مغناطیس و الکترومغناطیس |مقالات|

[behnam karami]

موتور مغناطیسی منظومه شمسی
همانطور که می دانیم یک موتور مغناطیسی نیاز حتمی به یک محور مرکزی که دارای مغناطیس زیادی باشد دارد و در کنار نیز چند هسته آهن ربایی که نیروی کافی را جهت کارکردن داشته باشد ویک یا چند محرک قوی تا گردش را ایجاد و کار کردن را برقرار نماید.


موتور هسته ای سیاره
در منظومه ما محور مرکزی که میدان مغناطیسی بسیار نیرومندی خورشید است که اهرم های نیرومندی با جذب و دفع بسیار بالا سیارات را بر گرد میدان مغناطیسی خود قفل کرده و نگه داشته است و سیارات با قدرت تمام جذب میدان مغناطیسی خورشید شده اند و از جایگاه مشخصی برخوردارند حال نیروی عظیمی نیاز است که بر میدان مغناطیسی خورشید فایق و بر آن غلبه کرده و سیاره را بر روی این حلقه مغناطیسی غلت دهد و باعث چرخش سیاره شود تنها نیرویی می تواند بر این جاذبه بسیار نیرومند غلبه کند که قدرت آن از جاذبه بسیار نیرومند خورشید بیشتر باشد و بتواند سیاره را با تمام وزنی که دارد به حرکت در آورد و بر گرد ستاره بچرخاند این نیروی بسیار زیاد فقط از یک نیروی هسته ای بر می آید حال سیاره یک موتور هسته ای بسیار نیرومند دارد که با سوخت وساز دایمی باعث گردش سیاره می شود.

شاید بپرسند چگونه هر سیاره در مرکز خود یک مغناطیس نیرومند دارد که باعث جذب سیاره به میدان و حلقه مغناطیسی خورشید یا همان ستاره شود و سیاره را بر روی این میدان ثابت می کند و سوخت و ساز هسته ای مرکز سیاره باعث گردش این مغناطیس می شود و مغناطیس با سرعت زیادی بطور نا منظم به گردش در می آید و با برخورد به پوسته باعث زلزله های بسیار شدید می شود حال چه چیزی نیاز است تا این هسته مرکزی در وسط سیاره ودر مرکز مواد مذاب نگه دارد و باعث گردش صاف ومنظم شود شما می توانید یک بالگرد را در نظر بگیرید که ملخ آن با سرعت می چرخد، اگر پروانه کوچک روی دم وجود نداشته باشد چه روی می دهد آیا با جدا شدن از زمین و این طرف و آن طرف پرت شدن متلاشی نمی شود.


نقش قمر در نیروی هسته ای
در گردش سیاره نیز این عمل صدق می کند چرا که سیاره درست همانند یک بالگرد عمل می کند با تفاوت آنکه در سیاره پوسته می چرخد ومحور مرکزی کند تر شده است. حا ل می خواهم بگویم که قمر عمل پروانه دم را انجام میدهد و با دوعمل جاذبه و دافعه هسته مرکزی را در وسط مواد مذاب نگه می دارد و با کند تر کردن حرکت مغناطیس باعث چرخش پوسته بر خلاف هسته می شود به این توضیح که مواد مذاب محور را به حرکت وا می دارد وبا سرعت زیادی باعث چرخش هسته مرکزی می شود به این صورت که با تکیه دادن به بدنه درون پوسته فشار آورده و هسته را می چرخاند وهنگامی که قمر با نیروی زیاد خود محور را نگاه میدارد وحرکت آنرا کندتر می کند این بار هسته مرکزی تکیه گاه مواد مذاب می شود با فشار بسیار زیادی که به محور می آورد در طرف دیگر باعث حرکت پوسته در جهت عکس حرکت محور می شود. می توان یکموتورالکتریکی را در نظر گرفت که اگر با انگشت محور را نگه داریم پوسته آن در جهت عکس محور حرکت می کند.
در حرکت سیاره نیز درست این عمل انجام می شود قمر محور را کند می کند و پوسته بر عکس محور یا مغناطیس مرکزی حرکت می کند با این عمل سیاره دارای دو حرکت وضعی و انتقالی می شود و بر گرد خود و بر روی میدان مغناطیسی خورشید غلت می خورد و باعث آمدن شب و روز و سال می شود برای اثبات این سخن سیاره زهره چون قمر ندارد سرعت آن از زمین بیشتر است وجهت حرکت این سیاره بر خلاف حرکت وضعی زمین است و شاید کسی بگوید پس چرا سیاره عطارد با اینکه قمر ندارد حرکت وضعی آن با زمین یکی است می گویم چون عطارد به خورشید و مغناطیس بسیار نیرومند آن نزدیک تر است لذا مغناطیس آن با نیروی بسیار زیادی جذب خورشید شده و مواد مذاب این سیاره برای به حرکت در آوردن آن بسیار فشار وارد میکند لذا مواد مذاب با تکیه دادن به محور مرکزی پوسته را در جهت عکس محور می چرخاند و همانند زمین حرکت وضعی و انتقالی ایجاد می کند به طور مثال خود را درون یک توپ بزرگ به نظر آورید که درون آن یک توپ دیگر باشد که از بیرون آنرا نگه داشته باشند و شما می خواهید این توپ مرکزی را بر گرد خودش بچرخانید چه روی می دهد؟ درست است با فشار دستان شما پاهایتان توپ بیرونی ( پوسته) را می گرداند و در جهت عکس حرکت توپ اولی توپ دومی بر خلاف آن حرکت می کند.
البته این تنها عامل موثر بر حرکت وضعی و انتقالی سیارات نیست بلکه عوامل دیگری نیز تاثیر دارند که یکی از آن ها میدان مغناطیسی زمین است.
منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[behnam karami]

مغناطیس گرانشی
فضاپیمای Gravity Probe B or GPB بیستم آوریل 2004 زمین را برای جستجوی نیرویی از طبیعت که در وجودش تردید است، ترک کرده است. این نیرو که هیچ وقت ثابت نشده مغناطیس گرانشی یا Gravitomagnetisem نامیده می‌شود. مغناطیس گرانشی بوسیله ستاره‌ها یا سیاره‌هایی که به دور خود می‌چرخند تولید می‌شود گفته می‌شود که این نیرو از نظر شکل شبیه یک میدان مغناطیسی است که توسط یک کره (توپ) باردار در حال چرخش تولید می‌شود، بار را با جرم جایگزین کنید، می‌شود مغناطیس گرانشی ما در حالی که زندگی می‌کنیم، مغناطیس گرانشی را احساس نمی‌کنیم. اما بر طبق نظریه عام انیشتین این حقیقت دارد، وقتی که یک ستاره یا سیاهچاله یا هر چیزی که جرم زیادی دارد به دور خود می‌پیچد فضا و زمان اطراف را به دور خود می‌کشد.

عملی به نام کشش چارچوب
ساختار فضا - زمان مثل یک گرداب پیچیده می‌شود. انیشتین به ما می‌گوید تمام نیروهای گرانشی هم ارز با خم شدن (پیچیده شدن) فضا-زمان است که مغناطیس گرانشی است.

