تبليغاتX
گروه فیزیک تربت حیدریه

گروه فیزیک تربت حیدریه

فعالیت های گروه فیزیک

+ نوشته شده در  جمعه 1388/12/28ساعت 16:9  توسط خانم م . ا  | 

 

 

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه 1388/12/13ساعت 21:16  توسط خانم م . ا  | 

رنگین‌کمان

 

Rainbow formation.png

«رنگین کمان» (به فارسی افغانستان: کمان رستم) (قوس و قزح) پدیده‌ای است دیداری که در آن نور سفید خورشید در برخورد با قطر ه‌های آب موجود در جو به طیفی از نورهاشکسته شده و ما آنرادر آسمان به شکل قوسی مرکب از رنگهای قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش می‌بینیم. دلیل تشکیل رنگین کمان،تجزیه طیف های نوری در هنگام برخورد نور (آفتاب) با قطرات آب که ممکن است بصورت رطوبت به شکل ابر در هوا موجود باشند و یا بصورت باران در حال ریزش باشند است. قابلیت دیده شدن رنگین کمان وقتی قابلیت دیده شدن را دارد که باران ببارد و یا قطرات آب از هوا به زمین فرود آیند، در این شرایط شما باید بگونه‌ای بایستید که نور در حال تابش پشت سر شما قرار داشته باشد و در زاویه دید مناسب باشید. اکثرا زمانی رنگین کمان قابل دیدن است که نیمی از آسمان تیره است و باران در حال باریدن است. همچنین رنگین کمان در مکان هایی که قطرات آب در هوا بسیارند نیز تشکیل می‌شوند مانند آبشار ها و ..

رنگین کمان

 توضیح علمی

ترسیم تشکیل رنگین کمان

ستاره شناس ایرانی قطب الدین شیرازی (فوت ۷۱۰ هجری قمری) یا شاگرد وی کمال الدین محمد فارسی نخستین کسی بود که توضیح علمی صحیح چگونگی تشکیل رنگین کمان را داد. وقتی نور به قطره آب تابیده می‌شود با دو بازتابشی که در قطره آب انجام می‌شود به بیرون تابش می‌یابد. با علم به اینکه زاویه شکست نور در آب 42 درجه است و طیف بازتابیده در محدوده زوایای 40 تا 42 درجه می‌باشد.این زاویه به بزرگی و کوچکی قطره آب ربطی ندارد اما به نوع قطره آب مرتبط است.زاویه ذکر شده برای قطرات باران است ولی برای قطرات آب دریا این زاویه متفاوت است

تشکیل رنگین کمان در مه و قطرکهای یک آبشار

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/12/10ساعت 11:41  توسط خانم م . ا  | 

كشف سياره اي شبيه زمين در فاصله 20 سال نوري

منجمان سياره اي را در خارج از منظومه شمسي رديابي كرده اند كه بيش از هر سياره خارجي ديگري كه تا به امروز كشف شده به زمين شباهت دارد؛ كره اي كه امكان دارد آب بر سطح آن جاري باشد.

اين سياره در مدار ستاره كم فروغي به نام "Gliese 581" كه فقط 20 سال و شش ماه نوري از زمين فاصله دارد در صورت فلكي "ميزان" (Libra) كشف شده است.

دانشمندان اين كشف را با كمك تلسكوپ 6/3 متري "اسو" (رصدخانه جنوبي اروپايي) انجام داده اند.

آنها مي گويند دماي ملايم سطح سياره بدان معني است كه هرگونه آبي در آن احتمالا در حالت مايع وجود دارد و اين موضوع شانس وجود حيات در آن را افزايش مي دهد.

استفان اودري از رصدخانه ژنو كه نويسنده اصلي مقاله اي علمي در اين باره است مي گويد: "ما تخمين زده ايم كه ميانگين دماي اين 'ابرزمين' چيزي ميان صفر و 40 درجه سانتيگراد باشد، و بنابراين آب در آن در حالت مايع خواهد بود."

"به علاوه، شعاع آن تنها بايد يك و نيم برابر شعاع زمين باشد، و مدل ها پيش بيني مي كند كه اين كره يا سنگي است - مثل زمين - يا پوشيده از اقيانوس ها."

خاوير دلفوسه، از اعضاي تيم محققان دانشگاه گرنوبل، افزود: "همانطور كه مي دانيم آب براي وجود حيات اهميت اساسي دارد."

به اعتقاد وي اين سياره ممكن است به هدف خيلي مهمي براي ماموريت هاي آينده فضايي جهت يافتن زندگي فرازميني بدل شود.

در اينگونه ماموريت ها تلسكوپ هايي در فضا قرار داده خواهد شد كه مي توانند "نشانه هاي" نوري گوياي وجود فرآيندهاي بيولوژيكي را رديابي كنند.

اين رصدخانه هاي فضايي در پي رديابي آثار گازهاي جوي مانند متان و حتي نشانگرهاي كلوروفيل، رنگدانه هاي گياهان زميني كه نقشي حياتي در فتوسنتر بازي مي كنند، برخواهند آمد.

رديابي 'غيرمستقيم'

اين سياره خارجي كوچكترين سياره يافت شده تا به امروز است و ظرف تنها 13 روز يك دور كامل حول ستاره مركزي مي گردد.

در اصطلاح منجمان به سياراتي كه حول ساير ستاره ها غير از خورشيد مي گردند سياره خارجي گفته مي شود.

فاصله اين سياره از ستاره مركزي چهارده بار كمتر از فاصله زمين از خورشيد است.

با اين حال با توجه به اينكه اين ستاره مركزي كوچكتر و سردتر - و در نتيجه كم فروغ تر - از خورشيد است، سياره مورد نظر در "ناحيه قابل سكونت" اطراف آن، يعني ناحيه اي كه آب مي تواند در آن به صورت مايع باشد قرار دارد.

گليسه 581 خيلي كم فروغ تر و خنك تر از خورشيد است

منظومه گليس 581 توسط رصدخانه جنوبي اروپايي (European Southern Observatory) در لا سيلا واقع در كوير آتاكاما شناسايي شد.

پژوهشگران براي اين اكتشاف، از يك ابزار بسيار حساس كه مي تواند تغييرات بي نهايت كوچك در شتاب يك ستاره هنگام كشيده شدن توسط نيروي گرانش سياره اي در آن اطراف را اندازه گيري كند استفاده كردند.

منجمان هنوز مجبور به توسل به اين شيوه ها هستند زيرا تلسكوپ هاي فعلي قادر به عكس گرفتن از اجرام آسماني خيلي دوردست و كم فروغ مانند سيارات خارجي نيستند، به ويژه اگر در نزديكي ستاره اي درخشان قرار داشته باشند.

تاكنون وجود سه سياره در منظومه گليس 581 استنباط شده است. به غير از "اَبَر زمين" دو سياره ديگر يكي 15 برابر زمين و ديگري 8 برابر زمين در اين منظومه وجود دارد.

كشف تازه باعث هيجان زيادي ميان دانشمندان شده است.

از ميان 200 سياره خارجي كه تاكنون كشف شده، شمار بسيار زيادي از آنها غول هاي گازي از نوع مشتري هستند كه دماي آنها به علت نزديكي به خورشيدهاي داغ، بسيار بالاست.

اليسون بويل، مسئول بخش نجوم در موزه علوم لندن در مورد اين اكتشاف گفت: "از همه سياراتي كه تاكنون در اطراف ساير ستاره ها پيدا كرده ايم، اين يكي طوري به نظر مي رسد كه گويي حاوي مخلفات لازم براي حيات باشد."

"فاصله اش از ما 20 سال نوري است يعني به اين زودي ها به آن پا نخواهيم گذاشت و بايد منتظر انوع تازه فناوري هاي رانشي كه مي تواند در آينده تغيير كند باشيم. و واضح است كه تلسكوپ هاي قدرتمندي را بر آن متمركز خواهيم كرد تا ببينيم چه مي توانيم رؤيت كنيم."

"اينكه آيا جاي ديگري (غير از زمين) زندگي وجود دارد يا نه سوالي اساسي است كه همه ما مي پرسيم."

+ نوشته شده در  شنبه 1388/10/26ساعت 10:26  توسط خانم م . ا  | 

LED چیست و تفاوت آن با lcd چیست؟

 مخفف واژه Diode Light Emitted و به معنای دیود ساطع کننده نوراست.دیودهای ساطع‌کننده نور در واقع جزو خانواده‌ دیودها هستند که دیودها نیز زیر گروه نیمه هادی‌ها به شمار می‌آیند.خاصیتی که LEDها را از سایر نیمه‌‌هادی‌ها متمایز می‌کند این است که با گذرجریان از آنها مقداری انرژی به صورت نور ازآنها ساطع می‌شود.



LEDها تا اواخر دهه گذشته فقط می‌توانستند سه نور آبی، سبز و قرمز تولیدکنند که این موضوع باعث کاربرد محدود آنها بود، اما این اواخر LEDهایی با رنگ آبی وارد بازار شده‌اند که می‌توانند نور سفید با هاله‌ای از رنگ آبی تولید کنند.به همین دلیل درآینده نزدیک می‌توان شاهد استفاده از این تکنولوژی در تولید تلویزیون و مانیتور بود.

کاربردهای LED

LEDها که از دهه‌های گذشته در الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گرفتند، عموما برای نمایش خاموش یا روشن بودن نمایشگرها در لوازم مولتی مدیا مورد استفاده قرار گرفتند. اما در‌حال‌حاضر LEDها به نحوی ساخته می‌شوند که نور را در جهت خاصی متمرکز می‌کنند و به صورت چیپ‌های کوچکی هستند که معمولا داخل یک شیشه گنبدی شکل قرار می‌گیرند و دارای سایز چوب کبریت هستند و به سختی می‌شکنند.
بزرگ‌ترین مشکل لامپ‌های LED رنگ آن‌ها بود. اما اکنون به آسانی با تغییر در ساختار فیزیکی و مواد تشکیل‌دهنده LED، نور در رنگ‌ها و شدت‌های مختلف و با طول موج مشخص با رنگ کاملا خالص تولید می‌شود.
به عبارتی LEDها فاقد پرتوهای مادون قرمز و فرابنفشی هستند که سایر صنایع روشنایی ایجاد می‌کنند و LEDها به سلامت چشم و محیط آسیب نمی‌رسانند. LEDهای سفید قابلیت تولید همه رنگ را داشته و علاوه بر آن از انرژی بسیار کمی در مقایسه با سایر لامپ‌ها و LEDهای قدیمی، برای تولید روشنایی استفاده می‌کنند. به همین دلیل روزبه‌روز استفاده از آن‌ها بیشتر شده است.
با توجه به مزایای استفاده از لامپ‌های LED پپش‌بینی می‌شود تا کمتر از 5 سال آینده شاهد تحولات عمده‌ای در عرصه محصولات روشنایی و حتی تصویری باشیم.

لامپ‌های‌LED همچنین شماره‌ها را روی ساعت‌های دیجیتالی نشان می‌دهند، اطلاعات را از کنترل تلویزیون می‌فرستند و نور آن‌ها نشان می‌دهد که چه زمانی تلویزیون روشن است.
LEDها همچنین تصاویر را روی تلویزیون‌های پلاسما نشان می‌دهد و با توجه به مصرف پایین و شدت نور بسیار عالی در رنگ‌های مختلف در روشنایی و چراغ‌های خودرو کاربرد وسیعی دارند.
فانوس‌های LED نیز که در چراغ‌های راهنمایی به منظور صرفه‌جویی در مصرف برق و کاهش خطای دید رانندگان قرار گرفته یکی دیگر از کابردهای لامپ‌های LED است.
البته لامپ‌های LED امروزه در لپ‌تاپ‌ها نیز به کار برده می‌شوند و باعث روشنایی و وضوح بیشتر تصویر می‌شوند.
شرکت‌های تولید‌کننده مانیتور نیز در این زمینه اقداماتی کرده‌اند.



