اما اگر ذرات سبُک تری به پلاسما وارد شوند، بازهم آرکینگ اتفاق می افتد؟

خیر
زیرا شدت سرد شدن پلاسما، در واکنش به اتم های سبک تر کم تر از اتم های سنگین تر خواهد بود.
درواقع پلاسما به حرکت خود ادامه خواهد داد؛
اما جای اتم های پلاسما با اتم های سبک تر عوض خواهد شد.

مانند برخورد یک توپ بیلیارد روی میز، با توپ بیلیارد ساکِن و بی حرکت.

برای مثال،
اتم هیدروژن در برخورد با اتم اکسیژن، متوقف میشود و اتم اکسیژن را به حرکت در می‌آورد؛ و اکسیژن جای هیدروژن را در پلاسما میگیرد.
این یعنی ناخالصی.

نام این پدیده نیز، "اسپاترینگ" است.

پس،
در آرکینگ، با ورود اتم های سنگین تر به پلاسما روبرو هستیم(مثال: توپ پینگ پُنگ در مقابل توپ فوتبال سنگین)

در اِسپاترینگ، با ورود اتم های سبک تر نسبت به آرکینگ به پلاسما روبرو هستیم(مانند برخورد توپ بیلیارد متحرک با توپ بیلیارد هم اندازه و هم جرم دیگر، اما ساکن)


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

آرک چگونه در توکامک رخ میدهد؟

همه چیز از "اختلاف پتانسیل" آغاز میشود.

اما در هر سطحی از پلاسما که اختلاف پتانسیل وجود داشته باشد، به پدیده آرک منتهی نخواهد شد.

چرا؟
زیرا روی سطح پلاسما، باید نقاط نوک تیز وجود داشته باشند.

در واقع اگر پلاسما با سطحی صاف به دیواره توکامک نزدیک شده و برخورد کند، آرک رخ نخواهد داد.
زیرا نقاط نوک تیز در سطح پلاسما وجود ندارد.

پس آرک حاصل "ناپایداری خارجی" است که نقاط نوک تیز را در سطح پلاسما ایجاد کرده باشد.

در پست قبل اشاره شد که ناپایداری داخلی از یک حدی به بعد، به ناپایداری خارجی بدل میشود.
پس باید از ناپایداری داخلی نیز در پلاسما اجتناب کنیم.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

آرک در توکامک ، کاملا با آرک در جوشکاری یا صاعقه و امثالهم متفاوت است.

آرک در توکامک، بسیار سریع اتفاق می افتد.

در حالی که در پدیده هایی مانند جوشکاری یا رعد و برق، آرک طولانی تر بوده و قوس نورانی که ما میبینیم، حاصل برانگیختگی اتم هاست.
درواقع، پرِش الکترون از لایه ای با سطح انرژی بالا، به لایه انرژی کمتر سبب تابش فوتون میشود و در نهایت قوس نورانی موسوم به "آرک" را پدید می آورند.

همچنین، فوتون های تابیده شده بر اثر برانگیختگی اتم را در لامپ های رشته ای و آتش میتوان مشاهده کرد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

فیزیک پلاسما و پزشکی:

فناوری پلاسمای سرد:
خودکاری که زخم ها را در یک لحظه ترمیم می‌کند

محققان هندی یک خودکار فناوری پیشرفته تولید کرده‌اند که با قرار گرفتن بر روی سطح زخمی بسرعت آنرا ترمیم می‌کند.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

فناوری تولیدی مرکز تسهیلات فناوریهای صنعتی پلاسما (FCIPT) – از شعبات موسسه تحقیقات پلاسمای هند – موسوم به «مشعل جت پلاسمای سرد» به امدادرسانان کمک می‌کند تا در زمان نیاز، بجای استفاده از داروهای انعقاد خون برای توقف خونریزی، با تابش پرتو آبی از نوک این خودکار بسرعت زخم را ترمیم کنند. این مرکز اکنون در تلاش برای کسب تائیدیه‌های ضروری از سوی دولت برای این دستگاه نجات‌بخش است تا بتوان از آن در خدمات اورژانس بهره برد. همچنین جراحان و سازمانهای غیردولتی می‌توانند از این فناوری برای کمک به مجروحان جاده‌ای بهره ببرند.
در حال حاضر، خودکار پلاسما از گاز آرگون استفاده کرده و جریان کوچکی از پلاسما با دمای اتاق را منتشر می‌کند. این افشانه انرژی الکتریکی به سمت بافت آسیب‌دیده باعث بسته شدن رگهای خونی و در نتیجه متوقف شدن خونریزی می‌شود. کارایی خودکار پلاسما در حال حاضر در آزمایشگاه FCIPT بر روی خون ساکن تائید شده است. دانشمندان در گام بعدی خود به دنبال جایگزین کردن گاز آرگون با هوای قابل دسترس هستند. فناوری مذکور می‌تواند با کمترین جریان برق که از باتری آمبولانس قابل دسترسی است، کار کند. به گفته دانشمندان، از جت پلاسما همچنین می‌توان در عمل های جراحی برای از بین بردن سلولهای سرطانی بدون آسیب رساندن به بافت اطراف بهره برد.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