مغناطیس گرانشی چه کار می‌کند؟
می‌تواند مدار اقمار را منحرف کند و باعث شود که ژیروسکوپ قرار داده شده در زمین بلرزد. هر دو پدیده خیلی کوچک هستند و اندازه گیری آن سخت است. محققان تحت رهبری فیزیکدانان سعی می‌کنند انحراف مسیر اقماری را که مغناطیس گرانشی آن را ایجاد می‌کند آشکار کنند. برای مطالعه این دو پدیده ، آنها از ماهواره‌های لیزری ژئودینامیکی Lagoes استفاده کردند.

دو کره با قطر 60 سانتیمتر که آینه‌هایی روی آنها کار گذاشته شده است. دسته بندی لیزرهای دقیق از هر دو نوع مدارهایشان را نشان می‌دهد. اما یک مشکل وجود دارد: تحدب ناحیه استوایی باعث انحرافی بیلیونها بار بزرگتر از مغناطیس گرانشی زمین می‌شود. آیا کیوفولینی برای یافتن مغناطیس گرانشی این کشش بزرگ را با دقت کافی کم می‌کند؟ گفته می‌شود که دانشمندان زیادی نتایج کیوفولینی را پذیرفتند در حالی که دیگران شک دارند.

آزمایشهای انجام شده برای یافتن این نیرو
GPB که توسط دانشگاه استنفورد و ناسا توسعه داده شده، آزمایش را به گونه دیگری و با استفاده از ژیروسکوپ انجام داده است. فضاپیما ، زمین را در مدار قطبی به ارتفاع 400 مایل دور می‌زند. چهار ژیروسکوپ وجود دارد که هرکدام یک کره یا یک گوی به قطر 1.5 اینچ است که در خلأ معلق هستند و ده هزار بار در دقیقه می‌چرخند (بسامد حدود 167 هرتز). اگر معادلات انیشتین درست باشد و مغناطیس گرانشی واقعی باشد، ژیروسکوپهای در حال چرخش باید هنگامی که زمین را دور می‌زنند بلرزند. کم کم محور دورانشان جابجا می‌شود، تا یک سال دیگر محور دوران ژیروسکوپها در حدود 42 mili-arc second از جایی که آنها شروع کردند دور می‌شوند.

GPB می‌تواند این زاویه را با دقت 0.5 mili-arc second یا حدود یک درصد اندازه بگیرد. هر چند زاویه اندازه گیری شده mili-arc second خیلی کوچک است، این را در نظر بگیرید که یک arc second برابر با یک درجه است. یک mili-arc second هزار بار از arc second کوچکتر است. مقدار 0.5 mili-arc second انحراف مورد انتظار در GPB هم ارز با این است که بخواهیم ضخامت یک ورق کاغذ را از فاصله صد مایلی اندازه گیری کنیم. حس کردن این مقدار به این کوچکی چالش بزرگی است. دانشمندانی که روی GPB کار می‌کردند باید تکنولوژیهای جدیدی کاملی را برای آن اختراع می‌کردند.

فیزیکدانان هم نگران و هم هیجان زده هستند. نگران برای این که شاید مغناطیس گرانشی آنجا نباشد. نظریه انیشتین می‌تواند غلط باشد ( احتمالی که اکثراً دوستش ندارند) و این باعث تحولی در فیزیک خواهد بود. و به همین دلیل آنها هیجان زده نیز هستند. هر کسی خواستار این است که در پیشرفت بزرگ بعدی علم مقدم باشد و پیش دستی کند. نزدیک زمین مغناطیس گرانشی ضعیف است بخاطر همین است که ژیروسکوپهای GPB فقط 42 mili-arc second تکان می‌خورند.

این میدان در کجا قوی ظاهر می شود؟
اما در جاهایی از عالم این میدان قوی است. برای مثال در نزدیکی یک سیاهچاله یا یک ستاره نوترونی. یک ستاره نوترونی نوعی جرمی در حدود خورشید دارد اما قطر آن 10 کیلومتر است و چند هزار بار سریعتر از زمین به دور خودش می‌چرخد. بنابراین مغناطیس گرانشی در آنجا خیلی قوی خواهد بود. اخترشناسان احتمالاً آثار مغناطیس گرانشی را قبلاً مشاهده کرده‌اند. بعضی سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی جتهای روشنی از ماده و با سرعتی نزدیک نور به بیرون دارند. این جتها در صورتی که از قطبهای یک شیئ چرخنده نشات بگیرند جفتی و مختلف الجهت هستند.

نظریه پردازان تصور می کنند جت ها توسط مغناطیس گرانشی قدرت می گیرند. به علاوه سیاهچاله‌ها بوسیله دیسکی از ماده به نام accretion disk دارند و به قدری داغ است که تابش اشعه ایکس طیف الکترومغناطیسی ساتع می‌کند. شواهدی وجود دارد که توسط تلسکوپ های اشعه ایکس نظیر Nasa's chandra X ray obsevatiry جمع شده و می‌گوید این دیسکها می‌لرزند. ژیروسکوپهای GPB هم انتظار همین را می‌کشند.

کاربرد مغناطیسی گرانشی در چیست؟
اینجا در منظومه شمسی ما ، مغناطیس گرانشی در بهترین حالت می‌توان گفت که ضعیف است. سئوالی پیش می‌آید: بعد از آنکه مغناطیس گرانشی را پیدا کردیم چه کنیم؟ سئوالی شبیه این بارها در قرن 19 پرسیده شده بود. وقتی که ماکسول ، فارادی و دیگران الکترومغناطیس را بررسی می کردند. چه استفاد‌ه‌ای دارد؟ امروز ما توسط فواید تحقیقات آنها محاصره شده‌ایم: چراغ ، کامپیوتر ، ماشین لباسشویی ، اینترنت و غیره. مغناطیس گرانشی برای چه خوب است؟ آیا این فقط رخداد مهمی در راه طولانی جستجوی طبیعی ما برای فهم طبیعت است؟ یا چیزی غیر قابل تصور: زمان خواهد گذشت
منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

اشعه مادون قرمز

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.

اطلاعات اوليه

كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از 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. 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 هرشل 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.

سير تحولي و رشد

Greathouse و همكارانش طي مطالعه‌اي تاثير ليزر مادون قرمز را به انتقال عصبي ، عصب راديال بررسي كردند. زمان تاخير ، دامنه پتانسيل عمل و دما ، متغيرهاي مورد آزمايش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر زمان تاخير شاخه حسي عصب راديال در دو گروه ليزر و پلاسبو بررسي نمودند و مشاهده كردند كه در گروه ليزر ، افزايش معني دارا در زمان تاخير حسي پس از بكارگيري ليزر ايجاد گرديده است.

Bas Ford و همكارانش طي مطالعه‌اي اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر شاخه حسي اعصاب راديال و مدين بررسي كردند. هيچ اختلاف معني داري در دامنه پتانسيل عمل ، زمان تاخير و دما ساعد بعد از بكارگيري ليزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزايش معني دار در زمان تاخير عصب مدين بعد از بكارگيري ليزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش ليزر كم توان مادون قرمز ديدند.

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 450?F ، 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.

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.

كاربرد درماني مادون قرمز

بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد.

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 ، 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 كه مهمترين آنها به قرار زير است.

- بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است.

زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.

روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.

به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است.

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.