نمایشگرهای LED





اگرچه کارشناسان معتقدند استفاده لامپ‌های LED نسبت به لامپ‌های فلورسنت و ... مزایای بیشتری دارد اما به دلایلی هنوز در بخش تولید تلویزیون و مانیتور شرکت‌های تولید‌کننده، محصولات زیادی به بازار عرضه نکرده‌اند.

به‌کارگیری لامپ‌های LED در تولید مانیتور و تلویزیون‌ باعث می‌شود وضوح تصویر حدود 100 برابر بالاتر از LCDهای معمولی شود. اما هنوز استفاده از این لامپ‌ها در مانیتور و تلویزیون‌ چندان رایج نشده است و شرکت سونی در این زمینه تنها یک مدل تلویزیون در سایز پایین‌تر از 27 اینچ وارد بازار کشور ژاپن کرده است.

LED یک تکنولوژی جدید است که هنوز در زمینه مانیتور وارد بازار داخلی نشده است و دلیل این مساله را نیز مشخص نیست.
به دلیل اینکه لامپ‌های LED نمی‌توانند نور سفید خالص تولید کنند استفاده از این تکنولوژی در تولید مانیتور با اختلال روبه‌رو شده است.
عرضه‌کننده مانیتورهای BENQ نیز از عدم استفاده از لامپ‌های LED در تولید مانیتورهای این شرکت خبر داد و گفت: مانیتورهای LED حتی در سطح جهانی نیز در بازار موجود نیستند.
لامپ‌های LED نسبت به لامپ‌های فلورسنت و ... که در تولید مانیتور به کار می‌روند بزرگ‌تر هستند و کاربرد چندانی در تولید مانیتور ندارند.
به گفته وی، از این لامپ‌ها در ساخت تابلوهای تبلیغاتی لامپی که در سطح شهر موجود است استفاده می‌شود و مانیتوری که از لامپ‌های LED در ساخت آنها استفاده شده باشد وجود ندارد.

LED، یک تکنولوژی جدید است که از نظر کارایی تفاوت چندانی با تکنولوژی سابق مانیتورها ندارد و مزیت مهم آن برگشت‌پذیری به چرخه طبیعت است.
اپل به منظور حمایت از محیط‌زیست، قصد دارد از موادی در تولید کالاهای خود استفاده کند که به طبیعت برگشت‌پذیر هستند. به همین منظور به جای استفاده از پلاستیک در تولید محصولاتش از آلومینیوم و تیتانیوم استفاده می‌کند و در تولید مانیتورهایش نیز قصد دارد از لامپ‌های LED استفاده کند.



لپ‌تاپ‌های LED




اگرچه تولیدکنندگان در زمینه تولید مانیتور و تلویزیون‌های LED قدری ضعیف عمل کرده‌اند، اما تولیدکنندگان لپ‌تاپ در این زمینه حداکثر استفاده‌ را از این لامپ‌ها کرده و لپ‌تاپ‌هایی را به بازار عرضه کرده‌اند که به صفحه نمایش‌های LED مجهز هستند.
فعالان بازار معتقدند، لپ‌تاپ‌هایی که در تولید صفحه‌ نمایش آنها از لامپ‌های LED استفاده شده است طی سه ماه اخیر وارد بازار داخلی شده‌اند اما به دلیل قیمت بالایی که دارند چندان مورد استقبال قرار نمی‌گیرند.
لامپ‌های LED در تمام قسمت‌های صفحه نمایش لپ‌تاپ پخش شده‌اند و به همین دلیل نه تنها تصویر شفاف‌تر و واضح‌تر است؛ بلکه کمتر باعث خستگی چشم می‌شود.
در حالی که در لپ‌تاپ‌هایی که صفحه نمایش آنها به این تکنولوژی مجهز نیستند، لامپ‌های فلورسنت در چهار طرف صفحه نمایش قرار می‌گیرند و نور در چهار گوشه صفحه نمایش شدت بیشتری دارد.
آیین‌پرست، مسوول بخش تحقیق و توسعه شرکت سازگار ارقام، عرضه‌کننده لپ‌تاپ‌های LenovoوIBM نیز لپ‌تاپ‌های سری W و X300 از خانواده Think pad را از لپ‌تاپ‌هایی معرفی کرد که از تکنولوژی LED بهره‌مند هستند.
به گفته وی تکنولوژی رایج سابق در صفحه نمایش لپ‌تاپ‌ها، CCFL بود که یک لامپ مهتابی مارپیچ در چهارطرف صفحه نمایش قرار می‌گرفت و نور صفحه را تامین می‌کرد. اما تکنولوژی LED در تمام صفحه پخش شده و وضوح بیشتری را به تصویر می‌دهد.

آیین‌پرست تولید نور بیشتر برای صفحه نمایش، وضوح بیشتر تصویر، کاهش حرارت لپ‌تاپ و در نتیجه عمر بیشتر باتری را از مزیت‌های استفاده از لامپ‌های LDE به جای لامپ‌های CCFL عنوان کرد.
لپ‌تاپ‌هایی که صفحه نمایش آنها به لامپ‌های LED مجهز است حدود یک ماه است وارد بازار داخلی شده‌اند و در حال حاضر اکثر لپ‌تاپ‌های اپل به لامپ‌های LED مجهزند.
وی نیز شدت روشنایی بیشتر، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و از همه مهم‌تر برگشت‌پذیری به چرخه طبیعت را از مزایای استفاده از لامپ‌های LED برشمرد.



تفاوت دیودهای LED با لامپ‌های CCFL در نمایشگرهایLCD


This image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 800x1260 and weights 291KB.