طراحی و ساخت دستگاه قابل حمل پلاسمای سرد اتمسفری برای مصارف پزشکی

پژوهشگر اصفهانی موفق به طراحی و ساخت دستگاه قابل حمل پلاسمای سرد اتمسفری برای مصارف پزشکی شد.
خانم حق جو رئیس بنیاد نخبگان استان اصفهان امروز گفت: این دستگاه بمنظور درمان انواع زخمهای دیابتی ، زخمهای عفونی و از بین بردن میکرو ارگانیسم های سطح پوست قابل استفاده است.
آقای نیکمرام طراح و سازنده گفت: این دستگاه از قسمتهایی مانند منبع تغذیه اختلاف پتانسیل و نازل پلاسما جت تشکیل شده که قادر است با استفاده از گاز هلیم ، پلاسما جت سرد اتمسفری را برای درمان انواع زخم تولید کند.

وی افزود: داشتن وزن کم با قابلیت جابجایی دستگاه ، کاهش مدت زمان درمان زخم ها ، صرفه جویی 30 درصدی در مصرف گاز هلیم با توجه به قیمت بالای این نوع گاز و قابلیت کاربردهای متفاوت برای درمان سلوهای سرطانی و از بین بردن انواع عفونتها از مزایای دستگاه ساخته شده است.

آقای نیکمرام گفت: دستگاه قابل حمل پلاسمای سرد اتمسفری امسال با شماره 80673 در اداره کل ثبت شرکتها و مالکیت صنعتی به ثبت رسیده است.

https://isfahan.irib.ir/-/

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

تفاوت بین "اثر کامپتون"
و "اثر فتوالکتریک" چیست؟

در برهم كنش "فوتون" با ماده
ممکن است:
همه انرژي فوتون به ماده منتقل شود
یعنی
فوتون جذب الكترون شود.
همان "اثر فوتوالكتريك"
که حالتی خاص از پديده "كامپتون" است.

یک "فوتون" ممکن است،
قسمتی از انرژی خود را به الکترون منتقل کند.
همان اثر کامپتون.


در پدیده" فتوالکتریک" ،
الکترون " باید" مقید باشد.

اما
در اثر "کامپتون" ،
میتواند و ممکن است،
" الکترون آزاد" باشد.


چرا در اثر کامپتون، الکترون آزاد نمیتواند تمام انرژی فوتون را جذب کند اما در اثر فتوالکتریک الکترون مقید میتواند تمام انرژی فوتون را جذب کند؟

در اثر کامپتون الکترون آزاد نمیتواند
فوتون فرودی را جذب کند،
و در عین حال
هر دو کمیت انرژی و تکانه خطی را پایسته نگه دارد
زیرا به یک تناقض آشکار میرسیم.

اگر الکترون آزاد ، فوتون را جذب کند،
سرعت نهایی آن معادل سرعت نور میشود.
و بنا بر نظریه نسبیت خاص
هیچ ذره ای از جمله الکترون نمیتواند با سرعت نور حرکت کند.

در اثر فتوالکتریک، فوتون جذب الکترون میشود؛
یعنی انرژی و اندازه حرکت خود را به طور کامل به الکترون منتقل میکند.
اما این انرژی صرف غلبه بر تابع کار الکترون یا انرژی بستگیش به هسته میشود. بنابراین، فقط یک الکترون مقید میتواند کل انرژی فوتون را جذب کند.

هر دو اثر کامپتون و اثر فتوالکتریک
نشان می دهد که نور در  تعامل با ماده، به عنوان ذرات رفتار می کند.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

پلاسما چیست؟

#بخش_اول

شاید واژه پلاسما، بنظر نامناسب برسد؛
اما درواقع واژه plasma ، از لغت یونانی " πλάσμα،_ατος،τό " گرفته شده است که به معنی "هرچیز قالب ریزی شده یا ساخته شده" است.

پلاسما را یک مجموعه در نظر میگیریم که رفتار جمعی دارد و نمیتوان آن را جدا از هم تصور کرد. چرا که الکترون ها و یون ها(در معادله ساها: ni و nn ) در کنار هم مستقل رفتار نمیکنند، و باهم، هم ریتم و هماهنگ هستند.
به همین علت است که پلاسما، گرایشی به پیروی از تاثیرات خارجی ندارد و اغلب طوری رفتار میکند که گویی اختیارش با خودش است.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

پلاسما چیست؟

#بخش_دوم

پلاسما، گاز شبه خنثایی از ذرات باردار (در معادله ساها: ni) و ذرات خنثی (در معادله ساها: nn) است که رفتار جمعی از خود نشان میدهد.


