههاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايههاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود .



    كاربرد ترموگرافي در مامائي

    چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظهاي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.


    ضررهاي مادون قرمز

    از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.

    محافظت در برابر مادون قرمز

    همانطور که گفته شد این اشعه دارای مضراتی می باشد که منبع عمده موثر بر بدن انسان، نور خورشید است. برای محافظت از چشم و پوست بدن استفاده از عینکهای آفتابی و ضد آفتابها امری ضروری است.


    منابع :
    ویکی پدیای فارسی و انگلیسی
    سایت رسمی ناسا
    دانشنامه رشد
    سایت mashhadkit
    پایگاه اطلاع رسانی هوافضای ایران (avia)
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

موضوعات مشابه

  1. كتاب هاي الكترونيكي آموزشي
    توسط PARS در انجمن C و ++‍C
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: سه شنبه ۲۰ بهمن ۸۸, ۲۱:۳۹
  2. نور و امواج الكترومغناطيس
    توسط GHOLNAZ در انجمن مطالب جامع وکاربردی فیزیک
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: پنجشنبه ۲۸ آذر ۸۷, ۰۲:۵۲
  3. كتاب الكترونيكي برنامه نويسي جاوا به زبان فارسي
    توسط ارسطو در انجمن رایانهcomputer
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: دوشنبه ۲۲ مهر ۸۷, ۲۰:۴۱
  4. طيف الكترومغناطيس
    توسط hrg1356 در انجمن مطالب جامع وکاربردی فیزیک
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: یکشنبه ۲۴ تیر ۸۶, ۲۲:۴۲
  5. نور و امواج الكترومغناطيس
    توسط hrg1356 در انجمن مطالب جامع وکاربردی فیزیک
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: یکشنبه ۲۴ تیر ۸۶, ۲۲:۱۲

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •