مغناطیس و الکترومغناطیس |مقالات|

مفاهيم بنيادي طيف الكترومغناطيس

‎ديد كلي‎:‎ ‎به طور غير منطقي ولي به ترتيب تاريخي ، از ناحيه مرئي شروع مي كنيم و به خارج از آن فرا مي رويم. ‏در واقع اگر ناحيه مرئي را يك كمي به طرف فروسرخ و فرا بنفش گسترش دهيم ‏ناحيه نسبتا مشخص بين ( 1 ميكرومتر ) 2000 آنگستروم به وجود مي آيد. كه آسان ترين ناحيه براكار ‏كردن است.

كوارتز در تمامي اين ناحيه و شيشه در بيشتر قسمت هاي آن شفاف است. لذا امكان انتخاب ‏بين منشور ، توري و تداخل سنج به عنوان پاشنده وجود دارد و مشكلي در مورد پنجره ها يا عدسي ها پيش نمي ‏آيد‎.

‎جذب و اتلاف طيف الكترومغناطيسي‎:

‎طيف الكترومغناطيسي مي تواند به شكل عكاسي يا فوتوالكتريكي ثبت شود. براي طيف نمايي ‏جذبي و گسيلي رده وسيعي از منابع در دسترس اند. در زير طول موج 2000 آنگستروم ، ابتدا هوا ( ‏يا به طور دقيق اكسيژن ) سپس كوارتز شروع به جذب مي كنند.

براي‎ ‎فايق آمدن به شكل اولي، ‏مسير نوري بايد تخليه شود و نام فرا بنفش خلا ، براي اين ناحيه از همين جا ناشي مي شود. براي ‏گسترش برد عبور به اندازه چند صد آنگستروم ( تا 1040 آنگستروم كه حد عبوري ليتيوم فلورايد است ) مي ‏توان بلورهاي ديگر را با اپتيك كوجايگزين ساخت، اما اين امر فقط براي تكنيك هاي پايين عملي ‏است‎.

‎تداخل سنج ها به علت انعطاف هاي سطحي و باز تابندگي پايين داراي مشكلات زيادي هستند. در پايين تر ‏از حدود 1800 آنگستروم توري ها تنها پاشنده هاي قابل دسترس براي تفكيك بالاي اند. عدسي ها و ‏‏آينه ها( كه داراي باز تابندگي هاي كمي در اين ناحيه اند ) با به كادن توري ، حذف مي شوند. در ‏پايين تر از حدود 400 آنگستروم ، براي غلبه بر باز تابندگي كم ، توري ها بايستي در وضع فرود ‏خراشان به كار روند از طرف ديگر آشكار شدن گرما مسئله ساز نمي باشد‎.

‎بررسي نواحي طيفي‎:

‎روش هاي عكاسي يا فوتو الكتريكي مي توانند در سر تا سر ناحيه ‏فرابنفش مورد استفاده قرار گيرند. مسائل مربوط به استفاده از منابع نوري مناسب ممكن است در ناحيه ‏پايين تر از 1040 آنگستروم كه در آن پنجره ها نمي توانند براي در بر گرفتن يا مجزا كردن گاز هاي مختمورد استفاده قرار گيرند، به صورت حاد درآيند. نواحي طول موج كوتاه و بلند اطراف 1040 آنگستروم به ‏ترتيب به نام كاشفين آنها شومن و ليمن ناميده مي شود‎.

‎حركت به سوي فروسرخ ، در مي يابيم كه انتخاب بين منشورها و شبكه ها و تداخل ‏سنج ها تا حدود 40 ميكرومتر ، حد موثر بلور آزاد است. تداخل سنج هاي ساخته شده از فيلم هاي ‏نازك نظير پلي تن را مي توان ، تا طول موج هاي باز هم بلند تري مورد استفاده قرار داد به طوره ‏طيف نمايي تبديل فوريه مي تواند با طيف سنجي شبكه در ناحيه فرو سرخ رقابت ‏كند‎.

‎با ايجاد ليزر هاي رنگي كوك پذير طيف نمايي بدون شبكه ها يا تداخل سنج ها در ‏موارد معيني امكان پذير مي شود. به دليل بالا بودن ضريب باز تابشان مي توان آينه هاي متعددي را بدون ‏اتلاف قابل توجه در شدت به كار برد. مسئله اساسي در قسمت عمده ناحيه ، ناكافي بودنت است. اغلب ‏منابع در ناحيه فروسرخ انرژي نسبتا كمي را تابش مي كنند و در اثر آشكار شدن گرما در معرض مسائل ‏جدي ناشي از پارازيت قرار مي گيرند. اغلب لازم است كه تفكيك را فداي به دست آوردن نسبت مناسبي از ‏علامت به پارازيت بكنيم.

‎طيف نمايي در فروسرخ معمولا به علت فقدان منابع خطي با كافي ، به صورت جذب انجام مي شود. از ‏طرف ديگر ضرورت تخليه در فروسرخ چندان جدي نيست زيرا اكسيژن و ازت خشك جاذب نيستند، و ‏فقط كافي است كه بخار آب و گاز كربنيك حذف شوند.

‎در طول موج هاي حدود چند دهم ميلي متر ، ناحيه فروسرخ با ناحيه كه موج روي هم مي افتند و يك تغيير ‏كلي در روش پيش مي آيد. منبع و آشكارگرهاي برگزيده نخست به شكل ليزرهاي زير ميليمتر در طول موج ‏هاي مخصوص و سپس به صورت نوسان سازهاي كليسترون كوك پذير به آسانيبل حصول هستند. در ‏اين حالت پاشنده ها به كلي زائد شده و طيف نمايي جذب فقط شامل مشاهده تغييرات در علامت در حين ‏جاروب منبع و آشكارگر بر روي محدوده طول موج مورد لزوم مي شود‎.

‎طيف نمايي فركانس راديويي در دوره نسبتا متفاوت قرار مي گيرد. از يك طرف به سادگي گسترش ‏طيف نمايي كه موج است به طرف طول موج هايي بلندتر ، از طرف ديگر ادغام روش هاي متعدد تشديد است ‏كه براي مطالعه گذارهاي بين زير ترازهاي مغناطيسي و يا ساختار فوق ريز توسداده شده اند. در اين ‏روش ها ، انتقالات هر چند كه به وسيله ميدان فركانس راديويي القا شوند، معمولا نه از طريق جذب انرزي ، ‏بلكه به وسيله روش هاي ديگر ، نظير انحراف حاصل از تغيير در جهت اسپين يا تغييري در جهت ‏‏قطبش تابش تشديد آشكار مي شوند‎.‎


منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

اجاقهاي ميكرو ويو


در بيست ساله اخير ، اجاقهاي ميكروويو حضوري فراگير پيدا كرده اند . فن آوري ميكروويو ما را قادر مي سازد كه غذا را بسيار سريعتر از اجاقهاي معمولي بپزيم يا گرم كنيم . شايد اين سؤال به ذهن شما خطور كرده باشد كه اجاقهاي ميكروويو چگونه مي توانند غذا را با اين سرعت گرم كنند ؟ ميكروويو كه شكلي از انواع تابش الكترومغناطيسي است بوسيله ماگنترون magnetron توليد مي شود كه در زمان جنگ جهاني دوم همزمان با توسعه فن آوري رادار اختراع شد . ماگنترون استوانه اي تو خالي است كه ميان مغناطيسي نعلي شكل قرار دارد . در مركز استوانه ميله اي كاتدي قرار دارد و ديواره استوانه هم به عنوان آند عمل مي كند . وقتي استوانه گرم مي شود ، كاتد الكترونهايي گسيل مي كند كه آنها هم به سوي ديواره استوانه حركت مي كنند . نيروي حاصل از ميدان مغناطيسي سبب مي شود تا الكترونها در مسيري دايره اي بچرخند . اين حركت ذرات باردار با بسامد 45/2 گيگاهرتز ميكروويوي مناسب پخت توليد مي كنند . يك « هدايت كننده موج » ميكروويوها را به سوي محفظه پخت هدايت مي كند . و پره هاي يك بادبزن هم سبب پخش ميكروويوها به تمام قسمتهاي اجاق مي شود . عمل پخت در اجاق ميكروويو ناشي از برهمكنش مؤلفه ميدان الكتريكي تابش با مولكولهاي قطبي ( عمدتاً آب ) موجود در غذاست . تمام مولكولها در دماي اتاق مي چرخند . اگر بسامد تابش و بسامد حاصل از چرخش مولكولي مساوي باشند ، انرژي مي تواند از ميكروويو به مولكول قطبي منتقل شود و در نتيجه مولكول مي تواند سريعتر بچرخد . بسامد 45/2 گيگاهرتز براي افزايش انرژي چرخشي مولكولهاي آب بسيار مناسب است . اصطكاك ناشي از چرخش سريع مولكولهاي آب سرانجام سبب گرم شدن مولكولهاي غذايي احاطه كننده مولكولهاي آب مي شود . دليل اينكه اجاقهاي ميكروويو مي توانند غذا را اين چنين سريع بپزند ، اين است كه تابش بوسيله مولكولهاي غير قطبي جذب نمي شود ؛ بنابراين مي تواند همزمان به قسمتهاي مختلف غذا برسد ( ميكروويوها ، بسته به مقدار آب موجود در غذا ، مي توانند تا عمق چند سانتيمتر در غذا نفوذ كنند ) . در يك اجاق متعارف ، گرما از طريق رسانش فقط تا مغز غذا مي توانداثر كند ـ و اين امر بوسيله انتقال گرما از مولكولهاي هواي داغ به مولكولهاي سردتر غذا در اجاق چند لايه صورت مي گيرد ـ كه البته فرآيند بسيار كندي است . تذكر نكات زير در كار كرد يك اجاق ميكروويو سودمند است : مواد پلاستيكي و ظروف پيركس چون در بر گيرنده مولكولهاي قطبي نيستند ، بنابراين تحت تأثير تابش ميكروويو قرار نمي گيرند (برخي مواد پلاستيكي كه از گرماي غذا ذوب مي شوند ، نبايد در اجاقهاي ميكروويو مورد استفاده قرار گيرند ) . فلزات ، بازتاب دهنده ميكروويوها هستند ؛ بنابراين همچون حفاظي براي غذا محسوب مي شوند و حتي ممكن است آنقدر انرژي را به گسيل كننده ميكروويو بازگردانند كه سبب افزايش بار آن شوند . چون ميكروويوها مي توانند در فلزات جرياني القا كنند ؛ لذا ممكن است سبب جرقه هايي بين محفظه و جداره داخلي اجاق شوند .

تاریخچه
علم مغناطیس از این مشاهده که برخی سنگها (ماگنتیت) تکه‌های آهن را جذب می کردند سرچشمه گرفت. واژه مغناطیس از ماگنزیا یا واقع در آسیای صغیر ، یعنی محلی که این سنگها در آن پیدا شد، گرفته شده است. زمین به عنوان آهنربای دائمی بزرگ است که اثر جهت دهنده آن بر روی عقربه قطبهای آهنربا ، از زمانهای قدیم شناخته شده است. در سال 1820 اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی در سیم نیز می‌تواند اثرهای مغناطیسی تولید کند، یعنی می‌تواند سمت گیری عقربه قطب نما را تغییر دهد.

در سال 1878 رولاند (H.A.Rowland) در دانشگاه جان هاپکینز متوجه 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 معلوم نیست که بار متحرک هم ارز جریان الکتریکی در سیم باشد.

Today , July 1976Rowland،s البته دو علم الکتریسیته و مغناطیس تا سال 1820 به موازات هم تکامل می یافت اما کشف بنیادی اورستد و سایر دانشمندان سبب شد که الکترومغناطیس به عنوان یک علم واحد مطرح شود. برای تشدید اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در سیم می‌توان را به شکل پیچه‌ای با دورهای زیاد در آورد و در آن یک هسته آهنی قرار داد. این کار را می‌توان با یک آهنربای الکتریکی بزرگ ، از نوعی که معمولا در پژوهشگاههای برای کارهای پژوهشی مربوط به مغناطیس بکار می‌رود، انجام داد.

تولد میدان مغناطیسی
دومین میدانی که در مبحث الکترومغناطیس ظاهر می شود، میدان مغناطیسی است. این میدانها و به عبارت دقیقتر آثار این میدانها از زمانهای بسیار قدیم ، یعنی از همان وقتی که آثار مغناطیسهای طبیعی سنگ آهنربا (Fe3O4 یا اکسید آهن III) برای اولین بار مشاهده شد، شناخته شده‌اند. خواص شمال و جنوب یابی این ماده تاثیر مهمی بر دریانوردی و اکتشاف گذاشت با وجود این، جز در این مورد مغناطیس پدیده ای بود که کم مورد استفاده قرار می گرفت و کمتر نیز شناخته شده بود، تا اینکه در اوایل قرن نوزدهم اورستد دریافت که جریان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند.

این کار تواأم با کارهای بعدی گاؤس ، هنری . فاراده و دیگران نشان دادند که این شراکت واقعی بین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد و این دو توأم تحت عنوان میدان الکترومغناطیسی حضور دارند. به عبارتی این میدانها به طرز جدایی ناپذیری در هم آمیخته شده‌اند.

حوزه عمل و گسترش میدان مغناطیسی
تلاش مردان عمل به توسعه ماشینهای الکتریکی ، وسایل مخابراتی و رایانه‌ها منجر شد. این وسایل که پدیده مغناطیسی در آنها دخیل است نقش بسیار مهمی در زندگی روزمره ایفا می‌کنند. با گسترش و سریع علوم از اعتبار این علوم اولیه کاسته نمی‌شود و همیشه سازگاری خود را با کشفیات جدید حفظ می‌کند.

مغناطیسهای طبیعی و مصنوعی
بعضی از سنگهای آهن یاد شده در طبیعت خاصیت جذب اشیای آهنی کوچک ، مانند براده‌ها یا میخهای مجاور خود را دارند. اگر تکه‌ای از چنین سنگی را از ریسمانی بیاویزیم ، خودش را طوری قرار می‌دهد که راستایش از شمال به جنوب باشد، تکه‌های چنین سنگهایی به آهنربا یا مغناطیس معروف است.


یک تکه آهن یا فولاد با قرار گرفتن رد مجاورت آهنربا ، آهنربا یا مغناطیده می‌شود، یعنی توانایی جذب اشیای آهنی را 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 ، مغناطش یا آهنربا شدگی به مقدار ماکزیمم (میخ آهنی که به آهنربا نزدیک شود خاصیت آهنربایی پیدا می‌کند و براده‌های آهنربا را جذب می‌کند) می‌باشد.




هنگامی که آهنربا دور شود، تکه آهن یا فولاد که توسط آهنربا شده‌اند بخش زیادی از خواص مغناطیسی بدست آورده را از دست می‌دهند، ولی باز هم تا حدی آهنربا می‌مانند. از اینرو به آهنربای مصنوعی تبدیل می‌شوند و همان خواص آهنربای طبیعی را دارد. این پدیده را می‌توان با آزمایش ساده‌ای به اثبات رسانید. خاصیت آهنربایی که به هنگام تماس تکه آهن با آ‌هنربا پیدا می‌شود بر خلاف مغناطش بازمانده که با دور شدن آهن ربا باقی می‌ماند، مغناطش موقت نامیده می‌شود. آزمایشهایی از این نوع نشان می‌دهد که مغناطش بازمانده خیلی ضعیفتر از مغناطش موقت است، مثلا در آهن نرم فقط 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 مقدار زیادی قویتر است. بر عکس مانده مغناطش فولاد ، به ویژه درجاتی از آن که شامل مثلا آمیزه کبالت است، خیلی قویتر از مغناطش باز مانده در آهن نرم است. در نتیجه ، اگر دو میله یکسان ، یکی ساخته شده از آهن نرم و دیگری از فولاد را اختیار کنیم و آنها را در مجاورت آهنربای یکسانی قرار دهیم ، میله آهن نرم قویتر از فولاد آهنربا می‌شود.

ولی اگر آهنربا را دور کنیم، میله آهن نرم تقریبا بطور کلی مغناطیده می‌شود، در حالیکه میله فولاد 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 آهنرباهای دائمی را از درجات خاصی از فولاد درست می‌کنند نه از آهن.


آهنرباهای مصنوعی که بطور ساده با قرار دادن تکه‌ای فولاد در نزدیکی یک آهنربا یا با تماس با آن بدست آمده نسبتا ضعیف هستند. آهنرباهای قویتر را با مالیدن تیغه فولادی با آهنربا در یک جهت بدست می‌آورند. البته در این حالت نیز آهنرباهایی که بدست می‌آید که از آهنربایی که مغناطش به توسط آن انجام شده است، ضعیفتر است. هر نوع ضربه یا تکانی در طول مغناطش عمل را آسانتر می‌کند. برعکس تماس دادن آهنربای دائمی با 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 نیز بستگی دارد. میله‌های نسبتا کوتاه و کلفت از آهن نرم بعد از دور شدن آهنربا تقریبا به کلی خاصیت آهنربایی را از دست می‌دهند. با وجود این ، اگر همین آهن را برای ساختن سیمی به طول 300 تا 500 برابر قطر آن بکار بریم، این سیم (ناپیچیده) خاصیت مغناطیسی خود را به مقدار زیادی حفظ خواهد کرد.
منبع :شبکه ی رشد

می‌‌دانیم که همه مواد از اتمها ساخته شده‌اند و هر اتم شامل الکترونهای در حال حرکت است. بنابراین مسیر حرکت الکترونها را می‌‌توان مدار الکترونی در نظر گرفت. این مدارها که هر کدام به یک تک اتم محدود است، جریان اتمی ‌نام دارند. جریان اتمی که جریانهای کامل دورانی هستند و منجر به انتقال بار نمی‌‌شوند، اما به هر حال این جریان نیز می‌‌تواند میدان مغناطیسی تولید کند. جریان اتمی مدار کوچک بسته‌ای به ابعاد اتمی ‌است و لذا می‌‌توان آن را به طرز مناسبی به صورت یک دوقطبی مغناطیسی توصیف کرد و چون ماده از تعداد زیادی اتم تشکیل شده است، لذا در حالت کلی برای هر ماده می‌‌توان یک گشتاور دوقطبی کلی به نام مغناطش تعریف کرد که نماینده گشتاور دوقطبی مغناطیسی کل ماده است.

در رابطه ارائه شده برای مغناطش ، فرایند حد همان فرایند حد ماکروسکوپی معمولی است و ΔV را از دید ماکروسکوپی خیلی کوچک می‌‌کنیم، اما نه آنقدر کوچک که از لحاظ آماری تعداد زیادی اتم نداشته باشد. در این صورت کمیت M یک تابع برداری نقطه‌ای خواهد بود. اگر چنانچه ماده نامغناطیده باشد، چون جهت m_iها کاملا کاتوره‌ای است، بنابراین \sum m_i صفر می‌‌شود و لذا مغناطش کل صفر خواهد بود.

ماده در میدان مغناطیسی خارجی
اگر چنانچه ماده‌ای را در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار دهیم، صرف نظر از اینکه ماده مغناطیده باشد (M \ne 0) یا نامغناطیده (M = 0) باشد، در میدان خارجی گشتاور دوقطبی‌های m_i در اثر میدان مغناطیسی خارجی می‌‌چرخند تا با میدان همسو شوند. بنابراین M دیگر صفر نخواهد بود. این فرایند شبیه فرایند قطبش در مواد دی الکتریک است. در آنجا میدان الکتریکی خارجی سبب همسو شدن گشتاور دو قطبی‌های الکتریکی با میدان می‌‌شود.

جریان مغناطش
از دیدگاه ماکروسکوپی می‌‌توان تمام اثرهای مغناطیسی مربوط به ماده را بطور مناسبی برحسب M و مشتقات آن بیان کرد. یکی از این مشتقات \nabla x M می‌‌باشد. این کمیت با یک چگالی جریان انتقالی که بتواند همان میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط M را بوجود آورد، معادل است. این چگالی جریان را چگالی جریان مغناطش می‌‌گویند.

اهمیت مغناطش
برای محاسبه میدان مغناطیسی حاصل از مواد مغناطیسی ، مغناطش نقش فوق‌العاده زیادی دارد، یعنی در واقع مغناطش نماینده جسم مغناطیسی است. به عنوان مثال ، محاسبه میدان مغناطیسی حاصل از یک ماده مغناطیده در فاصله r از این ماده ، ابتدا کمیتی به نام پتانسیل برداری محاسبه می‌‌شود. پتانسیل برداری به صورت مجموع دو رابطه انتگرالی بیان می‌‌شود. یک انتگرال حجمی ‌که برحسب چگالی جریان مغناطش نوشته می‌‌شود و یک انتگرال سطحی که برحسب چگالی سطحی جریان مغناطش (جریان مغناطش در واحد طول که در لایه سطحی ماده جاری می‌‌شود) که به صورت M x n تعریف شده، بیان می‌‌گردد. در این رابطه n بردار یکه عمود بر سطح است.

نکته دیگری که برای اهمیت مغناطش می‌‌توان به آن اشاره کرد، در تعریف شدت میدان مغناطیسی است. معمولا در مورد هر ماده مغناطیسی یک کمیت نرده‌ای به نام پذیرفتاری مغناطیسی تعریف می‌‌شود. اگر این کمیت را با χ_m نشان دهیم و شدت میدان مغناطیسی را با H بیان کنیم، در این صورت در بیشتر موارد یک رابطه خطی بین H و M برحسب χ_m بیان می‌‌شود، یعنی اگر ماده همسانگرد و درعین حال خطی باشد، در این صورت خواهد بود.

در هر نقطه‌ای در نزدیکی سطح زمین ، عقربه مغناطیسی آویزان از رشته یا واقع روی یک نقطه به ترتیب خاصی سمت گیری می‌کند (تقریبا در جهت شمال به جنوب). این واقعیت مهم به این معنا است که زمین میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای مقاصد عملی و علمی از اهمیتی اساسی برخودار است.