مقصودمان از رفتار جمعی پلاسما چیست؟

بر روی مولکول ها و اتم های خنثی(همچون هوا) نیروی الکترومغناطیس، برایندی وجود ندارد؛ چرا که خنثی است.

درواقع مولکول ها ازادانه حرکت میکنند و تصادفاً با یکدیگر برخورد میکنند.
اما در پلاسما اینطور نیست!

چون در پلاسما، ذرات باردار هستند، با حرکت شان به اطراف، میتوانند تمرکز های موضعی با بار منفی یا مثبت ایجاد کنند که منجر به میدان‌های الکتریکی میشوند‌.
سپس، حرکت بارها و جریانها، میدان مغناطیسی را شکل میدهند و این میدان ها، بر حرکت و رفتار ذرات باردار دیگر که در فواصل دورتر قرار گرفته اند، اثر میگذارند.

پس پارامتر اول پلاسما بودن عبارت است از:

داشتن رفتار جمعی و در نتیجه، پیروی نکردن از قانون معروف گاز ها:
PV=nRT


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

پلاسما چیست؟

#بخش_سوم

یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما، توانایی آن برای دفع پتانسیل‌های الکتریکی است که به آن اعمال میشود.
( درباره این شرط λd<<L که از سه مولفه اصلی پلاسما است، بعدا در پست جداگانه ای مفصل خواهیم پرداخت )

اما تاکنون یک شرط پلاسما بودن را تشریح کرده، و تشریح شرط دوم را به آینده موکول کردیم.
شرط سوم، به برخورد میان یون ها مربوط میشود.
برای مثال، گاز یونیده ضعیف در خروجی یک جت، مشخصات پلاسما را ندارد؛
چرا که ذرات باردار آنقدر با اتم های خنثی برخورد میکنند که حرکت آنها توسط نیروهای "هیدرودینامیک" معمولی تعیین میشود؛
نه توسط نیروهای "الکترومغناطیسی" .

اگر ω بسامد نوعیِ نوسان‌های پلاسما،
و τ زمان متوسط بین برخورد ها با اتم های خنثی باشد،
برای آنکه گاز مانند پلاسما، و نه یک گاز خنثی، رفتار کند لازم است که:
ωτ > 1

منبع:
فیزیک پلاسما و همجوشی کنترل شده چن


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

آیا فوتون میتواند واپاشی کند؟

امکان واپاشی فوتون‌ها به ذرات سبک‌تر، یکی از جنجالی‌ترین موضوعات فیزیک نوین به شمار می‌رود که تا کنون تلاش‌های بسیاری برای اثبات آن صورت گرفته است.
یولیان هیک آلمانی یکی از محققانی است که سعی می‌کند با استناد به طیف تابش میکروموج زمینه (CMB) نشان دهد فوتون‌ها می‌توانند با احتمال قابل قبولی در طول عمر خود دچار واپاشی شوند.

آیا یک فوتون می‌تواند واپاشی کند؟
تصور این موضوع که یک فوتون دچار واپاشی شود بسیار سخت است، به ویژه هنگامی که نور ستارگان دوردست را در نظر می‌گیریم که میلیون‌ها کیلومتر را در فضا طی می‌کنند تا به ما برسند.
با این حال اگر فوتون‌ها دارای جرم باشند، حتی اگر این جرم بسیار کوچک و غیر قابل مشاهده باشد، احتمال واپاشی آن‌ها به ذرات سبک‌تر وجود دارد.
اگر بخواهیم دنبال نشانه‌هایی برای این نوع واپاشی بگردیم، باید به قدیمی‌ترین نور موجود در کیهان،
یعنی تابش میکروموج زمینه (CMB) مراجعه کنیم.
در مقاله‌ای که اخیرا در فیزیکال ریویو لترز چاپ شده است، یولیان هیک (Julian Heeck) از موسسه ماکس پلانک برای فیزیک هسته‌ای در هایلدبرگ آلمان نشان می‌دهد که اگر به طیف جسم سیاه CMB دقت کنیم، می‌بینیم که واپاشی فوتون‌ها امری غیر محتمل نیست؛
و بنابراین می‌توان یک حد پایین برای طول عمر فوتون‌ها در نظر گرفت.

همان‌طور که می‌دانیم، برای آنکه یک فوتون بتواند دچار واپاشی شود باید دارای جرم باشد. چرا که در غیر این صورت هیچ ذره سبک‌تری وجود نخواهد داشت که فوتون بتواند به آن فرو بپاشد.
وجود یک فوتون با جرم غیر صفر از لحاظ نظری کاملا ممکن است، اما آزمایش‌هایی که با کمک میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی صورت گرفته است، جرم فوتون را تا کمتر از ده به توان منفی پنجاه و چهار کیلوگرم محدود می‌کنند.

هیک با فرض این حد بالا برای جرم فوتون، یک مدل کاملا عمومی در نظر گرفت که در آن فوتون‌ها می‌توانند به ذرات سبک‌تری چون نوترینوها و یا ذرات ناشناخته واپاشی کنند.

به عنوان یک قید، هیک تابش CMB را در نظر گرفت که در واقع یک تابش بسیار قدیمی گسیل شده از پلاسمای داغ و تیره‌ای است که تا چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ وجود داشته است.
طیف CMB به خوبی با طیف تابش یک جسم سیاه ایده‌آل همخوانی دارد. این امر بیانگر آن است که تعداد بسیار اندکی از فوتون‌های CMB در طی سفر سیزده میلیارد ساله خود دچار واپاشی شده‌اند. طبق محاسبات هیک، حداقل طول عمر این فوتون‌ها پیش از آنکه دچار واپاشی شوند، در چارچوب لخت فوتون، سه سال بوده است. این زمان به نظر بسیار کوتاه می‌رسد، اما باید در نظر داشته باشیم که فوتون‌ها موجوداتی به شدت نسبیتی هستند. بنابراین هنگامی که اتساع زمانی را به حساب آوریم، یک فوتون نور مرئی در چارچوب مرجع ما برای مدت ده به توان هجده سال یا بیشتر پایدار خواهد بود.

https://www.livescience.com/38533-photons-may-emit-faster-than-light-particles.html




⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢
☢ @Nuclear_ph_ysics ☢
☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

پايان‌نامه دكتراي شهيد مصطفي چمران در رشته فيزيك پلاسما از بي‌نظيرترين پايان‌نامه‌ها در اين رشته هسته‌اي محسوب مي‌شود،

از نظر علمی و اهل فن به جرأت مي‌توان گفت كه پايان‌نامه شهيد چمران از سطح دانش بسيار بالايي برخوردار بوده، به حدي كه هنوز پس از مدت‌ها در كشور استفاده چنداني از اين پايان‌‌نامه به دليل سطح بسيار بالاي آن نشده است.

امضاي استاد «اچ‌اسلون» به عنوان استاد راهنمای پايان‌نامه شهيد چمران و همكاری با استاد اچ‌اسلون از افتخارات این دانشمند فیزیک پلاسما است.

شهيد مصطفي چمران جزو يكصد دانشمند برتر گداخت هسته‌ای جهان
و هم‌چنين نخستين ايرانی در اين رشته محسوب می‌شود.

دکتر چمران در جریان تحقیق درباره مگنترون، کاتد سرد را هم اضافه کرد و آن را تعالى بخشید.

منبع:
خبرگزاری فارس
به نقل از دکتر امراللهی


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

کوانتوم بوهمی چیست؟

نظریه بوهم بر اساس "ناموضعیت"
و تأثیر گذار ی فوق نوری مبتنی است.

تاثیر گذار ی فوق نوری مستقیما قابل مشاهده نیست.


در مدل بوهمی کوانتوم مکانیک، نیروی پتانسیل کوانتومی داریم.

چهار نیروی، گرانش، الکترومغناطیس، هسته‌ای قوی و هسته ای ضعیف داریم. که با بیشتر شدن فاصله ضعیف میشوند، اما نیروی پتانسیل کوانتومی با فاصله ضعیف نمیشود.

بوهم ، یک "سطح زیرین" در نظر میگیرد، که در آن جا همه چیز به صورت عِلّی وجود دارد.
عدم قطعیت کوانتومی ناشی از جهل ماست

در دیدگاه بوهم ، موجود کوانتومی
هم ذره است و هم موج،
هم مکان دارد هم تکانه
هویت کوانتومی، خواص ذاتی دارند، چه اندازه گیری بشوند و چه اندازه گیری نشوند .

البته بوهم میگوید:
عمل اندازه گیری روی سیستم اثر دارد. اگر پس از اندازه گیری مکان سیستم را یک عددی بدست آورد ید لزوما قبل از اندازه گیری آنجا نبوده.

در نظریه کوانتومی بوهم
ما هم ذره داریم هم موج(نه، یا ذره یا موج)

به ذره دسترسی داریم و از طریق آثار به موج پی می بریم.

این موج از تمام نقاط جهان اطلاعات را میگیرد و به ذره منتقل می کند.
و اگر هر گوشه ای از جهان اتفاقی بیفتد این موج آنرا به ذره منتقل می کند بنابراین از همان ابتدا به ناموضعیت معتقد است.
ذره دارای خواص معین است.

از نظر بوهم، کوانتوم مکانیک فعلی یک دستورالعمل محاسبه ای است یا بیشتر یک ابزار است، تا اینکه قابلیت تفسیر داشته باشد.

در مکانیک کلاسیک اجزای جهان هیچ ارتباطی با هم نداشتند

در مکانیک بوهمی:
جهان از اجزای لاینفک و غیر قابل تجزیه اقلا در سطح زیرین تشکیل شده. در سطح روئین این بهم پیوستگی دیده نمیشود
که البته این نظر بوهر و هایزنبرگ هم بود.

در مکانیک بوهمی هر بلایی سر یک قسمت سیستم بیارید در
در همه جای سیستم تاثیر گذار است.