واقعیت این است که تکنولوژی LED چیز عجیب و غریبی نیست و مدت‌هاست به شکل‌های گوناگون در زندگی روزمره با آن برخورد داشته و داریم.

نکته مهم این‌جاست که بسیاری از برنامه‌های تحقیقاتی پس از سال‌ها به نتیجه رسیده و کاربردهای جدیدی برای تکنولوژی‌هایی قدیمی پیدا شده که تکنولوژی LED نیز یکی از آن‌هاست. دیودهای نوری را مدت‌هاست که می‌شناسید. حتی بسیاری از شمایان در آزمایشگاه‌ها با آن سر و کار داشته‌اید و می‌دانید که دیود نوری چیست و چگونه کار می‌کند. برای پاسخ به برخی شبهه‌ها،‌

در اینجا قدری درباره تفاوت میان تکنولوژی‌های LED و CCFL صحبت می‌کنیم.



LCD:




LCDیاکریستالهای مایع موادی هستند که به طور فیزیکی دارای خاصیتهای جامد و مایع هر دو هستند. یکی از خاصیتهای جالب آنها توانایی آنها در تغییر موقعیت بسته به ولتاژ اعمالی به آنها است.
اکثر صفحه های LCD با لوله های فلورسنت موجود در آنها که در قسمت بالا، کنار و گاهی اوقات پشت LCD قرار دارند، روشنایی پیدا می کنند. یک صفحه ی سفید پخش کننده ی نور، اشعه های نور را به طور مساوی و یکنواخت هدایت و پراکنده می نماید تا تصویری یکدست ایجاد کند. به این اشعه ها نور زمینه گفته می شود.برای اینکه از یکنواختی صفحه تصویر اطمینان حاصل شود نور بوسیله یک سیستم منعکس کننده شدت یکسانی پیدا می کند اگر چه ممکن است در نگاه اول به نظر نرسد ولی عملکرد این صفحات فوق العاده پیچیده است.
صفحه های نمایش LCD از لامپهای کوچک فلورسنت کاتدی سرد یا CCFL (مخففCold Cathode Fluorescent Lamp) برای نور زمینه استفاده می کنند.


LED :

صورت کلی مسئله این هست که LED های موجود در حقیقت همون LCD پنلهای معمولی هستند
به زبان ساده فقط به جای لامپهای CCFL که به عنوان بک لایت یا نور پس زمینه از اونها در LCD ها استفاده میشد از چندین LED استفاده میشه که علاوه بر پائین آوردن مصرف انرژی در پنلها از اونجایی که کنترل شدت نور در LED ها به عنوان بک لایت راحت تر از مجموعه لامپهای CCFL و صفحه یکدست کننده نور هست
میشه مشکی عمیق تری رو در پنلهایی که از این تکنولوژی به عنوان نور پس زمینه استفاده میکنن تولید کرد ولی هر تکنولوژی به موازات دستاوردهایی که داره یک سری نقاط ضعف هم داره که از اون جمله میشه به عدم یکپارچگی پخش نور در تمام سطح پنل به طور یکدست و زاویه دید ضعیفتر نسبت به LCD های معمولی اشاره کرد.
در حال حاضر هر کدوم از کمپانیهای سازنده LED که عمدتا سه کمپانی سونی , سامسونگ و ال جی هستند از تکونولوژی های منحصر به خودشون برای این پنلها استفاده میکنن که از جمله اونها میشه به تکنولوژی RGB LED سونی اشاره کرد که در سری X این کمپانی در سایزهای 46 و 55 اینچی مورد استفاده قرار گرفته و همونطور که از اسمش پیداس به جای یک LED تک رنگ که قاعدتا سفید هست
در اونها از سه LED سبز , آبی و قرمز استفاده شده که باعث ایجاد غنای رنگ بیشتر در این پنلها میشه (مسئله ای که خود سونی ادعا میکنه) از طرف دیگه کمپانیهای دیگه ای مثل سامسونگ و ال جی هم هر کدوم از شیوه های مخصوص به خودشون برای تولید پنلهای LEDـشون استفاده میکنن که بنا بر ادعای اونها شیوه کار آمد تر و بهتری برای ارائه کیفیت تصویر هست ولی نتیجه ای که تا به حال به دست اومده این هست که مدل XBR8 سونی که در ایران به عنوان مدل X450 به فروش میرسه پنل موفق تری نسبت به سایر LED ها بوده هر چند که این پنل هم نقاط ضعف زیادی داره.
در مقایسه کلی میان LCD ها و LED ها میشه گفت که LED پنلها مشکی عمیقتری نسبت به LCD ها تولید میکنن ولی در عوض زاویه دید ضعیفتر و عدم وجود درخشش معروف LCD ها و یکپارچه و یکدست نبودن نور پس زمینه در صفحه نمایش که این مسئله به خصوص در محیطهای تاریک یا زیر نور معمول اتاقها ملموس تر هست از نقاط ضعفی هستند که این تکنولوژی با خودش به ارمغان آورده!
البته کمپانیهای سازنده این پنلها ادعا میکنند که در آینده این مشکلات رو رفع خواهند کرد که صحت این مسئله رو فقط و فقط زمان ثابت میکنه.