از زمانهای قدیم ، قطب نماها ، یعنی وسایلی بر اساس استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای سمت گیری نسبت به چهار جهت اصلی ، بکار گرفته می‌شدند. قطب نمای مرسوم شامل یک عقره مغناطیسی و یک صفحه مدرج است و در جهت یابیها کاربرد وسیعی دارد.

از میدان مغناطیسی زمین چه استفاده‌هایی می‌شود؟
در دریانوردی و هوانوردی جدید ، دیگر قطب نمای مغناطیسی تنها وسیله‌ای برای سمت گیری و تعیین مسیر کشتی یا هواپیما نیست. برای این منظور وسایل دیگری نیز وجود دارد. با وجود این ، از اهمیت قطب نمای مغناطیسی به هیچ وجه کاسته نشده است. تمام کشتیها و هواپیماهای امروزی به قطب نمای مغناطیسی مجهزند. زمین شناسان ، شکارچیان و مسافران نیز از قطب نما خیلی استفاده می‌کنند. وجود میدان مغناطیسی زمین انجام پاره‌ای از بررسیهای مهم دیگر را میسر ساخته است. از آن جمله می‌توان از روشهای اکتشاف و مطالعه ذخایر آهن نام برد.

قطبهای مغناطیسی زمین
مغناطیس زمین
پیرامون زمین را میدان مغناطیسی که ماینوتسفر یا مغناطو کره نامیده می‌شود احاطه نموده است. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد، بلکه قدری از آن پایینتر هستند. همچنین قطبهای مغناطیسی زمین با قطبهای جغرافیایی آن منطبق نیستند. محور میدان مغناطیسی زمین ، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از اینرو قطر زمین نیست. مغناطو کره توسط دو عامل مشخص می‌شود: انحراف مغناطیسی و شیب مغناطیسی.

انحراف مغناطیسی عبارت است از زاویه انحراف عقربه مغناطیسی از نصف النهار جغرافیایی مورد نظر. خطوط واصل نقاط دارای انحراف مغناطیسی مساوی که خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبین مغناطیسی که مخالف قطبین جغرافیایی است، همگرا می شود. برخی از محققان ، عدم تطابق قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی را به توزیع نایکنواخت خشکی و آب در زمین توجیه می‌نمایند.

شیب مغناطیسی عبارت است از زاویه میان عقربه مغناطیسی نسبت به افق (در نیمکره شمالی سر شمالی عقربه و در نیمکره جنوبی عقربه به افق متمایل می شود). ضمن حرکت از استوا به سوی قطبین ، شیب مغناطیس افزایش می یابد. خط واصل نقاط دارای شیب صفر استوای مغناطیسی نام دارد . استوای مغناطیسی ، استوای جغرافیایی را در دو نقطه، یکی با 169˚ طول شرقی و دیگری با ˚23 طول غربی به جنوب و در نیمکره شرقی به شمال منحرف می گردد. در قطبین مغناطیسی شیب به ˚90 می رسد.

مغناطش خود بخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین
از مغناطش خودبخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین استفاده‌های زیادی می‌شود. از جمله در ساخت مینهای مغناطیسی است که در عمق معینی زیر سطح آب قرار می‌دهند و با عبور کشتی از بالای آنها منفجر می‌شود. ساز و کاری که باعث صعود مین به سطح و انفجار آن می‌شود وقتی عمل می‌کند که عقربه مغناطیسی که می‌تواند حول میله‌ای افقی بچرخد، بر اثر میدان مغناطیسی کشتی که از بالای مین می گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است که کشتی همیشه خودبخود آهنربا می‌شود. برای محافظت در مقابل مینهای مغناطیسی دو روش بکار می‌برند:

مین روبی
این روش عبارت است از حمل مغناطیس نیرومندی که با طنابهای سیمی از هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع کم در منطقه مین گذاری شده آویزان می‌شود. گاهی کابل سیمی دایره شکلی را بطور شناور روی آب قرار می‌دهند و جریانی از آن می‌گذرانند. بر اثر میدان مغناطیسی یا جریان ، ساز و کار مینها عمل می‌کند و بدون هیچ خسارتی منفجر می‌شوند.

خنثی سازی میدان مغناطیسی کشتی
این روش به این ترتیب است که حلقه هایی از سیم عایق بندی شده را به کشتی وصل می‌کنند و جریانی را از آنها می‌گذرانند، بطوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف جهت میدان مغناطیسی کشتی (که یک مغناطیس دائمی است) باشد. وقتی که این میدانها باهم ترکیب شوند، همدیگر را خنثی می‌کند و کشتی بدون اینکه ساز و کار مین را به کار اندازد از روی آن می‌گذرد
منبع: [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

یکی از کاربردهای مغناطیس ضبط مغناطیسی است. ضبط مغناطیسی در طی دو بخش مجزا کارهای ضبط و پخش را انجام می‌دهد. بخش اول انتقال اطلاعات یک سیگنال الکتریکی به نوار مغناطیسی است بصورت ترکیبی از مغناطیس‌های دائم روی نوار و تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی است این بخش فرایند پخش کردن است.
ذخیره سیگنال الکتریکی روی نوار مغناطیسی
نوار مغناطیسی یک نوار پلاستیکی است پوششی از ذرات اکسید آهن روی آن قرار دارد. این ذرات بطور تصادفی قرار گرفته‌اند که مغناطش آنها در پاسخ به نیروی مغناطیس کننده هد ضبط تغییر می‌کند. با عبور نوار از جلوی هر ضبط (آهنربای الکتریکی) میدان شکاف هد در نوار نفوذ کرده و پوشش اکسید آهن مغناطیده می‌شود. مغناطش نوار معادل یک سری آهنرباست.

در طول فرآیند ضبط کردن تعدادی آهنربای میله‌ای که از تعداد زیادی ذره اکسید آهن درست شده‌اند، روی نوار ایجاد می‌شود. طول هر آهنربای میله‌ای به سرعت نوار و فرکانس سیگنال وابسته است. هر ضبط با داشتن شکافهایی در آن ، میدان مغناطیسی را در اختیار قرار می‌دهد، علاوه بر این ، منحنی مغناطش خود را خطی می‌کند در نتیجه سیگنال خالص از آنچه که ضبط شده است را در اختیار ما قرار می‌دهد.

خطی کردن نوار مغناطیسی
مواد مغناطیسی بکار رفته در نوارها ، از نوع فرومغناطیس لخت هستند لذا غیر خطی بوده لذا سیگنال رسیده به هر ضبط با ایجاد مغناطش غیر خطی در نوار ، اعوجاجهای شدیدی را هنگام پخش ایجاد می‌کند. با کارهایی که انجام می‌دهند می‌توانند جلوی این اعوجاجها را بگیرند.

بازیابی سیگنال ضبط شده
سیگنال ضبط شده بصورت یکسری آهنربای دائم بر روی نوار قرار دارد. این سیگنال با عبور نوار از جلوی شکاف هد پخش ، بر اساس شبیه ضبط است، بازیابی می‌شود. بدین صورت که تصویر آهنربای ضبط شده بر پشت پوشش اکسید آهن می‌افتد. با عبور نوار از جلوی هد ، قسمتی از میدان آهنرباها وارد شکاف هد پخش شده و از آن می‌گذرد. طبق قانون فاراده ، ولتاژ القایی پیچک پخش ، سیگنال اولیه را بازسازی می‌کند. این ولتاژ را می‌توان تقویت کرد.

اثر تلفات شکاف هد در هنگام پخش
خروجی هد پخش عملا بطور خطی با فرکانس القا کننده متناسب نیست. در واقع خروجی بصورت حاصلضرب تلفات شکاف قرار دارد. تلفات شکاف با توجه به فاصله بین قطب شمال و جنوب هد و طول موج ضبط شده بر روی نوار انجام می‌گیرد
منبع: [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فریت

پدیده مغناطش فریت‌ها فری مغناطیس نامیده می‌شود. فرق آن با فرومغناطیس این است که اسپین اتمهای مجاور مخالف جهت هم قرار می‌گیرند. اگر اسپینهای مجاور مساوی و مختلف‌ الجهت باشند ، مثلا در کروم ، مفناطش خالص ماده و همچنین میدان مغناطیس خارج آن صفر خواهد بود.

مغناطش در فریت
مغناطش خالص فریت‌ها با وجود پاد موازی بودن اسپینهای مجاور ، صفر نیست. دلیل وجود این مغناطش خالص تفاوت قدرت اسپینهای مجاور است. به همین دلیل ماکزیمم مغناطش فریتها اصولا از مواد فرومغناطیس کمتر است ، مقدار این ماکزیمم نوعا حدود 3000 گوس است، در حالیکه از مواد فرومغناطیس مقدار ماکزیمم 2x104 گوس است.

فرمول شیمیایی فریت‌ها
فرمول شیمیایی فریت‌ها بصورت (MO)(Fe2O3) است که در آن M یک فلز دو ظرفیتی مثل آهن (Fe) علامت اختصاری o نیز مربوط به اتمهای اکسیژن در ترکیب می‌باشد.

طرز ساخت فریت
فریتها با مخلوط کردن پودر (Fe2O3) و اکسید فلز (MO2) و ذوب آنها تهیه می‌شود. اتمهای مغناطیسی یک شبکه در خلاف جهت اتمهای مغناطیس شبکه دیگر است. برای مثال اگر در گروه A ، Na اتم با گشتاور Ma ، در گروه B ، Nb اتم با گشتاور Ma همجهت شده باشند، مغناطش حجمی ماده فری مغناطیس برابر است با M=Nama-Nbmb

قدیمترین آهن ربا
ماگنتیت ، که همان آهنربای طبیعی شناخته شده است ، فریت Fe3O4 است که می‌توان آن را بصورت (Fe2+O)(Fe3+2O3) نوشت. گشتاورهای مغناطیس دو اتم Fe مخالف هم است ، بنابراین مغناطش ماده از Fe++ نامش می‌شود. بنابراین قدیمترین آهنربا نه فرومغناطیس بلکه فریت بوده است.

خاصیت فریت‌ها
خصوصیت منحصر به فرد فریت‌ها ، نسبت به آهن و دیگر مواد فرومغناطیس ، عایق بودن آنها است. مقاومت ویژه نوعی فریت‌ها 1 تا 104 اهم متر است ، در حالیکه از آهن 7-10 اهممتر است. به خاطر این مقاومت ویژه بالا ، فریت‌ها در معرض جریانهای گردابی قرار ندارند و می‌توان از آنها در فرکانسهای بالا از آنها بعنوان هسته پیچک استفاده کرد ، مثلا در پیچکهای rf ، ترانسفورماتور تلویزیون و حافظه‌های مغناطیس کامپیوترها.

کاربرد فریت‌ها
فریتها را در محدود فرکانسهای مایکروویو استفاده می‌کنند ، علت این امر آن است که میدانهای مایکروویو می‌توانند بدون تضعیف و انعکاس زیاد در مواد عایق منتشر شوند ، در حالیکه این میدانها به علت ایجاد جریانهای گردابی نمی‌توانند در‌هادیها منتشر شوند.

منبع: [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تك قطبي مغناطيسي (Magnetic Monopole)


GUT (Grand Unified Theories) و تئوري هاي ابر ريسمان (Superstring) هر دو وجود ذره اي با يك قطب مغناطيسي را پيش بيني مي كنند اما مشكلي كه در اين مدل وجود دارد اولا توليد بار مغناطيسي و ميدان در آنهاست و ثانيا رصد نشدن اين ذرات تا به امروز بوده است.

همچنين تعريف اسپين اين ذرات هم كار مشكلي به نظر مي رسد.

اگر مقدار بار را در معادلات گاس (Gauss) و فارادي (Faraday) كه هركدام از معادلات ماكسول (Maxwell) بهره مي برند مجهول قرار دهيم مقدار آن صفر به نظر خواهد رسيد. خود اين موضوع براي پذيرش سخت است. زيرا ذرات زيراتمي (حتي كوارك ها كه نوترون خنثي را تشكيل مي دهند) داراي بار هستند.

امروزه در نسبيت براي اثبات اينكه نيروي ميادين مغناطيسي از ديگر نيروها متفاوت است از تبديلات لورنتز (Lorentz Transformations) استفاده مي كنيم.

اما براي آشكارسازي اين ذرات بايد تنها از راه نسبيت وارد شويم.

از معدود افرادي كه مي خواست اين كار را كند ديراك بود.

ديراك قصد داشت با معادلات كوانتومي ديدي كاملا نسبيتي از الكترومغناطيس بدست بياورد.

او در سال 1931 نشان داد بدين منظور نمي توان از مكانيك كوانتومي استفاده كرد زيرا اثبات كرد كه حتي اگر تك قطبي مغناطيسي در دنيا وجود داشته باشد بايد داراي بار كوانتيده (Quantized) شود.

براي اين منظور بايد واحدي نيز مي بود. ديراك با نگاهي جديد سعي در شكافت مساله كرد و با انجام اعمال بسيار پيچيده در رياضي و با استفاده از تابع دلتا (تابع ديراك) دريافت كه واحد بار كوانتيده بايد عكس واحد بنيادين بار الكتريكي باشد.

ديراك در تمام اين محاسبات ذره ي فرضي را الكترون در نظر گرفته بود و لازم بود كه فضا-زمان را از يكديگر باز كنيم.

ديراك براي اين كار ريسمان ديراك (Dirac String) را بوجود آورد. رفتار اين ريسمان تقريبا همانند سيم پيچ در اثر آهارونوف – بوم (Aharonov-Bohm Effect) بود.

اثر مذكور تاثير بار بر ميادين مغناطيسي را در غياب ذره در ميدان بررسي مي كند.



به دليل بيان تمام اين مطالب جديد تئوري هاي ديگري كه در راس آنها تئوري شاخص (Gauge Theory) قرار داشت سعي در شناخت ساده تر بار كوانتيده كردند.

در سري تئوري هاي شاخص نيز فرضيه اي كه از همه بيشتر مورد توجه قرار گرفت در مكانيك هيگز (Higgs Mechanism) اين موضوع را بررسي مي كرد و تك قطبي هوفت – پولياكوف (Hooft-Polyakov Monopole) نام داشت. ويژگي قابل توجهي كه اين مدل داشت نقطه اي نبودن بررسي آن بود. به اين معنا كه ديگر ذره ي خاصي مثل الكترون ديراك را مدنظر نداشت.

در واقع اين مدل ديگر محدود به پراكندگي ايده آل لورنتز نبود.

همچنين در مدل ديراك از معادله ي ديراك استفاده شده بود كه ذره را به حركت الكتروني محدود مي كرد.