بوهم یک فیزیکدان درجه یک بود و از شاگردان اوپنهایمر رهبر پروژه منهتن بود.

بوهم قبل از نظریه کوانتومی خود، قضایایی در مورد فیزیک پلاسما داشت.

منبع:
درس مبانی فلسفی مکانیک کوانتومی
دکتر گلشنی

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

در فیزیک "صفر" یا "هیچ" بی معناست.
اگر جایی دیدید که ادعا شده جهان از هیچ ایجاد شده کاملا اشتباه است.

در کوانتوم فیلد تئوری
، "خلأ کوانتومی" به هیچ عنوان به معنی "هیچ مطلق فلسفی" نیست و نمیتواند باشد.

در فیزیک "دمای" صفر مطلق نداریم و نمیتوانیم داشته باشیم.

در فیزیک کوانتوم "انرژی" صفر نداریم و هرگز نمیتوانیم داشته باشیم.
چرا؟
زیرا در مکانیک کوانتومی، کمینه انرژی برای ذره
در جعبه نامتناهی
مقداری " غیر صفر " دارد.
و به انرژی "حالت پایه" موسوم است.


چرا ما در طبیعت هیچ وقت به دمای صفر مطلق نخواهیم رسید؟
چون در طبیعت هر سیستمی دارای "حداقل انرژی" است.
یعنی هر سیستمی دارای یک حداقل انرژی و دما است.
بنابراین شما هیچ وسیله ای نمیتوانید بسازید که
دما را به صفر مطلق برسانید.

چرا خلأ کوانتومی به معنای هیچ مطلق فلسفی نیست و دارای انرژی است؟

اصل عدم قطعیت زمان-انرژی می گوید همیشه مقداری عدم قطعیت در مقدار انرژی وجود دارد و ما هیچگاه نمی توانیم مقدار انرژی را به صورت کاملا دقیق بدست آوریم. 

بنابراین نمی توانیم ادعا کنیم انرژی خلا، دقیقا صفر است و این بدان معناست که در یک بازه ی زمانی بسیار کوتاه، خلا دارای انرژی است.

بنابراین "خلأ کوانتومی"
به معنی "عدم" نیست.

در نظریه میدان کوانتومی، یک حالت میدان پایه‌ی کوانتومی وجود دارد که دارای کمترین انرژی است و به آن خلأ کوانتومی می‌گویند.

اگر معتقد باشیم که در خلاء هیچ چیز وجود ندارد
به این معنی است که:
رابطه عدم قطعیت را به وضوح رد کرده ایم.

که البته بحث تخصصی آن مربوط به نظريه میدان های کوانتومی یا کوانتوم فیلد تئوری است که دانشجویان گرایش ذرات بنیادی در دانشگاه این درس را میگذرانند.

و در آخر دو جمله از دکتر گلشنی:

هاوکینگ مرکز تناقض گویی است. خلأ کوانتومی، خلا متافیزیک و ارسطویی و صدرائی نیست و بین هیچ فلسفی که هاوکینگ از خلأ فیزیکی آن را نتیجه میگیرد تفاوت وجود دارد.

مگر می شود با فیزیک که وجهه ای از هستی است، هستی مطلق را نفی کرد اگر اطلاقی موجود نباشد مقید معنی نخواهد داشت.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

همراهان عزیز کانال فیزیک هسته ای

ضمن تشکر از بابت دنبال کردن مطالب کانال؛
از امشب، هر شب یک بخش از تاریخ تکامل کوانتوم مکانیک را در کانال تشریح خواهم کرد.
مقصود از اشتراک گذاری این مطالب از امشب، درک بهتر و کامل تری نسبت به تفسیر جهان‌های موازی میباشد.

امید است،
اشتراک گذاری و مطالعه مطالب پیش رو در کانال، در جهت درک بهتر کوانتوم و بخصوص نظریه جهان های موازی، مفید واقع شود.

سوالات در این زمینه را میتوانید بزودی در گروه نو تاسیسِ فیزیک هسته ای مطرح کرده و پاسخ تان را از طریق متخصصان این حوزه دریافت نمائید.
لازم بذکر است برخی مطالب برداشت از نوشتار های دکتر پژمان بوده و از ایشان بابت نشر مطالب تشکر مینماییم.