منبع :دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

اشعه ايكس را چه كسي كشف كرد؟ 


آيا مي دانيد داستان اشعه ايكس (X) بيشتر از يكصد سال پيش آغاز شد؟ درنيمه سده ي نزدهم مردي به نام هاينريش گايسلر كشف كرد كه اگر لوله اي كه فاقد هواست تحت ولتاژ بالا تخليه ي الكتريكي شود نورهاي زيبايي درون لوله توليد خواهد شد. مدتي پس از آن ويليلم كروس اثبات كرد كه علت درخشندگي ذرات الكتريكي است. پس از آن هاينريش هرتز نشان داد كه اين اشعه مي تواند از لايه هاي نازك طلا و يا پلاتين عبور كند. شاگرد وي به نام لنارد پنجره هايي از مواد ساخت بطوري كه اشعه توانست از راه پنجره باز لوله خارج شود. اكنون به كشف اشعه ايكس مي پردازيم :

در سال 1895 ويلهم رونتگن با يكي از اين لوله ها كه بدون پنجره بود آزمايشي انجام مي داد وي متوجه شد كه بلورهاي نزديك لوله درخشيدند. جون او مي دانست اشعه اي كه قبلا كشف شد (اشعه كاتدي ) از شيشه عبور نمي كند تا چنين اثري داشته باشد. گمان برد بايد نوع ديگري از اشعه وجود داشته باشد. چون اين اشعه نامرئي كه از نور و اشعه ديگر بسيار متفاوت بود قابل تشريح نبود. آن را اشعه ايكس ( به معني اشعه مجهول ) ناميد. بعد ها دانشمندان آن را اشعه رونتگن نام نهادند و اكنون نيز اين نام را بسياري از دانشمندان به كار مي برند.

اشعه ايكس در لوله ي اشعه ايكس و بدين روش توليد مي شود :

1- هواي درون لوله بايد به مقداري زيادي تخليه شود.

2- دو قطب الكتريكي در دو سر لوله تعبيه مي كنند

3- يكي از قطب ها به شدت جريان مثبت و آن ديگري به جريان منفي وصل مي شود

4- الكترون ها ميان دو قطب حركت مي كنند

5- بيشترين مقدار انرژي الكترو نها به گرما تبديل مي شود ولي بخشي هم به اشعه ايكس تبديل مي شود

اشعه ايكس مي تواند از جامدات عبور كند چون طول موج آن بسيار كوتاه است هر چه طول موج اشعه كوتاهتر باشد قدرت نفوذ آن در اشيا بيشتر است

منبع :

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[Mohammad Hosseyn]

نظريه تابش گرمايي


هرگاه سيستمي از جسم هاي تابش كننده و جذب كننده بسته باشد در اينصورت گاز فوتوني « گازي كه جسم ها به ياري آن انرژي تبادل مي كنند » بايد با اتم هاي تامين كننده فوتون ها در تعادل باشد. تعداد فوتون ها با انرژي hv به اين بستگي دارد كه چند اتم در سطح E1 و چند تا در سطح E2 قرار دارند؟. در مورد تعادل اين عددها بدون تغيير باقي مي مانند. به هر حال از آنجا كه روندهاي تحريك و تابش در همان زمان روي مي دهند. تعادل ماهيت ديناميك دارد. اتم ها يا سيستم اتمي به طريقي ( با برخورد با ذره ها يا بر اثر جذب يك فوتون از خارج ) به سطح بالاتري ارتقا مي يابند. سيستم تا مدت تا حدي نامعين ( معمولا كسري از يك ثانيه ) در حالت تحريك شده پافشاري مي كندو سپس به سطح پايين تري بر مي گردد. اين روند را تابش خودبخودي مي خوانند. اتم همانند توپ كوچكي رفتار مي كند كه بر روي قله نوك تيزي با برجستگي ها و فرورفتگي هاي پيچيده قرار دارد. كمترين نسيم كافي است تا تعادل را بر هم زند. توپ رو به پايين دره معمولا پايين ترين نقطه غلت مي خورد و در اين صورت تنها تاثير نيرومندي مي تواند دوباره آن را در بياورد ما مي گوييم كه اتم در پايين ترين سطح افتاده است و در حالت پايداري است.

ولي در اينجا بايد توجه كنيم كه بين قله و پست ترين بخش هاي دره حالت هاي بينابيني نيز وجود دارد. ممكن است توپ در فرورفتگي ناچيزي در حال سكون باشد كه مي توان آن را به ياري به اصطلاح دمي از هوا و با حداقل فشار كمي از مخمصه نجات داد.اين حالت ناپايدار تزلزل پذير است. بدين ترتيب در كنار حالت پايدار و تحريك شده نوع سومي از سطح انرژي - نوع تزلزل پذيري - وجود دارد. خلاصه كنيم در اينصورت انتقال در هر دو جهت روي خواهد داد. ابتدا يك اتم و سپس اتم ديگري به سطح انرژي بالاتري حركت خواهد كرد.

در لحظه بعدي آن ها به سطح پايين تر سقوط خواهد كرد و نور خارج مي كنند ولي در همان زمان ويژه اتم هاي ديگري انرژي دريافت خواهد كرد و به سطح هاي بالاتر ارتقا خواهند يافت.

قانون بقاي انرژي ملزم مي كند كه تعداد انتقال به بالا با تعداد انتقال به پايين برابري مي كند. تعداد انتقال به بالا به چه چيزي بستگي دارد؟

دو عامل : نخست تعداد اتم ها در طبقه پايين تر و دوم تعداد ضربه ها يا برخورد كه آن ها را به طبقه بالاتر ارتقا مي دهد از تعداد رو به پايين چه ؟

البته آن با تعداد اتم هاي واقع در طبقه بالاتر تعيين مي شود و به نظر خواهد رسيد كه مستقل از هر عامل ديگري است. اين دقيقا همان چيزي است كه فيزيكدانان در ابتدا تصور مي كردند و با اين حال تكه ها با هم جور در نمي آمدند. تعداد انتقال هاي بالا كه به دو عامل بستگي دارد با مقايسه تعداد انتقال هاي رو به پايين كه تنها به يك عامل بستگي دارد با افزايش دما بسيار تندتر افزايش مي يافت . معلوم شد كه اين مدل چنين آشكاري هيچ و پوچ است. دير يا زود همه اتم ها به بالاترين سطح رانده مي شدند. سيستم در حالت ناپايداري بدون هيچ تابشي مي بود.

دقيقا همين نتيجه گيري غير ممكن بود كه انيشتين در سال 1926 از ميان استدلال هاي پيشينيان خود دست چين كرد. ظاهرا تاثير « نفوذ » ديگري وجود داشت كه بر انتقال اتم ها از طبقه بالاتر به طبقه پايين تر اثر مي گذاشت. هر كس تنها مي توانست نتيجه بگيرد كه علاوه بر انتقال خودبخودي انتقال اجباري به سطح پايين تر وجود داشت.

به اصطلاح تابش ( اميسيون ) تحريك شده چيست؟ به طور خلاصه اين است سيستمي در سطح پايين تر است آن با تفاوتE2-E1=hv از سطح پايين تر جدا شده است. اينك هرگاه فوتوني با انرژي hv بر روي سطح بيفتد در اينصورت سيستم را وادار مي كند تا به سطح پايين تري حركت كند. اين فوتون افتاده در طول روند جذب نمي شود ولي به حركت خود ادامه مي دهد در حالي كه با فوتون تازه اي دقيقا از همان نوع كه توسط فوتون نخست ايجاد شده است همراهي مي شود. در اين استدلال دنبال هيچ منطقي نباشيد. آن استدلال اشراقي حدس بود و قرار بود آزمايش درست يا نادرست بودن آن را اثبات كند

با استفاده از فرض خروج ( تابش ) تحريك شده ما قادريم فرومولي كمي اتخاذ كنيم كه نمودار تابش را به صورت تابعي از طول موج جسم گرم شده نمايان مي سازد. تئوري ثابت كرد كه توافق نماياني با آزمايش دارد و بدين ترتيب فرضيه را محق جلوه داد.