در معادله ي ديراك الكترون پس از يك چرخش به نقطه ي اول خود مي رسد در صورتيكه مشخص نبود اين ذرات تك قطبي چه نوع اسپيني دارد!

حال گفته بوديم براي بررسي مدل ديراك بايد فضا-زمان را از هم باز كنيم.

توپولوژي (Topology) فضا-زمان در حالت معمول R4 مي باشد. اگر زمان را از آن حذف كنيم تقريبا مسئله هم ارز با هوموتوپي (Homotopy) خواهد شد و توپولوژي آن برابر با كره (S2) خواهد بود.

لازم به ذكر است كه در توپولوژي هوموتوپي دو تابع پيوسته است كه از يك فضاي توپولوژي به فضاي ديگري مي رود.

تئوري شاخص با اين محاسبات نشان مي دهد كه تك قطبي ديراك الزاما نبايد داراي بار كوانتيده باشد.

اگرچه اين تئوري مسائل را در قالب يك گروه واحد (ماتريس واحد n x n) بررسي مي كند كه اين نوع بررسي بايد الزاما جدا از توپولوژي كره باشد. اين بدان معناست كه گروه واحد U(1) در Gauge Theory اصلا مماس بر كره نيست كه توپولوژي برابري با آن داشته باشد و توپولوژي در كل اتصال و به همرسي فضاها در هندسه را بررسي مي كند.

اين خود يك خلا بزرگ بود. زيرا پيش بيني ديراك در مورد بار كوانتيده اصلا درست توجيه نمي شد.

اما در سالهاي بعد و با بدست آوردن مقدار تقريبا صفر براي يك تك قطبي از معادلات گاس و فارادي اين تئوري ارزش خود را دوباره پيدا كرد.

بعد از مدتي تئوري هاي شاخص و كوانتومي سعي كردند كه با يكديگر يك تئوري واحد را بيان كنند و به همين ترتيب GUT بيان شد. اين تئوري ذراتي را به نام ديون (Dyon) معرفي مي كند كه هم زمان هم بار الكتريكي دارند و هم بار مغناطيسي. طبق اين مدل تك قطبي مغناطيسي ذره اي است كه بار الكتريكي صفر و عدد لپتوني يك دارد.

اين بدان معناست كه تك قطبي مغناطيسي مانند الكترون نبايد واپاشي داشته باشد و تجزيه شود.

همچنين اين مدل طبق معادلات فريدمان (Freidmann Equations) بيان مي كند چگالي ذرات تك قطبي در دنياي ما حدودا بايد 1011 برابر چگالي چرخشي (Critical Density) باشد. بنابراين بايد به طور متداول در دنياي ما قابل رصد باشند. (در بين هر 1029 ذره يك تك قطبي بايد ديده شود).

گرچه پيش بيني مي شود اين ذرات ارتباط زيادي با X Bosons و Y Bosons داشته باشند و محدوده ي جرم آنها در آزمايشات 600 (Gev/C2) تا 1017 (Gev/C2) تعيين شده است اما از آنجا كه ايجاد اين نوع از بوزون ها حتي در CERN به دليل جرم زيادشان امكان ناپذير مي باشد هنوز اين ايده در حد يك فرض مانده است.

اما دانشمندان در تلاش هستند كه اين نوع بوزون ها را در توجيه واپاشي پروتون به كار گيرند. اين ايده ها در صورتي ببان شده اند كه در سال هاي اخير در ژاپن توانسته اند نيمه عمر تقريبي پروتون منفرد را 1035 سال پيش بيني كنند كه اين نتيجه عملا ورود اين بوزون ها را به مسئله نقض مي كند.

گرچه تا به حال ذره اي تك قطبي مشاهده نشده است و دقيقا بر همين مبنا مدل هاي كيهان شناسي پيش بيني مي كنند كه اين ذرات بعد از بيگ بنگ تنها بايد تعداد كمي را شامل شوند!

اگر اين مدل را بخواهيم بپذيريم بايد نتيجه ي آزمايشات را به دو نوع بوزون مذكور ربط دهيم كه تك قطبي ها را محدود به اجرام بسيار بالا مي كند!



ديدگاه VMR-PCR:



در "مدل كيهاني VMR-PCR" بيان كرديم كه اين نظريه تمام عالم را به دو ذره يكي بوزون و ديگري فرميون مرتبط مي كند و اين ذرات را تك قطبي و مكمل يكديگر مي خواند.

اين دو ذره در مركز عالم وجود دارند و داراي جرم زيادي متمركز در خود مي باشند (كه اين جرم و چگالي زياد باعث بيگ بنگ شده است).

از آنجاييكه دنيا در حال انبساط است پس هنوز جرم متمركز در مركز دنيا بايد مقدار عظيمي باشد.

تمام اين جرم را نمي توان به آن دو ذره مرتبط كرد اما گفتيم كه همواره مقدار اختلاف بين نيروي دافعه ي خلا و ماده ناچيز است.

همچنين اينكه تنها دو ذره موجود باشد يا اين خود نيز نياز به بررسي و تجربه ي بيشتري است. اما اينكه چرا اين ذرات در دنيا منتشر شده نيستند تنها مي توانند يك جواب داشته باشد:

مقدار ذرات تك قطبي هميشه در مركز دنيا ثابت است و در موقعيتي قرار دارد كه وقتي نوبت به انتشار آنها مي رسد جرم متمركز در مركز آنقدر كم است كه دافعه ي خلا شروع به منقبض كردن دنيا مي كند.

اما اين مدل در هر حال مي تواند مسئله ي انتشار نيافتن اين ذرات در دنيا را توجيه كند.

تنها تفاوتي كه نمي گذارد اين مدل نظر دانشمندان را تاييد كند اين مسئله است كه مدل VMR-PCR به جاي دو بوزون X و Y يك بوزون و يك فرميون را پيشنهاد مي كند. (X Boson – Y Fermion).



اينكه بار و ديگر پارامترها در اين ذرات بايد كوانتيده باشد از نظر VMR-PCR كاملا صحيح است.

زيرا در "مدل ديناميك و مكانيك VMR-PCR" بيان كرديم كه كوانتوم در همرسي قطرهاي ذوزنقه هاي ايجاد شده تعريف مي شود و مركز دنيا خود راس مثلث است. پس هرچيزي كه در آنجاست بايد كوانتيده باشد.

اما مسلما بار الكتريكي براي يك ذره ي تك قطبي وجود ندارد. زيرا شارش بايد بين دو منبع غيرهمنام صورت گيرد.

چگونه بار الكتريكي در يك ذره ي منفرد تك قطبي شارش كند؟

اما بالعكس در اين مدل براي مقدار بار مغناطيسي بي نهايت پيش بيني شده زيرا همانطور كه در مدل كيهاني گفتيم قدرت ميدان اجرام سماوي از بيگ بنگ تا به حال پيوسته در حال كاهش بوده است.

اما در لحظات بعد از بيگ بنگ داراي بيشترين قدرت خود بوده اند. اين نشانه ي وجود يك شارژ مغناطيسي در مركز دنياست. بنابراين نبايد قدرت ميدان و بار مغناطيسي اي محدودي داشته باشد.

مشكل ديگري كه بيان كرديم مسئله ي اسپين است.

با فرض اينكه اين دو ذره در كنار يكديگر قرار گيرند و همديگر را مكمل شون مدلي براي چرخش و دوران آنها ايجاد نمي شود. زيرا يكي از آنها فرميون با اسپين نيمه صحيح و ديگري بوزون با اسپين صحيح است.