__________________
+ نوشته شده در  چهارشنبه 1388/10/09ساعت 11:26  توسط خانم م . ا  | 

هیجان بر انگیزترین + دیدنی ترین استخرهای جهان

هتل”برجهای گنبدی” در شبه جزیره ماکائو در جنوب دریای  چین

هیجان بر انگیزترین + دیدنی ترین استخرهای جهان

 

استخر هتل برج العرب در دوبی

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/10/07ساعت 18:49  توسط خانم م . ا  | 

راز خورشید

هسته ی هیدروژن (1H) ساده ترین اتم در طبیعت، تنها از یک پروتون ساخته شده است. در حالی که هسته ی هلیوم (4He)، عنصر بعدی در جدول تناوبی، از دو پروتون و دو نوترون تشکیل یافته است. احتمالا شما در میان درس هایتان خوانده اید که «بارهای همانند همدیگر را دفع می کنند»، همین اتفاق بین پروتون ها می افتد. این نیروی دافعه زمانی که پروتونها به هم نزدیک باشند بسیار زیاد می شود. برای ایجاد واکنشهای هسته ای، پروتونها و نوترونها باید خیلی به هم نزدیک شوند. چرا که تنها در فواصل بسیار کم است که نیرویی به نام نیروی جاذبه ی هسته ای عمل می کند. این نیرو قوی ترین نیرو در طبیعت است، چرا که پروتونها را با وجود نیروی دافعه ی قوی ای که بین آنهاست، کنار هم نگه می دارد.

نگاهی به جدول تناوبی نشان می دهد که وزن اتمی (جرمی که بر اساس یک دوازدهم جرم کربن دوازده محاسبه می شود.) هیدروژن 008ر1 است، در حالی که وزن اتمی هلیوم 003ر4 می باشد. نکته ی جالب این است که جرم هلیوم کمتر از مجموع جرم چهار هسته ی هیدروژنی است که در مرکزش قرار دارد! جرم چهار پروتون برابر است با (032ر4 = 4× 008ر1 ) در حالی که جرم هسته ی هلیوم (که از چهار تا هسته ی هیدروژن ساخته شده) 029ر0 کمتر است. این مقدار جرم به انرژی تبدیل شده است. پس اگر بتوان 4 اتم هیدروژن را به یک اتم هلیوم تبدیل کرد، بر اساس فرمول اینشتین، انرژی بدست خواهد آمد. این واکنش واقعا امکان پذیر است و در واقع اساس زنجیره ی واکنشهای همجوشی گرماهسته ای که در مرکز ستارگان رخ می دهد، همین می باشد. تنها در دماهای بسیار بالا است که انرژی و سرعت کافی به پروتونها داده می شود که بتوانند بر نیروی دافعه ی الکتریکی بین خودشان غلبه کنند و آنقدر به هم نزدیک بشوند که واکنش هسته ای بین آنها روی دهد. پس شرط لازم برای این چنین واکنشهایی وجود دمای بسیار بالاست.، و این همان شرایطی است که در مرکز خورشید مهیا است. دما در آنجا 15 میلیون درجه ی سانتی گراد است. این شرایط توسط فشار بسیار زیادی ایجاد شده است، که بخاطر جرم عظیم خورشید و سنگینی بینهایت زیاد آن، در مرکز خورشید بوجود آمده است. جرم خورشید 330000 برابر جرم زمین است، پس ببینید که چه وزن زیادی روی مرکز خورشید سوار است و فشار وارد می کند، و همانطور که می دانید بالا رفتن فشار، دما را افزایش می دهد. در این دمای بسیار بالا، ماده مانند گازی رفتار می کند که چگالیش 20 برابر چگالی آهن باشد! اگر جرم خورشید 10 برابر کمتر بود، آنگاه دمای مرکز خورشید برای ایجاد واکنش های هسته ای کافی نبود. در نتیجه ما هم اینجا نبودیم که درباره ی جرم خورشید صحبت کنیم، چون حیاتی روی زمین نمی توانست شکل بگیرد! پس چون ستارگانی که جرمشان کمتر از یک دهم جرم خورشید باشد، نمی توانند واکنش همجوشی هسته ای هیدروژنی ایجاد بکنند و دیگر نمی توان به آنها ستاره گفت.

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/10/07ساعت 18:46  توسط خانم م . ا  | 

ضد ماده

 

تاریخچه

دیراک فیزیکدان معروف در 1928 چنین استنباط کرد که همه مواد می‌توانند در دو حالت وجود داشته باشند. وی در آغاز نظریه خود را در مورد الکترون بیان کرد و اظهار داشت که باید ذراتی به نام ضد الکترون هم وجود داشته با شد. این گفته تحقق یافت و فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون در 1932 ضد الکترون و یا پوزیترون را کشف کرد. پس از اکتشاف دیراک و اندرسون ، سرانجام در اکتبر 1955 اییلوگسلر ، فیزیکدان اهل ایتالیا توانست در شتاب دهنده بیوترون در آزمایشگاهی در کالیفورنیا پاد پروتون و یک سال بعد 1956 پاد نوترون را آشکار کند. اما دانشمندان پارا فراتر گذاشته و در پی ساخت پاد اتم و پاد مولکول برآمدند.

مکانیزم

اینکه اصلا پاد ذرات چیستند، چه خواصی دارند و در قیاس با همتای ماده‌ای خود چگونه رفتار می‌کنند، مدتی فیزیکدان را به خود مشغول کرد؟ ابتدا این تصور وجود داشت که پاد ماده در واقع تصویری از ماده در آینه است. این بدان مناست که پاذرات ، باید باری مخالف و هم اندازه و جرمی قرینه جرم تصویری خود در دنیای ماده داشته باشند. بحث بار الکتریکی کاملا پذیرفته شده بود. اما جرم منفی بسیار دشوار می‌نماید. ویژگی دیگر پاد ذرات ، ویژگی نابودی در صورت برخورد و تماس با پاد ماده خود است. در این انهدام مشترک هر دو نابود می‌شوند، و به مقدار قابل توجهی انرژی که بیشتر به صورت پرتوهای گاما ظاهر می‌شود، در می‌آیند. البته اگر این انرژی به اندازه کافی زیاد باشد، می‌تواند به جفت ماده و پاد ماده دیگری نیز تبدیل شود که این تصویر خوبی از تبدیل ماده و انرژی به یکدیگر و بیان فرمول معروف انیشتن است.

پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر بوجود می‌آیند. این وظیفه به عهده شتابدهنده‌ها است. در توضیح اینکه چرا ما بیشتر ماده را می‌بینیم تا ضد ماده ، در تاریخ کیهان آمده است. در مرحله دوم از هشت مرحله یا مقطع تاریخ کیهان آمده است که اولین سنگ بناهای ماده (مثلا کوارک و الکترون و پاد ذرات آنها) از برخورد پرتوها ، با یکدیگر بوجود می‌آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ، ذرات فوق سنگین نیز می‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ، ماده بیشتری نسبت ضد ماده (مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها) ایجاد کنند. ذراتی که فقط در میان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند، برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت از فزونی ماده در برابر ضد ماده بود.

آزمایش ساده

برای تصور جسم منفی ، ماهی باهوشی را تصور کنید که به سطح آب می‌آید و به قعر آن نمی‌رود. همچنین فرض کنید حباب‌هایی از داخل بطری که در کف اقیانوس قرار دارد به سمت بالا حرکت می‌کنند. ماهی باهوش با مشاهده حباب‌ها شدیدا علاقمند خواهند شد به آن جرمی منفی نسبت دهد. زیرا در خلاف جهت نیروی وارد از سوی جاذبه زمین حرکت می‌کنند. با این تصورات ، فیزیکدانان وجود چنین حالتی را برای پاد ماده غیر تحمل می‌دانند.



تصویر




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آینده پاد ماده

نویسندگان داستان غیر علمی ، تخیلی بر این باورند که می‌توان با استفاده از ماده و پاد ماده ، فضاپیماهایی را به جلو راند. یک فضاپیمای مجهز به موتور ماده - پاد ماده در کسری از مدت زمان که امروزه یک فضاپیمای مجهز به موتور هیدروژن مایع لازم دارد تا به ستارگان همسایه خورشید برسد، ما را به آن سوی مرزهای منظومه شمسی (خورشیدی) خواهد برد. سرعت این چنین فضاپیمایی در مقایسه با سرعت شاتلهای فضاهای کنونی هم ، چون سرعت یک یوزپلنگ در مقابل لاک پشت است. این فضاپیما می‌تواند سفر یازده ماهه جستجوگر سیاره بهرام را یک ماهه به انجام رساند. دیگر توانایی پاد ماده در ایجاد سرعتهای بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور است. اما این بار به جای سفر در کیهان ، سفر در زمان مورد نظر است. این تصور جدید از زمان ، به ما می‌آموزد که می‌توان با سرعت گرفتن ، نقطه خاصی از فضا- زمان را کمتر منتظر گذاشت و این همان جایی است که پاد ماده به کمک ما می‌شتابد.

محل یافت پادماده

پادماده به طور طبیعی در زمین یافت نمی‌شود، به غیر از خیلی به ندرت و با عمر بسیار کوتاهی که از نتیجه تباهی هسته‌ای و پرتوهای کیهانی به وجود می‌آیند. زیرا پادماده‌هایی که در زمین و خارج از آزمایشگاه‌های خاصی موجود می‌باشند با برخورد با مواد معمولی، نابود می‌شوند. پادذره‌ها و بعضی از پادماده‌های پایدار (مانند ضدهیدروژن)، می‌توانند به مقدار بسیار اندکی تولید شوند، ولی متاسفانه نه به اندازه‌ای که تمام خواص فیزیک-نظری آنها را مورد آزمایش بتوان قرار داد.

طول عمر پادماده

عمر کوتاه پادماده‌ها به این علت است که با برخورد آنها با ماده‌هایی که در اطراف ما وجود دارند، نابود می‌شوند که با این نابودی، انرژی به اندازه E=mc² آزاد می‌شود. در اینجا m، مجموع جرم ماده و جرم ضد ماده نابود شده با همدیگر است. این آزادی انرژی بیشتر به صورت امواج الکترومغناطیسی و پرتو گاما صورت می‌پذیرد. نسبت به فرآیندهای دیگر با مقدار ماده برابر، این فرآیند بیشتر از همه آنها (فرآیندهای شیمیایی یا هسته‌ای) انرژی تولید می‌کند و می‌تواند از لحاض اقتصادی نیز با صرفه باشد، البته اگر انسان دسترسی راحتتری به یک منبع از ضدماده‌ها و ضدذرات را می‌داشت. که بر طبق تخمین‌های امروزی، چنین ذخیره‌ای تا شعاع چندین میلیارد سال نوری از زمین موجود نمی‌باشد.

هزینه

با بهای تخمینی ۲۵ میلیارد دلار برای هر گرم پوزیترون و ۶۲٫۵ تریلیون دلار برای هر گرم پادهیدروژن، گفته می‌شود که پادماده پرهزینه ترین مادهٔ موجود می‌باشد.