منبع : physicsir.com

[ghazal_ak]

قانون لنز كه در مورد جريانهاي القايي بكار مي‌رود چنين بيان مي‌شود كه جريان القايي در مدارهاي بسته در جهتي است كه با عامل بوجود آورنده خود مخالفت مي‌كند. اين قانون علامت منفي موجود در قانون فاراده را توجيه مي‌كند.

مقدمه

طبق قوانين القاي الكترومغناطيسي اگر شارمغناطيسي گذرا از مدار تغيير كند، نيرو محركه الكتريكي در مدار جاري مي شود. با برقراري نيرو محركه القايي در مدار، جريان الكتريكي القايي در آن جاري مي شود. طبق قانون لنز جهت جريان القايي در مدار در جهتي است كه ميدان مغناطيسي حاصل از آن با تغييرات شار مغناطيسي گذرا از مدار مخالفت مي كند. اگر چكشي را از بالاي نردباني رها كنيم، هيچ نيازي به قاعده‌اي كه بگويد چكش به طرف مركز زمين يا در جهت مخالف آن حركت مي‌كند، نداريم. اگر در اين موقع كسي از ما بپرسد كه از كجا مي‌دانيد كه چكش سقوط خواهد كرد، بهترين پاسخي كه مي‌توانيم بدهيم اين است كه بگوييم، هميشه به اين صورت بوده است و اگر بخواهيم جوابمان علمي‌تر باشد، مي‌توانيم بگوييم كه زماني كه چكش سقوط مي‌كند، انرژي پتانسيل گرانشي آن كاهش مي‌يابد و برعكس انرژي جنبشي آن افزايش پيدا مي‌كند.

اما اگر چكش به جاي سقوط ، به طرف بالا برود، در اين صورت انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل آن هر دو افزايش پيدا مي‌كنند و اين موضوع پايستگي يا بقاي انرژي را نقض مي‌كند. استدلال مشابه را مي‌توان در مورد تعيين جهت نيروي محركه الكتريكي كه با تغيير شار مغناطيسي در يك مدار القا مي‌شود، بكار برد، يعني در اين مورد اخير نيروي محركه القايي بايد در جهتي باشد كه با اصل پايستگي سازگار باشد و اين با استفاده از قانون لنز توضيح داده مي‌شود.

تاريخچه

در سال 1834 ، يعني سه سال بعد از اين كه فاراده قانون القا خود را ارائه داد (قانون القا فاراده)، هاينريش فريدريش لنز (Heinrich Friedrich Lenz) قاعده معروف خود را كه به قانون لنز معروف است، براي تعيين جهت جريان القايي در يك حلقه رساناي بسته ارائه داد. اين قانون به صورت يك علامت منفي در قانون القاي فاراده ظاهر مي‌گردد. به اين معني كه در رابطه نيروي محركه القايي يك علامت منفي قرار داده و اعلام كنند كه اين علامت بيانگر قانون لنز است.

تشريح قانون لنز

حلقه رسانايي را در نظر بگيريد كه به يك گالوانومتر حساس متصل است. حال آهنربايي را در دست گرفته و به آرامي به اين حلقه ، نزديك كنيد. ملاحظه مي‌گردد كه با نزديك شدن آهنربا به حلقه عقربه گالوانومتر منحرف شده و وجود جرياني را در مدار نشان مي‌دهد. اين جريان را جريان القايي مي‌گويند. حلقه جريان ، مانند آهنرباي ميله‌اي ، داراي قطب‌هاي شمال و جنوب است.

حال اگر آهنربا را از حلقه دور كنيم، باز هم گالوانومتر منحرف مي‌شود، اما اين بار انحراف در جهت مخالف است و اين امر نشان دهنده اين مطلب است كه جريان در جهت مخالف در حلقه جاري شده است. اگر ميله آهنربا را سر و ته كنيم و آزمايش را تكرار كنيم، باز همان نتايج حاصل خواهد شد، جز اين كه جهت انحراف‌هاي عقربه گالوانومتر عوض خواهند شد. براي تشريح اين آزمايش با استفاده از قانون لنز به صورت زير عمل مي‌كنيم:

زماني كه آهنربا را به آرامي به حلقه نزديك مي‌كنيم، تعداد خطوط شار مغناطيسي كه از حلقه مي‌گذرد، تغيير مي‌كند و همين امر سبب ايجاد يا القا جريان در حلقه مي‌شود و چون در ابتدا هيچ جرياني وجود نداشت، اين جريان بايد در جهتي باشد كه با هل دادن آهنربا به سمت حلقه مخالفت كند. برعكس ، اگر بخواهيم آهنربا را از حلقه دور كنيم، باز جهت جريان در حلقه عوض شده و از دور كردن آن جلوگيري مي‌كند. يعني در حالت اول اگر قطب N آهنرباي ميله‌اي در طرف حلقه باشد، جريان القايي در حلقه به گونه‌اي خواهد بود كه در برابر آن يك قطب N ايجاد كند تا مانع نزديك شدن آهنربا شود.

حال زماني كه آهنربا را از حلقه دور مي‌كنيم، حلقه جهت جريان خود را عوض نموده و با ايجاد قطب S ، آهنربا را جذب كرده و مانع از دور كردن آن مي‌شود.

قانون لنز و پايستگي انرژي

اگر توضيحات فوق بر اساس قانون لنز نبوده و عكس آن چيزي كه گفته شد، اتفاق بيفتد، يعني اگر جريان القايي به تغييري كه باعث بوجود آمدن آن شده است، كمك كند، قانون بقاي انرژي نقض مي‌شود، يعني اگر هنگام نزديك كردن قطب آهنربا به حلقه در برابر آن قطب مخالف S ايجاد شده و آهنربا را جذب كند، در اين صورت آهنربا بايد به طرف حلقه شتاب پيدا كند و رفته رفته انرژي جنبشي آن افزايش پيدا كند و در همين هنگام انرژي گرمايي نيز ظاهر مي‌شود. يعني در واقع از هيچ ، انرژي بوجود مي‌آيد. بديهي است كه چنين عملي هرگز نمي‌تواند درست باشد.

بنابراين مي‌توان گفت كه قانون لنز چيزي جز بيان اصل بقاي انرژي نيست كه بطور مناسب در مورد مدارهاي حامل جريان القايي بكار مي‌رود.

ويژگي قانون لنز

قانون لنز مربوط به جريانهاي القايي است و در مورد نيروي محركه القايي صادق نيست، يعني اين قانون فقط در مورد حلقه‌هاي رسانا بكار مي‌رود. اگر مدار باز باشد، معمولا مي‌توان تصور كرد كه اگر بسته بود چه اتفاقي مي‌افتاد و بدين وسيله جهت نيروي محركه القايي را معين نمود. مثلا اگر شار مغناطيسي گذرا از مدار به صورت درون سو باشد و كاهش پيدا كند، جريان الكتريكي در مدار القا مي شود، كه جهت اين جريان القايي به صورت ساعتگرد خواهد بود تا ميدان مغناطيسي حاصل از آن باعث تقويت ميدان مغناطيسي شار گذرا از مدار باشد.