گفتيم كه مركز دنيا بر راس مثلث در مدل VMR-PCR قرار دارد. به همين دليل زمان سفر در نظر گرفته مي شود.

بر همين مبنا متوجه مي شويم كه سرعت اين ذرات نيز صفر است و الزاما اسپين آنها صفر مي شود.

ولي با يك مثال نتيجه را بهتر بيان مي كنيم.

اگر جرمي با سرعت بي نهايت در حال چرخش به دور خود باشد آيا ما متوجه مي شويم كه در حال چرخش است؟

ثابت به نظر مي رسد. زيرا در هر لحظه هر نقطه اي از آن در همه جا وجود دارد.

اين خيلي بعيد است كه با چگالي زياد مركز دنيا چرخشي براي آن نداشته باشيم.

سرعت نهايت در VMR-PCR همان C2 است. بنابراين اينگونه اسپين هم بايد در نهايت خود باشد.

مقدار آن مشخص نيست. زيرا دلايل واضحي براي تعيين آن نداريم اما هرچه هست در نهايت است.

بنابراين آن را بي نهايت مي ناميم.

اين مدل ديگر جاي سوالي را باقي نمي گذارد.

منبع: [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

برعکس دیامغناطیس و پارامغناطیس ، که خاصیت انفرادی اتم‌ها و مولکول‌های ماده هستند، خواص فرومغناطیس ماده با توجه به ویژگیهای اختصاصی ساختار بلورین آن توضیح داده می‌شود. به عنوان مثال ، اتم‌های آهن در حالت بخار خودشان دیامغناطیس یا پارامغناطیس هستند.

ماهیت مواد فرومغناطیس
فرومغناطیس خاصیت آهن در حالت جامد ، یعنی خاصیت بلورهای آهن است. شماری از آزمایشها و مشاهدات این گفته را تصدیق می‌کنند. قبل از همه ، این امر از بستگی خواص مغناطیسی آهن و دیگر مواد پارامغناطیس به اعمالی که ساختار بلورین آنها تغییر می‌دهد، نتیجه می‌شود. (سخت کاری و بافر تفتی). دیگر اینکه فلزات پارامغناطیس و دیامغناطیس را می‌توان برای ساختن آلیاژهایی به کاربرد که خواص فرومغناطیسی کامل داشته باشند.

برای مثال ، این امر برای آلیاژ هیسلر (Heusler) که دارای خاصیت مغناطیسی تقریبا مثل آهن ولی آلیاژی است از فلزات با خواص مغناطیسی ضعیف ، مانند مس (65%) ، منگنز (25%) و آلومینیوم (15%) مصداق دارد. از طرف دیگر ، بعضی از آلیاژهای مواد فرومغناطیس ، مثل آلیاژی ، که دارای 75% آهن و 25% نیکل است، تقریبا غیر مغناطیس هستند.

اختلاف فرومغناطیسها با پارامغناطیسها فقط مقدار نسبتا بالای تراوایی m و بستگی آنها به شدت میدان مغناطیسی نیست، بلکه در بستگی خاص مغناطش آنها به شدت میدان مغناطیسی خارجی نیز هست. این ویژگی پدیده پسماند و همه پیامدهای آن ، مثل مغناطش بازمانده و نیروی وادارنده ، تظاهر می‌کند.
دلیل پسماند مغناطیسی چیست؟
اختلاف بین آهنگ افزایش در مغناطش یک ماده فرومغناطیس با ازدیاد H و طریق وامغناطش آن با H رو به کاهش ، نشان می‌دهد، وقتی که مغناطش ماده فرومغناطیس تغییر می‌کند، یعنی وقتی که شدت میدان مغناطیسی خارجی افزایش یا کاهش می‌یابد، جهت گیری یا درهم شدن جهتهای آهنرباهای بنیادی بلافاصله بعد از عوض شدن میدان پیش نمی‌آید، بلکه بعد از یک تأخیر زمانی معین رخ می‌دهد. تحلیل تفصیلی مغناطش و وامغناطش آهن و دیگر مواد فرومغناطیسی نشان می‌دهد که خواص فرومغناطیسی ماده را فقط خواص مغناطیسی اتم‌ها و مولکول‌های منفرد ، که خودشان پارامغناطیس هستند تعیین نمی‌کنند، بلکه توسط مغناطش ناحیه‌های کاملی به نام حوزه تعیین می‌شود (به این دلیل این نظریه را اغلب نظریه حوزه می‌نامند).

این اصطلاح به ناحیه‌های کوچکی در ماده اطلاق می‌شود که دارای شمار زیادی اتم هستند. اندرکنش گشتاورهای مغناطیسی اتمهای منفرد در فرومغناطیس به شکل گیری میدانهای مغناطیسی ذاتی خیلی قوی منفجر می‌شود که در هر حوزه عمل می‌کنند و در داخل چنین ناحیه‌ای همه آهنرباهای اتمی را موازی با یکدیگر آرایش می‌دهند که خود بخود تا حد اشباع مغناطیسی هستند. اما جهتهای مغناطش در حوزه‌های مختلف ، متفاوت هستند. بنحوی که در نبود میدان مغناطیسی خارجی به علت توزیع نامنظم این نواحی جسم نامغناطیده است.

بر اثر میدان مغناطیسی خارجی ، این ناحیه‌های مغناطش خود بخود از نو مرتب و گروه بندی می‌شوند. در نتیجه ، ناحیه‌هایی که در آنها مغناطش با میدان خارجی موازی است غالب می‌شوند و ماده در کل حالت مغناطیسی پیدا می‌کند. نظر به اندازه بزرگ ناحیه‌های مغناطش خود بخود در مقایسه با ابعاد اتمی ، جهتگیری (و نیز فرایند عکس یعنی بهم خوردن جهتها) این ناحیه‌ها با دشواری‌های بیشتری برخورد می‌کند تا حالت اتمها و مولکولهای منفرد در پارامغناطیسها و دیامغناطیسها. به این دلیل ، پشت سر تغییرات میدان خارجی مغناطش و وامغناطش قرار دارد، یعنی پسماند مشاهده می‌شود .
منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تعریف نظریه مولکولی مغناطیس:

نظریه ای که اختلاف در خواص مغناطیسی اجسام را بر پایه ساختار تک تک ذرات سازنده آنها ، یعنیاتمها و مولکولها ، توضیح می دهد به نظریه مولکولی مغناطیس معروف است این نظریه بسیار پیچیده هنوز تکمیل نشده است. به این سبب ، در اینجا نمی توان آن را به تفضیل بررسی کرد. فقط دلایل عمده اختلاف در خواص پارامغناطیس ها و دیامغناطیسها بیان می شوند.

مواد پارا مغناطیس و دیا مغناطیس:

هر جسمی. پارا مغناطیس یا دیا مغناطیس ، تا هنگامی که در میدان مغناطیسی خارجی قرار نگرفته، نامغناطیده است اما ساز و کار مغناطش پارا مغناطیس ها و دیا مغناطیس ها متفاوت است.


دیامغناطیس ها:

اجسامی هستند که در آنها هیچ ذره ای (اتم یا مولکول) خواص مغناطیسی ندارند مگر اینکه در میدان خارجی قرار گیرند و فقط میدان خارجی این ذرات را به مغناطیس های بنیادی (که جریان های بنیادی را موجب می شوند) در جهت های معین تبدیل می کند.