بسیاری از سفینه ها در داستان های علمی- تخیلی از ضد ماده به عنوان سوخت استفاده می كردند. زیرا ضد ماده قوی ترین سوخت شناخته شده در طبیعت است. در حالی كه برای سفر از زمین به مریخ چند تن سوخت شیمیایی لازم است، تنها چند میلی گرم از ضد ماده می تواند ما را به مقصد برساند. اما در واقعیت این سوخت معایبی نیز داردبعضی از فعل و انفعالات ضد ماده مقادیر زیادی پرتو گاما ایجاد می كند. این پرتوها در ماده نفوذ كرده و مولكول های سلول های زنده بدن انسان را از هم می پاشند. در نتیجه وجود این پرتوها در محیط بسیار مضر است. پرتوهای پرانرژی گاما همچنین می توانند اتم های مواد سازنده موتور سفینه را بشكافند. مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (Nasa Institue For Advanced Concepts)با سرمایه گذاری بر روی تحقیقی جدید، در حال تلاش برای ساخت نوعی سفینه با سوخت ضد ماده است كه پرتوهای گاما با انرژی بسیار كم تولید كرده و ضرری برای انسان نداشته باشد.
با آن كه ضد ماده از نظر ظاهر كاملاً شبیه به ماده است، بسیاری از خواص مهم آن با ماده تفاوت دارد. برای مثال، الكترون ها در ماده بار منفی دارند. اما در پاد ماده این ذرات درست بر عكس ماده بوده و بار مثبت دارند. به همین دلیل دانشمندان این ذرات را پوزیترون (Positron) می نامند. هنگامی كه ماده و ضد ماده با یكدیگر برخورد كنند، هر دو تبدیل به انرژی می شوند. این تبدیل كامل به انرژی، منشا قدرت بسیار زیاد ضد ماده است. این نوع تبدیل به انرژی در طبیعت بی نظیر است. حتی در واكنش های هسته ای كه در بمب های اتمی اتفاق می افتند، تنها سه درصد ماده تبدیل به انرژی می شود. در طرح های گذشته از سفینه هایی با سوخت ضد ماده، برای تولید انرژی از پاد پروتون ها (ذراتی مانند پروتون با بار منفی كه در هسته اتم های ضد ماده قرار دارند) استفاده می شد كه این ذرات، پرتوهای گاما با انرژی بسیار زیاد تولید می كردند. اما در طرح جدید، با استفاده از تبدیل پوزیترون ها به انرژی، پرتوهای گاما با انرژی معادل ۴۰۰ برابر كمتر از حالت قبل ایجاد می شوند.
این تحقیق، مطالعه اولیه ای برای آزمایش عملی بودن این طرح است. اگر این طرح عملی باشد و بودجه لازم برای تكمیل پروژه در دست باشد، سفینه ای با سوخت پوزیترون در عملیات سفر انسان به مریخ بر دیگر سفینه ها ، دو برتری بسیار مهم دارد. دكتر جرالد اسمیت، سرپرست گروه تحقیقاتی سفینه ضد ماده، می گوید: «اولین و مهم ترین مزیت، امن تر بودن سفر با سفینه پوزیترون (سفینه ای كه با سوخت پوزیترون حركت می كند) است.» در طرح فعلی سفر انسان به مریخ ، در سفینه فضایی مورد نظر از راكتور هسته ای استفاده می شود كه این كار طول سفر و خطرات موجود برای سرنشینان را كاهش می دهد. همچنین سفینه های عادی (با سوخت شیمیایی) هزینه و وزن بیشتری دارند. اما عیب سفینه ای با سوخت هسته ای، پیچیده بودن راكتورهای آن است كه باعث می شود احتمال بروز مشكل در طول سفر بسیار بیشتر گردد. اسمیت می گوید: «سفینه با سوخت پاد ماده همان مزایای راكتور هسته ای را داراست علاوه بر این كه طرز كار آن بسیار ساده است.» یكی دیگر از معایب سفینه های راكتوری آن است كه راكتورهای هسته ای، حتی پس از آن كه سوخت آنها تمام می شود، رادیواكتیو بوده و بسیار خطرناكند. به همین دلیل پس از آن كه سفینه به مریخ برسد، راكتور باید در مداری به دور مریخ رها گردد به طوری كه تا چند میلیون سال آینده (زمانی كه اثرات رادیواكتیوی آن تقریباً به طور كامل از بین برود) با زمین برخورد نكند. سفینه ای با سوخت ضد ماده این عیب مهم را ندارد چون راكتور پوزیترونی (دستگاهی كه در آن پوزیترون به انرژی تبدیل می شود)، پس از آن كه سوخت به اتمام برسد، دیگر تشعشعات مضری تابش نمی كند و در نتیجه نگرانی برای ورود آن به جو زمین وجود ندارد.
پرتاب سفینه پوزیترونی نیز بسیار بی خطر است. اگر سفینه حامل راكتور هسته ای منفجر شود، ذرات رادیواكتیو آن به جو زمین می رسد. اسمیت می گوید: «اما سفینه پوزیترونی ما پس از انفجار تنها مقادیری پرتو گاما را در فضا پخش خواهد كرد كه تا شعاعی در حدود یك كیلومتر می رسند. این منطقه به شعاع یك كیلومتر كه منطقه خطر (منطقه ای در اطراف سفینه كه در صورت انفجار آن در معرض خطر شدید قرار می گیرد) نامیده می شود ، در سفینه های بزرگ با سوخت شیمیایی نیز در همین اندازه است (كره ای از آتش به دور این نوع سفینه ها تشكیل می شود).»
مزیت بزرگ دیگر، سرعت این نوع سفینه هاست. یكی از مهندسان پروژه سفینه پوزیترونی می گوید : «طراحی های پیشرفته ما نشان می دهد كه سفینه پوزیترونی می تواند به جای ۱۸۰ روز (مدت زمانی كه سفینه های فعلی تا مریخ طی می كنند)، در نصف این مدت یا حتی كمتر از آن و در ۴۵ روز به مریخ برسند.» موتورهای پیشرفته، سرعت خود را با گرم شدن موتور افزایش می دهند. این كار باعث می شود تا كارآیی یا تكانه مخصوص (Specific Impulse) آنها افزایش یابد. هر چه تكانه مخصوص بیشتر باشد، سفینه می تواند قبل از آن كه سوخت خود را به اتمام برساند، با سرعت بیشتری حركت كند. بهترین سفینه های با سوخت شیمیایی، تكانه مخصوصی در حدود ۴۵۰ ثانیه دارند.به این معنا كه یك پوند (تقریباً نیم كیلوگرم) از سوخت آنها، نیرویی به مدت ۴۵۰ ثانیه به سفینه وارد می كند. تكانه مخصوص هر راكتور هسته ای یا پوزیترونی در حدود ۹۰۰ ثانیه است.
مهمترین مسئله فنی برای ساخت سفینه پوزیترونی، هزینه تولید پوزیترون هاست. این ذرات به علت واكنش دادن با مواد، در اطراف ما بسیار كمیابند. بر روی زمین، این ذرات باید در شتاب دهنده ها (دستگاه های عظیمی كه الكترون ها را به یكدیگر می كوبند) ایجاد شوند. این دستگاه ها غالبا برای كشف نوع رفتار ماده و ضد ماده در مراحل اولیه جهان به كار می روند اما می توان از آنها به عنوان تولیدكننده ضد ماده نیز استفاده كرد. دكتر اسمیت می گوید: «تخمین ما از هزینه تولید ۱۰ میلی گرم پوزیترون كه برای رساندن سفینه از زمین به مریخ كفایت كند، چیزی در حدود ۲۵۰ میلیون دلار است.» این مقدار ممكن است در ابتدا زیاد به نظر برسد اما باید آن را با هزینه ساخت و پرتاب سفینه ای با سوخت شیمیایی (به ازای هر پوند وزن۱۰،هزار دلار هزینه) و هزینه تولید سوخت هسته ای و ساخت راكتوری بی خطر برای سفینه های هسته ای مقایسه كرد.
اسمیت می گوید: «تجربه ما در مورد سفینه های هسته ای نشان می دهد كه با تحقیقات بیشتر بر روی طرح جدید، هزینه ساخت سفینه های پوزیترونی به تدریج كاهش خواهد یافت.» مسئله دیگر نگه داشتن مقادیر زیادی پوزیترون در فضایی كوچك است. از آنجا كه این ذرات در برخورد با مواد عادی تبدیل به انرژی می شوند، نمی توان مثلاً آنها را در یك بطری نگه داشت. در نتیجه باید از میدان های الكتریكی و مغناطیسی برای محدود كردن و نگه داشتن پوزیترون ها استفاده كرد. دانشمندان امیدوارند كه با تحقیقات بیشتر و در برنامه های آینده، این مشكل نیز به راحتی حل شود و ساخت این سفینه امكان پذیر گردد.