و اگر اين شار افزايش يابد، جهت جريان القايي در جهتي خواهد بود كه ميدان مغناطيسي حاصل از آن بر خلاف جهت ميدان شار باشد. پس جهت جريان پاد ساعتگرد است. بنابراين براي تشخيص جهت جريان القايي كافيست، با توجه به ميدان شار گذرا از مدار، جريان را در جهتي اختيار كنيم كه ميدان مغناطيسي حاصل از آن با برخلاف تغييرات ميدان مغناطيسي شار باشد.

.

.

عکس های قانون لنز:

منبع : .kamyararyana

[Mohammad Hosseyn]

آهنربايي كره زمين

1 - زمينه با پيدايش آهنربا ، پس از گذشت زمان كوتاهي پي بردند كه كرة زمين نيز خاصيت آهنربايي دارد ؛ تا آنجا كه نام قطب هاي آهن ربا را را بر اساس نام قطب هاي زمين نام گذاري كردند .
به دنبال آن ، براي اولين در سال 1600 ميلادي ، توسط « گيلبرت » زمين به عنوان يك آهنرباي بزرگ معرفي شد .براي دليل وجود خاصيت مغناطيسي در كرة زمين ، نظريه هاي متفاوتي از آغاز شناخت آن تا كنون ، ارائه شده است و حتي بعضي مي گفتند ، خاصيت مغناطيسي كرة زمين ، تحت تأثير كره هاي ديگر است . اما آخرين نظريه ، اين خاصيت را به مواد مذاب داخل كرة زمين مربوط مي داند .

2 - خاصيت مغناطيسي كرة زمين
يكي از ويژگي هاي مهم كرة زمين ، وجود خاصيت آهنربايي در آن است و مانند اين است كه درون كرة زمين ، آهنرباي بسيار بزرگي قرار داده شده است و تا كنون ، نظريه هاي گو ناگوني براي علت آن ارائه شده است . آخرين نظريه اين است كه درون كرة زمين ، مواد مذاب در حال حركت وجود دارد و بيشتر اين مواد ، از جنس آهن و نيكل هستند . هنگامي كه اين مواد حركت مي كنند ، در اطراف جريان هاي الكتريكي ضعيفي به وجود مي آورند كه در مجموع ، باعث مي شود كرة زمين ، خاصيت آهنربايي پيدا كند و در اطراف كرة زمين ، ميدان مغناطيسي به وجود مي آيد . ما روي آهنرباي بزرگي به نام «زمين » زندگي مي كنيم .
چندين سيارة ديگر از سياره هاي منظومه شمسي نيز ، ميدان مغناطيسي دارند كه از جمله آنها مي توان از عطارد و مشتري نام برد . اين خاصيت در خورشيد و بسياري ستاره هاي ديگر نيز ديده مي شود .
خاصيت مغناطيسي كرة زمين ، نقش بسيار مهمي در جهت يابي كشتي ها و هواپيماها دارد . شمال و جنوب مغناطيسي زمين ثابت نيست و در فاصله هاي زماني ، به ميزان قابل ملاحظه اي تغيير مي كند .

3 - زاويه انحراف
چنانچه به كمك عقربة مغناطيسي به طرف قطب شمال يا جنوب برويم ، به قطب شمال و جنوب واقعي كرة زمين نمي رسيم . علت اين است كه قطب شمال و جنوب جغرافيايي و مغناطيسي كرة زمين ، با هم يكي نيست ؛ يعني اينكه قطب شمال مغناطيسي زمين ، درست روي قطب شمال جغرافيايي زمين قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافيايي و مغناطيسي زمين را توسط خطي فرضي به به نام « محور » به هم وصل كنيم ، بين دو محور مغناطيسي و محور جغرافيايي زمين ، زاويه اي ساخته مي شود كه به آن ، زاوية انحراف گويند . اين زاويه ، به مرور زمان ، جزئي تغيير مي كند و ثابت نمي ماند ، و اندازة آن در نقاط مختلف زمين متفاوت است . زاوية انحراف در جهت يابي هواپيماها و كشتي ها بسيار مهم است . هم اكنون قطب شمال مغناطيسي كرة زمين ، در شمال كانادا قرار دارد .

4 - زاويه ميل
مطالعة مغناطيسي زمين ، نشان مي دهد كه خط هاي ميدان مغناطيسي زمين افقي نيست و با سطح زمين زاويه اي مي سازد همچنين مي دانيم خاصيت مغناطيسي يك آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، اين خاصيت بيشتر است . به همين ترتيب ، خاصيت آهنربايي كرة زمين در دو قطب بيشتر است . پس اگر يك عقربة مغناطيسي آزاد باشد تا بتواند در راستاي عمودي نيز حركت كند ، نوك اين عقربه نزديك قطب ها به زمين متمايل مي شود و در خط استواي مغناطيسي عقربه ، افقي قرار مي گيرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوك عقربه N آن ، عمود بر سطح افقي خواهد شد . پس محور مغناطيسي عقربه هاي مغناطيسي در مكان هاي مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغيير كرده و زاويه اي با افق مي سازد ؛ اين زاويه را زاوية ميل گويند . پس زاويه ميل ، زاويه اي است كه محور مغناطيسي عقربه با سطح افق مي سازد همچنين اين زاويه ، در جهت يابي هواپيماها و كشتي ها نقش بسيار مهمي دارد ؛ در جغرافيا به اين زاويه ، عرض جغرافيايي گويند .

5 - كشف معدن هاي آهني زمين
مطالعة ميدان مغناطيسي زمين براي هدف هاي علمي و عملي ، از اهميت به سزايي برخوردار است . وجود ميدان مغناطيس زمين ، انجام پاره اي از بررسي هاي مهم ديگر را ميسر كرده است ؛ از آن جمله ، مي توان از روش هاي اكتشاف و مطالعة ذخاير زمين نام برد . تحليل دقيق ميدان مغناطيسي زمين ، وسيلة توانمندي براي بررسي ذخاير معدني زمين است . در حال حاضر ، جست و جوي مغناطيس سنجي ، روش ژئوفيزيكي مهم و گسترده اي است كه براي اكتشاف و ذخاير معدني به كار مي رود .
در زمين ، نواحي اي وجود دارد كه در آن جا كميت هاي مغناطيسي به طور ناگهاني تغيير مي كنند و مقاديري به خود مي گيرند كه با مقادير مربوط به محل هاي مجاور ، تفاوت زيادي دارند تفاوت زياد كميت هاي مغناطيسي در اين ناحيه ها ، ناشي از فشار تودة بزرگي از سنگ آهن هاي مغناطيسي در زير سطح زمين است ؛ به همين دليل ، مطالعة ناهنجاري هاي مغناطيسي ، دانسته هاي باارزشي در مورد وجود و محل مخزن هاي سنگ هاي مغناطيسي ارائه مي دهد .