پارامغناطیس ها:

ذرات بنیادی پارا مغناطیس ها بدون اینکه میدان خارجی روی آنها اثر کند خودشان مغناطیس(جریان های بنیادی) هستند. در اینجا نقش میدان مغناطیسی خارجی محدود می شود به جهت دادن خاص و مرتب کردن این مغناطیس های کوچک.

تا زمانی که این میدان روی آنها اثر نکرده است آرایش آنها نامنظم و آشفته بوده و کل جسم نامغناطیده است. در میدان مغناطیسی ، این مغناطیس های بنیادی کم و بیش در زنجیره های موازی آرایش می یابند و کل ماده مغناطیده است.


اختلاف ساختاری ذرات سازنده مواد پارامغناطیس و دیامغناطیس:


اتم های همه اجسام دارای شمار زیادی الکترون های متحرک هستند. هر الکترون یک جریان بنیادی آمپر دایروی تشکیل می دهند. اما در اتم های ماده دیامغناطیس ، قبل از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی جریان های دایروی منفرد متقابلا یکدیگر را خنثی می کنند. به طوری که کل اتم مغناطیس بنیادی نیست.


هر گاه چنین ماده ای وارد میدان مغناطیسی شود، نیروی لورنتس روی هر الکترون اثر می کند، و محاسبات نشان می دهد که بر آیند آین نیروها به ظهور جریان القایی منجر می شود، یعنی اتم ها خواص مغناطیس بنیادی کسب می کنند. نظر بر اینکه این جریان ها ، جریان های القایی هستند، بنابر قانون لنز جهت آنها باید با جهت جریان در پیچه (که میدان مغناطیسی خارجی به وجود می آورد) مخالف باشد. یعنی شار مغناطیسی ناشی از این جریان ها باید مخالف شار میدان خارجی باشد و جسم دیا مغناطیس از آهنربا دور می شود.


در اتم های مواد پارامغناطیس ، اثرهای مغناطیسی الکترون های منفرد کاملا همدیگر را خنثی نمی کنند به گونه ای که کل اتم یک مغناطیس بنیادی است. اثر میدان مغناطیسی خارجی به این جریان های بنیادی نظم می بخشد، جریان ها به نحوی جهت می گیرند که جهت غالب با جهت جریان تولید شده در پیچه توسط میدان مغناطیسی خارجی منطبق می شود. بنابراین ، در این حالت شار مغناطیسی ناشی از جریان های بنیادی شار مغناطیسی تولید شده با پیچه را تقویت می کند و جسم پارا مغناطیس به سمت آهنربا جذب می شود.

به بیان دقیقتر ، دیامغناطیس خاصیت عمومی همه مواد است. میدان مغناطیسی خارجی اثرهای القایی یکسانی روی اتم های پارا مغناطیس و دیا مغناطیس اعمال می کند. اما در پارامغناطیس ها این اثر با عمل جهت دادن میدان مغناطیسی خارجی که جریان های بنیادی ذاتی اتم ها را مرتب می کند از بین می رود. به این ترتیب دیا مغناطیس و پارا مغناطیس با تفاوت در ساختار اتمی و مولکولی این مواد توضیح داده می شود.
منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تعيين اندازه ميدان مغناطيسي ستاره اي نوتروني


براي اولين بار ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني به شكل مستقيم تعيين شد

با استفاده از رصدخانه پرتو X آزانس فضايي اروپا موسوم به XMM-Newton ، اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار و بدون واسطه ميدان مغناطيسي يك ستاره نوتروني را مورد سنجش قرار دهند و ديد دقيق تري نسبت به اين موجودات راز آلود كيهان به دست آورند.

ستاره هاي نوتروني اجرامي بسيار چگالند . اين ستاره ها با جرمي معادل خورشيد در كره اي به قطر 20 تا 30 كيلومتر فشرده مي شوند و جرمي با چگالي بسيار بالا را توليد مي كنند. ستاره هاي نوتروني حاصل انفجارهاي ابرنواختري است. پس از آنكه لايه هاي ستاره در اثر انفجاري مهيب در فضا پراكنده شد بقاياي ستاره اصلي به شكل قلبي چگال باقي مي ماند و ستاره نوتروني را تشكيل مي دهد ستاره اي كه با آهنگي غيرقابل تصور به دور خود مي چرخد.

اين گونه اجرام اگرچه خانواده اي آشنا ازاجرام كيهاني به حساب مي ايند اما به شكل فردي و تك تك اطلاع اندكي از آنها در دست داريم.اين اجرام در هنگام تولد دماي بسيار بالايي دارند و تابش قوي از خود ساطع مي كنند اما پس از گذشت زمان با سرعت حرارات خود را از دست مي دهند و به همين دليل تابشهاي قوي خود نظير تابش در محدوده پرتو X را از دست داده و در طول موجهاي راديويي به تابش مي پردازند و به همين دليل است كه براي بررسي آنها بايد از اين طول موجها استفاده كرد. تنها تعداد اندكي از اين اجرام تابشهايي در طول موج X نشان مي دهند.

يكي از اين موارد ستاره اي نوتروني موسوم به 1 E1207.4-5209 است كه در خلال طولاني ترين عكسبرداري رصدخانه XMM-Newton كه 72 ساعت به طول انجاميد آشكار شد.با كمك اين تصوير برداري اخترشناسان اروپايي موفق شدند براي اولين بار به طور مستقيم به اندازه گيري ميدان مغناطيسي اين ستاره بپردازند اين در حاليست كه پيش از اين تنها با كمك روشهاي غير مستقيم نظير استفاده از نظريات شكل گيري ستاره هاي پرجرم و يا بررسي آهنگ كاهش دوران ستاره نوتروني (كه با كمك بررسي داده هاي راديويي امكان پذير مي شد) اين ميدان مغناطيسي مورد محاسبه قرار مي گرفت . اما اين بار اخترشناسان توانستند با رصد تابش پرتو X يك ستاره نوتروني اين ميدان را مستقيما ندازه گيري كنند تابش پرتو X پيش از آنكه در فضا منتشر شود از درون ميدان مغناطيسي ستاره نوتروني عبور مي كند و اين ميدان اثر انگشت خود را بر روي اين پرتو باقي مي گذارد. با بررسي پرتوهاي دريافت شده مي توان ميدان را شناسايي كرد . اما نكته هيجان انگيز در خصوص اين ستاره نوتروني جاي ديگري بود ميدان مغناطيسي كه به روش مستقيم مورد اندازه گيري قرار گرفت 30 برابر ضعيف تر از ميداني بود كه روشهاي غير مستقيم اعلام مي كرد ند و اين پرسشي تاز ه را مطرح مي كرد منشا اين اختلاف چيست.

در مدلهاي رايج اندازه گيري ميدان مغناطيسي ستاره هاي نوتروني فرض مي شود كه كاهش سرعت ستاره تنها در اثر ميدان مغناطيسي ستاره و واكنش ان با محيط اطراف است د حاليكه به نظر مي رسد، حداقل در مورد 1 E1207.4-5209 عامل ديگري نيز در كاهش سرعت ستاره نقش ايفا مي كند و آن قرصي از بقاياي انفجار ابرنواختري است كه در اطراف ستاره نوتروني باقي مانده است.

حال اين سوال مطرح اسن كه آيا اين مورد تنها يك استثنا و گونه جديدي از ستاره هاي نوتروني است و يا نمونه اي عمومي از اين خانواده از اجرام آسماني است. بررسيهاي بعدي بايد پاسخگوي اين سوال باشد.

منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]