با تشکر
"مدیریت مجموعه فیزیک هسته ای"

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

نور پُلاریزه١

دنیای کوانتوم را نمی شود به طور مستقیم دید. دست کم تا کنون بشر نتوانسته است به طور مستقیم ذرات بنیادی را ببیند. برای این که آن ذرات آن قدر کوچک هستند که حتی تصورِ این کوچکی هم برای انسان ممکن نیست. اما یک چیزی هست که می تواند به شکل ملموسی اتفاقات کوانتومی را نشان بدهد: نور پلاریزه.
نور پُلاریزه را اگر بخواهیم به فارسی بگوییم، یا ترجمه کنیم، می شود مثلاً نور قطبی شده، یا نور قطبیده. اما نور پُلاریزه چیست؟ امواجی که در فضا هست، مثلاً امواج صوتی، امواج رادیویی، امواجی که فوتون ها یا ذرات نوری آن را ایجاد می کنند، نوسانات بسیار ریزی در فضا دارند. یعنی همین طور که دارند با سرعت سرسام آوری در فضا حرکت می کنند، ضمن این حرکتشان هر کدام یک موجی هم ایجاد می کنند. قبلاً هم گفتیم که انسان نمی تواند چیزی را تجسم کند که هم ذره است هم موج. اما اکنون دیگر می داند که نور واقعاً چنین چیزی است. حتی اگر درک شهودیِ ما نتواند آن را تجسم کند. باری، هر کدام از این موج هایی که فوتون ها آنها را ایجاد می کند، پنج تا مشخصه دارد:
١- طول موج، که عبارت است فاصلۀ دو تا نوسان. موج همین طور که دارد پیش می رود، نوسان هم می کند. فاصلۀ هر دو تا نوسان متوالی مقدار ثابتی است که به آن می گویند طول موج.
٢ – فرکانس، که عبارت است از تعداد این نوسان ها در یک ثانیه، در یک نقطۀ مشخص از فضا. این که می گویم در یک نقطۀ مشخص از فضا، به این خاطر است که تعداد این نوسان ها در محیط های مختلف می تواند تغییر کند. مثلاً نور وقتی در جو زمین حرکت می کند تعداد نوسان هایش فرق دارد با تعداد نوسان هایی که مثلاً هنگام حرکت در آب دارد. 
٣- جهت حرکت موج یا همان فوتون. مثلاً بعضی فوتون هایی که از خورشید راه می افتند و به پنجرۀ اتاق ما می تابند، جهتشان از نقطه¬ای در خورشید به سمت پنجرۀ اتاق ماست.
۴- دامنۀ نوسان، که انگلیسی¬اش می شود amplitude ، عبارت است از فاصله¬ای است که بین بالاترین نقطۀ یک نوسان و پایین¬ترین نقطۀ آن هست.
۵- جهت، نوسان ها. برای این که تصوری از جهت نوسان ها داشته باشیم، باید دامنه را در نظر بگیریم. آن وقت جهت نوسان خطی خواهد بود که از پایین¬ترین نقطۀ نوسان به طرف بالاترین نقطۀ آن کشیده می شود. این خط همیشه عمود بر جهت حرکت فوتون (شمارۀ ٣) است. گفتیم وقتی فوتون ها در فضا دارند نوسان می کنند و پیش می روند، هر کدام موجی تولید می کنند. اما این موج ها همه در یک جهت نوسان نمی کنند. بعضی ها در یک جهت هستند، بعضی ها در یک جهت دیگر. باز بعضی های دیگر در یک جهت دیگر. به طوری که جهت های بسیار مختلفی ایجاد می شود. یک دایره را در نظر بگیرید. این دایره چندتا قطر می تواند داشته باشد؟ بینهایت. جهت نوسان هم همین طور است. اگر جهت نوسان های یک دسته از فوتون ها را که مثلاً از لامپ اتاق ما می تابند، روی یک دایره نشان دهیم. این جهت ها ممکن است قطرهای زیادی روی این دایره ایجاد کنند.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

شکل مربوط به بخش اول

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

بخش دوم:



باری، فیزیکدان‌ها برای این که جهت نوسان های فوتون ها را کمی ساده تر و ملموس تر بیان کنند، می آیند روی یک صفحه دو تا خط عمود برهم رسم می کنند.
یکی از آنها افقی و دیگری عمود بر آن.
اسم خط افقی را می گذارند محور Y،
و اسم آن یکی را محور X .

حالا فرض کنیم در محل تقاطع این دو تا محور، یک منبع نور باشد. مثلاً یک چراغ قوه. فوتون هایی که از این منبع در فضا راه می افتند، جهت نوسان هاشان می تواند روی محور X باشد، روی محور Yباشد، و در هر خطی بین اینها هم باشد. اما از میان همۀ این جهت ها سه تا در مطالعات فیزیکی خیلی مهم تر است:
یکی جهت افقی،
دیگری جهت عمودی،
و سومی هم جهتی که درست وسط این دوتا قرار می گیرد و زاویۀ نود درجه بین آن دو محور را نصف می کند.

فیزیکدانها این سه تا جهت مخصوص را فقط طبق قرارداد انتخاب می کنند تا راحت تر بتوانند آزمایش مربوط به پلاریزاسیون را انجام دهند. اهمیت این سه تا جهت هم فقط به همین خاطر است.