6- مين هاي دريايي
مواد مغناطيسي مانند آهن كه در ميدان مغناطيسي كرة زمين قرار گرفته باشند . به مرور زمان ، خاصيت مغناطيسي پيدا مي كنند ؛ مثلاً يك كشتي كه در آن آهن نيز به كار رفته است ، به مرور زمان آهنربا مي شود . از اين خاصيت براي به دام انداختن آن استفاده مي شود .
عملكرد يك مين دريايي ، به گونه اي است كه خاصيت آهنربايي كشتي بر آن اثر گذاشته و فرمان انفجار صادر مي شود .
در يك مين دريايي ، عقربه اي مغناطيسي قرار داده اند كه هنگام عبور كشتي از بالاي آن ، عقربه تحت تأثير قرار گرفته و مين از سطح زيرين دريا ، به سطح دريا مي رسد و سپس منفجر مي شود . براي خنثي كردن اين مين ها دو روش وجود دارد .
الف ـ مغناطيس نيرومندي را با كابل هاي سيمي از زير هواپيما آويزان كرده و آن را نزديك سطح آب ، حركت مي دهند . آهنرباي قوي روي مين ها اثر گذاشته و آنها را خنثي مي كند . گاهي كابل سيمي دايره شكل را به طور شناور روي سطح آب قرار مي دهند و جرياني را از آن مي گذرانند ، كه بر اثر اين ميدان مغناطيسي يا جريان جريان ساز و كار ، مين ها عمل كرده ، بدون هيچ خسارتي منفجر مي شوند .
ب ـ حلقه هايي از سيم عايق شده را به كشتي وصل كنند و جرياني را از آنها مي گذرانند ؛ به طوري كه ميدان مغناطيسي اين جريان مساوي و در خلاف ميدان مغناطيسي كشتي كشتي ( كه يك مغناطيس دائمي است ) باشد . وقتي اين ميدان ها با هم تركيب شوند ، يكديگر را خنثي مي كنند و كشتي بدون اين كه ساز و كار مين را به كار اندازند ، از روي آن مي گذرد .

7 - باستان شناسي مغناطيسي
ميدان مغناطيسي زمين ، منظم و پايدار نيست ؛ بلكه با گذشت سال ها در يك محل معين ، مقدار متوسط زاوية انحراف و ميل تغيير مي كند . اين انحراف محور مغناطيسي و در نتيجه ، تغييرات زاويه انحراف و زاويه ميل در يك محل نسبت به زمان ، شاخة جديدي را در « باستان شناسي » به نام «باستانو مغناطيسي» ايجاد كرده است كه توسط آن ، عمر كوره ها ، اجاق ها و آتشكده هاي قديمي تعيين مي شود . اساس كار ، مبتني بر اين است كه بيشتر خاك رسهايي كه اين اجسام از آنها ساخته شده اند ، حاوي مقدار كمي مواد مغناطيسي اند . سمتگيري اين مواد مغناطيسي ، با گرم شدن در موقع استفادة عادي تثبيت شده است . با مقايسة جهت فعلي ميدان مغناطيسي زمين با جهت ميدان مغناطيسي اين مواد ، مي توان قدمت باستاني تقريبي آن ها را تعيين كرد .
در مقياس طولاني تر زمان ( دوران زمين شناسي ) ، شواهدي وجود دارد كه نشان مي دهد محور مغناطيسي زمين در مدت چهار ميليون سال گذشته ، نه بار كاملاً تغيير جهت داده است . اين شواهد ، مبتني بر اندازه گيري هاي خاصيت مغناطيسي ( ضعيف ) تثبيت شده در تخته سنگ هاي با عمر زمين شناسي معين هستند .

منبع :www.physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

چوپان مغناطيسي

الكترونها در محيط پلاسمايي مثل گوسفنداني هستند كه در يك مرتع باشند. آنها به اطراف پرسه مي زنند و گاهي به سقلمه اي احتياج دارند تا باعث شود در راه مشخص گله قرار گيرند. چهاردهم نوامبر، يك تيم تحقيقاتي روشي را عرضه كرد كه با آن مي توان ديواري يكطرفه ساخت كه كه اجازه ي ورود الكترونها از يكطرف را مي دهد ولي الكترونهايي كه از طرف ديگر ديوار مي خواهند وارد شوند را مانع مي شود. اين روش جديدي براي به دام انداري الكترونها در محيط پلاسمايي است. اين ايده ما را به ياد "شيطانك ماكسول(Maxwell's Demon)" مي اندازد كه مي گفت فرض كنيد يك ظرف را با تيغه اي به دو قسمت تقسيم مي كنيم و يكطرفش را تا نصف از گاز پر مي كنيم. موجود هوشياري را در جلوي سوراخ بين دو نصفه ي ظرف قرار مي دهيم و او فقط مولكولهاي پرسرعت را انتخاب و به سمت ديگر هدايت مي كند. اين آزمايش نظري عملا غير قابل اجراست اما در اينجا با احتساب اينكه مقداري گرما هدر مي رود مي توان الكترونها را به دقت تفكيك كرد. (مثل همان كاري كه شيطانك جلوي دريچه در آزمايش ذهني ماكسول مي كرد!) قصه اينگونه است كه در يك راكتور گداخت بنام توكامك، محققان ميدان مغناطيسي براي نگه داري پلاسما در يك محل خاص بكار مي برند. يعني پلاسما را (كه مجموعه اي از الكترونهاست) درون ظرفي از جنس ميدان مغناطيسي قرار مي دهند. براي اينكار تعدادي از الكترونهاي پلاسما را در ميدان مغناطيسي مي اندازند كه باعث مي شود اين الكترونها دور حلقه اي شبيه به خانه ي حلزون بچزخند و اين خانه حكم ظرفي را دارد كه درونش پلاسما حبس مي شود. اما اين روش نيازمند اينست كه مقدار بسيار زيادي امواج راديويي به درون پلاسما فرستاده شود كه اين مقدار باعث گرم شدن بسياري از الكترونها و اتلاف گرمايي مي شود. نات فيش (Nat Fisch) از دانشگاه پرينستون (Princeton University) و همكارانش تصميم گرفتند كه انرژي لازم براي ظرف را بجاي اينكه به همه جا بفرستند فقط به يك منطقه ي كوچك بفرستند. اين ايده دو نوع ميدان مي خواهد. اول، يك لايه ي نازك از ميدانهاي الكترومغناطيس نوسان كننده مي خواهد كه بطور عمودي محوطه ي پلاسمايي را نصف مي كند و دوم، يك ميدان مغناطيسي ايستا مي خواهد. الكترونها ترجيح مي دهند كه از ديواره ي قوي و نوساني الكترومغناطيسي فاصله بگيرند بنابراين به عقب برميگردند اما ميدان مغناطيسي روي الكترونهاعمل مي كند و آنها را مجددا به جلو هدايت مي كند(مثل يك درب يكطرفه). نمايي از يك پلاسماي حبس شده در يك توكامك. توضيح كاملتر و واضحتر انست كه فرض كنيد يك الكترون به ديوار نزديك ميشود. ميدان مغناطيسي ايستا كه عمود بر ديوار است باعث مي شود كه الكترون روي مسيري حلزوني شكل به سمت ديوار جلو برود. در نزديكي هاي ديوار فركانس اين چرخش رو به جلو با فركانس نوسان ميدان الكترومغناطيسي ديوار هماهنگ مي شود و باعث مي شود كه الكترونها در جاي مشخصي از مدار چرخششان ناگهاني به سمت داخل كشيده شوند. اين شوت شدگي به سمت ديگر ديواره براي تمام الكترونها در همان جهت وجود دارد. يعني فرقي نمي كند كه الكترون به ديواره از كدام سمت نزديك شود. اگر الكتروني مثلا از سمت ديگر به ديوار نزديك شود، ميدان مغناطيسي ايستايي كه الكترونها را رو به يك سمت هدايت مي كند باعث دوري آن الكترون از ديوار مي شود. بنابراين مي بينيد كه ديوار اينجا مثل شيطانك ماكسول كه به يكسو تفكيك مي كرد عمل مي كند. حالا اين تيم در حال عملي كردن اين ايده هستند تا بتوانند با دو ديوار الكترونها را بين اين دو حبس كنند.