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/10/07ساعت 18:39  توسط خانم م . ا  | 

فناوری جدید لیزری نور را به صوت تبدیل می کند

گروهی از دانشمندان لابراتوار تحقیقاتی نیروی دریایی ایالات متحده فناوری جدید لیزری را ابداع کرده اند که می تواند امواج نوری را به صوت تبدیل کند.

به گزارش خبرگزاری مهر، این فناوری جدید لیزری می تواند در تجهیزات تجاری و دریایی مانند ارتباطات زیردریایی، ردیابی و موقعیت یابی زیر دریایی و تصویربرداری آکوستیک مورد استفاده قرار گیرد.

محققان با متراکم سازی پرتوهای لیزری موفق به ابداع این تکنیک شدند. رنگهای مختلف پرتو لیزر با سرعتهای مختلفی در نور حرکت می کند که این رنگها می توانند سازماندهی مجدد شده و به این شکل پرتوهای لیزری در هنگام ورود به آب متراکم شده و نور را متمرکز می کند.

برای تبدیل نور به صوت پرتو لیزری به منظور یونیزه کردن میزان کمی آب متراکم می شود. سپس آب یونیزه شده انرژی لیزر را جذب کرده و گرم می شود. نتیجه این فرایند گرم شدن و ایجاد مقادیری بخار آب است که می تواند 220 دسیبل پالس صوتی از خود به وجود آورد.

بر اساس گزارش زی نیوز، پرتو لیزی توانایی حرکت در میان هوا و آب را دارد اما قدرت تمرکز آن در آب بسیار بیشتر است. موج مناسبی از پرتو لیزر می تواند چند صد متر در میان هوا حرکت کرده و زمانی که وارد محیط آبی می شود به سرعت متراکم شود. این خصوصیت امکان ارسال پیام از هواپیماها به داخل و زیر سطح آب را امکان پذیر خواهد ساخت.

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/10/07ساعت 18:37  توسط خانم م . ا  | 

ابداع شیوه‌ای برای انعطاف دادن تابش نور

محققان دانشگاه بوستون با استفاده از متامواد موفق به ارائه شیوه ای جدید شدند که با کمک آن می توان یک پرتو نور را در هر زاویه ای خمیده و به مسیر دلخواه هدایت کرد.

به گزارش خبرگزاری مهر، فیزیکدانان دانشگاه بوستون نوعی متا ماده خلق کرده اند که قادر است امواج الکترومغناطیسی را در اطراف اجسام مختلف هدایت کند. با کمک این ماده جدید شعاعهای تابش داده شده نوری به گونه ای رفتار خواهند کرد که انگار در مسیری مستقیم در حرکت هستند.

در واقع با کمک گرفتن از شبیه سازی رایانه ای محققان دریافتند این ماده می تواند پرتوی از نور را در مسیر خطوط مرزی ایالات متحده با تمامی پیشچها و انشعاباتش هدایت کند. سپس دانشمندان با تولید سری تجهیزاتی دقیق تر که می تواند نقشه ای شبکه مانند با توانایی خمش و انعطاف پذیری به وجود آورد موفق به تابش دادن پرتوی از نور به دور اجسام و حتی فضایی خالی شدند.

این اکتشاف در مسیر تولید ماده نامرئی کننده بوده است که در سری داستانهای هری پاتر بارها نام آن تکرار شده است. با استفاده از چنین ابزاری دانشمندان تکنیک نقشه برداری فضایی ارائه کردند که می تواند با دقتی بسیار بالاتر و موثر تر مسیرهایی را که در گذشته تصویربرداری از آنها غیرممکن بوده است را ممکن سازد.

ماده ای که در تولید این ابزار جدید مورد استفاده قرار گرفته است مواد الکتریکی رایج از جمله سیلیکن بوده است.

بر اساس گزارش زی نیوز، متامواد که از ترکیبهای مصنوعی به دست می آیند که از خصوصیات قابل توجه نوری از جمله هدایت نور در ضریب شکست منفی برخوردار است. این مطالعات جدید در نشریه اپتیک اکسپرس منتشر شده

+ نوشته شده در  دوشنبه 1388/10/07ساعت 18:36  توسط خانم م . ا  |