سپس دانشمندان می آیند فیلترهایی می سازند که این فیلترها می توانند بعضی از آن فوتون ها را که در جهت خاصی نوسان می کنند از خودشان عبور دهند، و بقیه را نگذارند عبور کند.
مثلا بعضی فیلترها هست که فقط فوتون هایی را که در جهت عمودی نوسان می کنند از خودشان عبور می دهند. اینها بقیۀ فوتون هایی را که در جهت های دیگر نوسان می کنند از خودشان عبور نمی دهند.
یا فیلترهایی هست که فقط فوتون هایی را که در جهت افقی نوسان می کنند از خودشان عبور می دهند. بنابراین اگر یک دسته اشعه نوری به یک فیلتر عمودی بتابد، مقدار زیادی از آنها نمی توانند از فیلتر رد شوند.
فقط فوتون هایی از این فیلتر می گذرند که در جهت عمودی نوسان می کنند. بدیهی است که شدت نور وقتی از فیلتر گذشت خیلی کم می شود. برای این که بسیاری از فوتون هایش نمی توانند از آن بگذرند.
اما عوضش نوری خواهد بود که همۀ فوتون هایش فقط در یک جهت نوسان می کنند.
این را می گویند نور پُلاریزه.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

بخش سوم:



در یادداشت های قبلی دیدیم فوتون ها (یا همان ذراتی که نور از آنها تشکیل شده است)، هم خاصیت ذره ای دارند،
و هم خاصیت موجی.

یعنی، در آنِ واحد، هم به صورت ذره هستند هم به صورت موج.
موج هم می دانیم چیزی است که یک «نوسان» در خود دارد که یِکریز تکرار می شود.
بعد گفتیم، فوتون هایی که از یک منبع نوری می تابند، همه در یک جهت نوسان نمی کنند، بلکه در جهت های گوناگون و بیشماری می توانند «نوسان» کنند.

گفتیم فیزیکدان ها برای این که «جهت»ِ نوسان های فوتون ها را کمی ساده تر و ملموس تر بیان کنند؛
می آیند روی یک صفحه دو تا خط عمود برهم رسم می کنند.
یکی از آنها افقی و دیگری عمود بر آن.

اسم خط افقی را می گذارند محور Y،
و اسم آن یکی را محور X .
آن وقت می توانند جهت نوسان های فوتون ها را روی این صفحه نشان دهند که ملموس تر باشد. اینجا توضیح بیشتری لازم است.

فرض کنیم مثلا چراغ قوه مخصوصی داریم که این چراغ قوه می تواند با فشار یک دکمه که روی آن هست فقط یک فوتون از خودش بتاباند.
چراغ قوه را می گیریم دستمان و آن را طوری جلو خود نگه می داریم که نسبت به کف اتاق حالت افقی داشته باشد. به طوری که وقتی فوتون از آن خارج شد
و به دیوار روبرو خورد، به طور کاملاً عمودی به وسط دیوار بخورد.
آن محور X و Y که گفتم، در واقع روی یک همچون صفحه ای باید رسم شود. یعنی موقعیت فضایی آن صفحه باید طوری باشد که فوتون ها از روبرو و کاملاً عمودی به وسط آن بخورند.

حالا فوتون ها را یکی یکی به آن صفحه کاغذ، که آن محورهای X و Y را رویش رسم کرده ایم، شلیک می کنیم.
هر کدام از فوتون ها می روند درست به محل تقاطع این دوتا محور می خورند.

حالا در این نکته باید خیلی دقت کنیم:

می دانیم که هر کدام از این فوتون ها یک موج، ضمن حرکتشان در فضا ایجاد می کنند. موج هم می دانیم چیزی است که نوسانی دارد.

آنچه برای ما مهم است، «جهت»ِ این نوسان است.
آزمایش ها نشان داده است بعضی فوتون ها، همین طور که دارند می روند و موجی هم ایجاد می کنند،
جهتِ نوسانِ این موج از بالا به پایین است. یا می توانیم بگوییم از پایین به بالاست- فرقی نمی کند. بعضی های دیگر هم نوسان موجشان از چپ به راست است. یا از راست به چپ است- باز هم فرقی نمی کند.
بعضی های دیگر هم نوسان موجشان کَجَکی است.
آنهایی که جهت نوسانشان از بالا به پایین است، یعنی نوسانشان می رود بالا و می آید پایین، این بالا و پایین رفتنش روی محور X خواهد بود.

آنهایی هم که از چپ به راست، یا از راست به چپ نوسان می کنند، این چپ و راست رفتنشان روی محورY خواهد بود.

بقیه که کجکی نوسان می کنند،
روی خط هایی نوسان خواهند کرد که بین محور X و محور Y می افتند. مثلاً روی خطی که زاویه بین محور X و محور Y را به دو قسمت مساوی تقسیم می کند و با هر یک از آنها زاویه 45 درجه می سازد. یا مثلاً روی خطی دیگر بین محور X و محور Y می افتد و مثلاً با X زاویه 30 درجه می سازد. و الی آخر.