منبع :www.nojum.ir

[hlpmostafa]

مغناطیس
علم مغناطیس از این مشاهده که برخی سنگها (ماگنتیت) تکه‌هایآهنرا جذب میکردند سرچشمه گرفت. واژه مغناطیس از ماگنزیا یا واقع در آسیای صغیر ، یعنی محلی کهاین سنگها در آن پیدا شد، گرفته شده است. زمین به عنوانآهنربایدائمیبزرگ است که اثر جهت دهنده آن بر روی عقربه قطبهای آهنربا ، از زمانهایقدیم شناخته شده است. در سال 1820اورستدکشف کرد کهجریانالکتریکیدر سیم نیز می‌تواند اثرهای مغناطیسی تولید کند، یعنی می‌تواند سمتگیری عقربهقطب نمارا تغییر دهد.

در سال 1878رولاند (H.A.Rowland) دردانشگاه جان هاپکینزمتوجه شد که یک جسم باردار در حال حرکت (که آزمایش او ،یک قرص باردار در حال دوران سریع) نیز منشاأ اثرهای مغناطیسی است. در واقع معلومنیست که بار متحرک هم ارز جریان الکتریکی در سیم باشد. جهت مطالعه زندگینامه علمیرولاند فیزیکدان برجسته آمریکایی به کتاب زیر مراجعه شود:

Phusics by John D.Miller,Physics

Today , July 1976Rowland،s البته دو علمالکتریسیتهو مغناطیس تا سال 1820 به موازات هم تکامل می یافت اما کشف بنیادی اورستد و سایردانشمندان سبب شد کهالکترومغناطیسبه عنوان یک علم واحد مطرح شود. برای تشدیداثرمغناطیسی جریان الکتریکیدر سیم می‌توان را به شکل پیچه‌ای با دورهای زیاد درآورد و در آن یکهسته آهنیقرار داد. این کار را می‌توان بایکآهنربایالکتریکیبزرگ ، از نوعی که معمولا در پژوهشگاههای برای کارهای پژوهشی مربوط بهمغناطیس بکار می‌رود، انجام داد.

تولد میدان مغناطیسی

دومین میدانی که در مبحث الکترومغناطیس ظاهر می شود،میدان مغناطیسیاست. این میدانها و به عبارتدقیقتر آثار این میدانها از زمانهای بسیار قدیم ، یعنی از همان وقتی که آثارمغناطیسهای طبیعی سنگ آهنربا (Fe3O4یا اکسید آهن III) برای اولین بار مشاهده شد، شناخته شده‌اند. خواص شمال و جنوب یابی این ماده تاثیرمهمی بر دریانوردی و اکتشاف گذاشت با وجود این، جز در این مورد مغناطیس پدیده ایبود که کم مورد استفاده قرار می گرفت و کمتر نیز شناخته شده بود، تا اینکه در اوایلقرن نوزدهم اورستد دریافت که جریان الکتریکی میدان مغناطیسی تولیدمی‌کند.

این کار تواأم با کارهای بعدیگاؤس،هنری . فارادهو دیگران نشان دادند که این شراکتواقعی بینمیدانهایالکتریکیو مغناطیسی وجود دارد و این دو توأم تحت عنوانمیدان الکترومغناطیسیحضور دارند. به عبارتیاین میدانها به طرز جدایی ناپذیری در هم آمیخته شده‌اند.

حوزه عمل و گسترش میدان مغناطیسی

تلاش مردان عمل به توسعهماشینهای الکتریکی،وسایل مخابراتیورایانه‌هامنجر شد. این وسایل که پدیده مغناطیسی در آنها دخیل است نقش بسیار مهمی در زندگیروزمره ایفا می‌کنند. با گسترش و سریع علوم از اعتبار این علوم اولیه کاسته نمی‌شودو همیشه سازگاری خود را با کشفیات جدید حفظ می‌کند.

مغناطیسهای طبیعی و مصنوعی

• بعضی از سنگهای آهن یاد شده در طبیعت خاصیت جذباشیای آهنی کوچک ، مانندبراده‌ها یا میخهای مجاور خود را دارند. اگر تکه‌ای از چنین سنگی را از ریسمانیبیاویزیم ، خودش را طوری قرار می‌دهد که راستایش از شمال به جنوب باشد، تکه‌هایچنین سنگهایی بهآهنربایامغناطیسمعروف است.
• یک تکه آهن یافولادبا قرارگرفتن رد مجاورت آهنربا ، آهنربا یا مغناطیده می‌شود، یعنی توانایی جذب اشیای آهنیرا کسب می‌کند. خواص مغناطیسی این تکه آهن یا فولاد هر چه به آهنربا نزدیکتر باشد،قویتر است. وقتی که تکه‌ای از آهن و آهنربا با یکدیگر تماس پیدا کنند ،مغناطشیاآهنربا شدگی به مقدار ماکزیمم (میخ آهنی که به آهنربا نزدیک شود خاصیت آهنرباییپیدا می‌کند و براده‌های آهنربا را جذب می‌کند) می‌باشد.

• هنگامی که آهنربا دور شود، تکه آهن یافولادکه توسطآهنربا شده‌اند بخش زیادی از خواص مغناطیسی بدست آورده را از دست می‌دهند، ولی بازهم تا حدی آهنربا می‌مانند. از اینرو بهآهنربای مصنوعیتبدیل می‌شوند و همان خواصآهنربای طبیعیرا دارد. این پدیده رامی‌توان با آزمایش ساده‌ای به اثبات رسانید. خاصیت آهنربایی که به هنگام تماس تکهآهن با آ‌هنربا پیدا می‌شود بر خلاف مغناطش بازمانده که با دور شدن آهن ربا باقیمی‌ماند، مغناطش موقت نامیده می‌شود. آزمایشهایی از این نوع نشان می‌دهد که مغناطشبازمانده خیلی ضعیفتر از مغناطش موقت است، مثلا درآهن نرمفقط کسر کوچکی از آن است.
• هم مغناطش موقت و هم مغناطش بازمانده برای درجات مختلف آهن و فولاد متفاوت است. مغناطش موقت آهن نرم و آهن تابکاری شده از آهن نرم و فولاد تابکاری نشده به مقدارزیادی قویتر است. بر عکس مانده مغناطش فولاد ، به ویژه درجاتی از آن که شامل مثلاآمیزهکبالتاست، خیلیقویتر از مغناطش باز مانده در آهن نرم است. در نتیجه ، اگر دو میله یکسان ، یکیساخته شده از آهن نرم و دیگری از فولاد را اختیار کنیم و آنها را در مجاورت آهنرباییکسانی قرار دهیم ، میله آهن نرم قویتر از فولاد آهنربا می‌شود.
  