اگر این را توانسته باشید خوب مجسم کنید، بقیه بحثمان خیلی آسان تر خواهد شد. آنگاه عجایب دنیای فوتون ها هم بیشتر شگفت زده مان خواهد کرد.
در ویدیو پایین👇، شبیه سازی این زوایا و محور ها انجام شده و تجسم آنهارا آسان تر میسازد.
فقط هر طور هست باید بتوانید این را خوب تجسم کنید،
وگرنه ادامه بحث کمی برایتان مشکل خواهد بود.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

این ویدئو نشان می دهد فیلترهای نوری چطور عمل می کنند.
شکل نوسان های سه تا فوتون را هم نشان می دهد:

یکی از آنها، فوتون قرمز رنگ: در جهت عمودی نوسان می کند
یکی دیگر، فوتون سبز رنگ: درجهت افقی نوسان میکند
و فوتون آبی رنگ: کجکی نوسان میکند.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

نور پُلاریزه ۴

فبلترهای نوری- در ویدیویی که قبل از این پست گذاشته¬ام، نشان داده می¬شود فوتون ها به چه صورت حرکت می کنند و موجی که درست می کنند به چه صورت است. در این ویدیو سه تا فوتون هست که موج هر یک از آنها در جهت خاصی نوسان می کند. فوتون قرمز رنگ، در جهت عمودی نوسان می کند، فوتون سبز رنگ، درجهت افقی، فوتون آبی رنگ هم کجکی. حالا به جای این سه تا فوتون، مثلاً یک میلیارد فوتون در نظر می گیریم. اینها در فضا به شکل یک دسته موج خواهند بود که در هم دیگر تنیده شده¬اند و در جهت های مختلف نوسان می کنند. تعدادی در جهت عمودی، یعنی روی محور X ، نوسان می کنند. تعدادی در جهت افقی، یعنی روی محورY، نوسان می کنند. تعدادی دیگر از آنها جهت نوسانشان طوری است که درست وسط X و Y نوسان می کنند. یعنی اگر خطی را که روی آن نوسان می کنند رسم کنیم زاویۀ بین X و Y را نصف می کند. بقیه هم روی خط هایی نوسان می کنند که اگر آنها را رسم کنیم، باز هر کدام از آنها زاویۀ بین X و Y را به دو قسمت تقسیم می کنند، اما نه به طور مساوی، بلکه بعضی ها به X نزدیک خواهند بود و بعضی ها به Y، و تعدادشان هم معمولاً زیاد خواهد بود.

و اما فیلترهای نوری. فیلترهای نوری وسایلی هستند که اگر جلو نور قرار داده شوند، فقط فوتون هایی را از خودشان عبور می دهد که در یک جهت خاص نوسان می کنند. مثلاً فقط فوتون هایی می توانند از آنها عبور کنند که در جهت عمودی نوسان می کنند. بقیۀ فوتون ها که در جهت های دیگر نوسان می کنند، همه¬شان فیلتر می شوند و نمی توانند از آن عبور کنند. در ویدیوی پست قبلی، فیلتری می بینیم که فقط فوتونی را از خود عبور می دهد که در جهت افقی نوسان می کند. یعنی فوتون سبز. آن دو تا فوتون دیگر، یعنی فوتون قرمز، که در جهت عمودی نوسان می کند، و فوتون آبی، که کجکی نوسان می کند، نمی توانند از آن فیلتر رد شوند.

یکی از کابردهای فیلترهای نوری در عینک های آفتابی است. شیشه های این عینک ها معمولاً فقط فوتون هایی را از خود عبور می دهند که در جهت عمودی نوسان می کنند و بقیۀ فوتون ها را نمی گذارند وارد چشم شود. بنابراین مقدار زیادی از شدت نور را حذف می کنند. نوری هم که شدتش کم باشد چشم را نمی زند. غینک آفتابی را برای همین می زنیم. آن را می زنیم که شدت نور را کم کند و نگذارد چشممان را بزند. اما چرا این عینک ها را طوری می سازند که فقط فوتون های عمودی را به چشم راه دهد؟ این به خاطر یک پدیدۀ طبیعی است که همۀ ما هم با آن آشنا هستیم. همۀ ما نوری را که از سطح یک جاده یا بیابان یا پشت بام منعکس می شود دیده¬ایم. نوری که از این جور سطح ها، یعنی سطح های وسیع و صاف و نسبتاً افقی منعکس می شود، بیشترِ فوتون هایش افقی هستند. بعضی از این فوتون های افقی پیش از خوردن به آن سطح هم افقی هستند، اما بعضی هم بعد از خوردن به آن سطح است که افقی می شوند. باری، نوری که از این جور سطح ها منعکس می شود، بیشترِ فوتون هایش جهت نوسانشان افقی است. برای همین است که عینک های آفتابی را طوری می سازند که این جور فوتون ها را از خود عبور ندهد. اگر فیلتر را طوری بسازند که فوتون های افقی را از خود عبور دهد و فوتون های دیگر حذف کند، شدت نوری که به چشم می رسد چندان کم نخواهد شد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