  ولی اگرآهنربا را دور کنیم، میله آهن نرم تقریبا بطور کلی مغناطیده می‌شود، در حالیکه میلهفولاد مقدار قابل توجهی از خاصیت آهنربایی اولیه خود را حفظ می کند. در نتیجه ،آهنربای دائمی از میله فولادی از میله آهنی خیلی قویتر است. به این دلیل آهنرباهایدائمی را از درجات خاصی از فولاد درست می‌کنند نه از آهن.
• آهنرباهایمصنوعیکه بطور ساده با قرار دادن تکه‌ای فولاد در نزدیکی یک آهنربا یا با تماسبا آن بدست آمده نسبتا ضعیف هستند. آهنرباهای قویتر را با مالیدن تیغه فولادی باآهنربا در یک جهت بدست می‌آورند. البته در این حالت نیز آهنرباهایی که بدست می‌آیدکه از آهنربایی که مغناطش به توسط آن انجام شده است، ضعیفتر است. هر نوع ضربه یاتکانی در طول مغناطش عمل را آسانتر می‌کند. برعکس تماس دادنآهنربایدائمیبا تغییر ناگهانی و زیاد دمای آن ممکن است باعث وامغناطش آن شود.
• وامغناطش بازمانده نه تنها به ماده بلکه به شکل جسمی که آهنربا می‌شود نیزبستگی دارد. میله‌های نسبتا کوتاه و کلفت از آهن نرم بعد از دور شدن آهنربا تقریبابه کلی خاصیت آهنربایی را از دست می‌دهند. با وجود این ، اگر همین آهن را برایساختن سیمی به طول 300 تا 500 برابر قطر آن بکار بریم، این سیم (ناپیچیده) خاصیتمغناطیسی خود را به مقدار زیادی حفظ خواهد کرد

[hlpmostafa]

• آیا تابحال به این فکر کرده اید کهجرثقیل، چگونه قطعات بزرگآهنرا جابجا می کند؟

• آیا تا کنون ملاحظه کرده اید که یک میخ آهنی بعد از چند بار مالش برروی یکآهنربا ، میخهای آهنی کوچکتر از خود را جذب کند؟

برای پاسخ گفتن بهپرسشهای فوق و سوالات دیگر شبیه آنها ، باید اطلاعاتی در مورد آهنربا وخاصیت آهنرباییداشته باشیم. مقاله حاضر تاحدی ما را با این مقوله آشنا می کند.

سنگ مغناطیسیوکهربا، دو مادهطبیعی هستند که از دیر باز ، مورد توجه مردم بوده اند. سنگ مغناطیسی، یک ماده معدنی با خصوصیاتغیر عادی است که آهن را جذب می کند. اگر یک قطعه کوچک از این سنگ را از نقطه ایآویزان کنیم. آن قدر می چرخد تا سرانجام بطور تقریبی در راستایشمالوجنوبقرار گیرد. نخستین بار در کشورهای غربی ، دریانوردان از این سنگ بعنوانقطبنمااستفاده می کردند.

سیر تحولی و رشد :

انسانهای اولیه به سنگهایی برخورد کردند کهقابلیت جذب آهن را داشتند. معروف است که ، نخستین بار ، شش قرن قبل از میلاد مسیح ،در شهر باستانی ماگنزیا واقع در آسیای صغیر«ترکیهامروزی) ، یونانیان به این سنگبرخورد کردند. بنابراین بخاطر نام محل پیدایش اولیه ، نام این سنگ راماگنتیتیامغناطیسگذاشتند که ترجمه فارسی آن آهنربا می باشد. سنگ مذکور از جنساکسید طبیعی آهنبا فرمول شیمیایی Fe3O4 می باشد.

بعدها ملاحظه گردید که این سنگ درمناطق دیگر کره زمین نیز وجود دارد. پدیده مغناطیس همراه با کشفآهنربایطبیعیمشاهده شده است. با پیشرفت علوم مختلف و افزایش اطلاعات بشر در زمینهمغناطیس ، انواع آهنرباهای طبیعی و مصنوعی ساخته شد. امروزه از آهنربا در قسمتهایمختلف مانند صنعت ،دریانوردیو ... استفاده می گردد.

منشا پیدایش :

کهربا شیرهای است که مدتها پیش از بعضی از درختانمانندکاجکه چوب نرم دارند، بیرون تراوید. و درطی قرنها سخت شده و بصورت جسم جامدی نیم شفاف در آمده است. کهربا به رنگهای زرد تاقهوهای وجود دارد. کهربای صیقل داده شده سنگ زینتی زیبایی است و گاهی شامل بقایایحشرههایی است که در زمانهای گذشته در شیره چسبناک گرفتار شده اند.

یونانیانباستان خاصیت شگفت انگیزکهرباتشخیص دادهبودند. اگر کهربا را به شدت به پارچهای مالش دهیم اجسامی مانند تکه های کاه یارانههای گیاه را که نزدیک آن باشد جذب میکند. اما سنگ مغناطیس یک ماده معدنی است کهدر طبیعت وجود دارد. نخستین توصیف نوشته شده از کاربرد سنگ مغناطیس به عنوان یکقطب نمادر دریانوردی در کشورهای غربی ، مربوط به اواخر قرن دوازدهم میلادی است. ولی خواصاین سنگ خیلی پیش از آن در چین شناخته شده بود.

انواع آهنربا :

اساس کار تمام آهنرباها یکسان است، اما به دلیلکاربرد در دستگاههای مختلف ، آرایش و صنعت ، آن را به اشکال و اندازه‌های گوناگونمی سازند، و لذا انواع آن از لحاظ شکل عبارتند از :

• تیغهای
• میلهای
• نعلیشکل
• استوانهای
• حلقهای
• کروی
• پلاستیکی
• سرامیکی و ...

حوزه عمل :

آهنربا به طور مستقیم و غیر مستقیم در زندگی روزانهبشر موثر است و به جرات می توان گفت که اگر این خاصیت نبود زندگی بشر امروزی بامشکل مواجه می شد. از جمله وسایلی که در ساختمان آن از خاصیت آهنربایی استفاده شدهاست، می توان بهیخچال،قطب نما،کنتور برق، انواعبلندگوها،موتورهایالکتریکی (مانندکولر،پنکه، لوازم خانگی و ...) ، وسایل اندازهگیری الکتریکی مانندولت سنج،آمپر سنجو ... اشاره کرد.

آیا آهنربا بغیر از آهن ، اجسام دیگری را جذب می کند؟

بعد ازپیدایش آهنربا ،دانشمندانبه این فکر افتادند که آیا آهنربا غیر از آهن ، اجسام دیگری را نیز می تواند جذبکند. پس از بررسیها و مطالعات مختلف ، سرانجام مشخص شد که آهنربا در عنصر دیگر بهنامهاینیکلوکبالترا نیز میتواند جذب کند. بر این اساس به سه عنصرآهن، کبالت ، نیکل وآلیاژهای آنها که توسط آهنربا جذب می گردد،مواد مغناطیسیمی گویند. بدیهی است که سایرمواد را که فاقد این خاصیت است،مواد غیر مغناطیسیمی گویند.

روشهای مختلف تشخیص قطبهای یک آهنربا :

• اگر یک آهنربا را از وسط بوسیله تکه نخ بسته و از محلی آویزان کنید، آهنربا درراستای شمال و جنوب مغناطیسی زمین قرار می گیرد.

• با توجه به اینکه در آهنرباها ، قطبهای همنام همدیگر را دفع و قطبهای غیر همنامهمدیگر را جذب می کنند، لذا اگر یک آهنربای دیگر که قطبهای آن معلوم است، در اختیارداشته باشیم، به راحتی می توان قطبهای آهنربای دیگر را تشخیص داد.

• به کمک یکعقربه مغناطیسیو با استفاده از رانش وربایش قطبها نیز میتوان این کار را انجام داد