Articles in Physics

الاتزان

مرسلة بواسطة physics world التعليقات (0)

الاتزان

اتزان الأجسام الصلبة

يمكن تصنيف الأجسام عندما تؤثر عليها القوى إلى أجسام متماسكة وأجسام غير متماسكة . والجسم المتماسك هو الجسم الذي لا تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عند تأثير القوى عليه ، مثل كرة معدنية أو قطعة من الخشب ... أما الجسم غير المتماسك فهو الجسم الذي تتغير أبعاد نقاطه الهندسية عندما تؤثر عليه قوة مثل كرة عجين ، أو طين رطب ...

الجسم المتماسك:

هو الجسم الصلب الذي تكون جميع أجزاؤه مثبتة بعضها ببعض بحيث يحتفظ بشكل ثابت عند التأثير عليه بقوى خارجية. ونتيجة لتماسك الجسم الصلب ، فإنه إذا أثرنا عليه بقوة خارجية عند نقطة منه ، فإن تأثيرها ينتقل بالتساوي إلى كل أجزائه.

إذا أثرت قوة على جسم - نقطة مادية - فإن النقطة المادية تنتقل من مكانها في اتجاه القوة ، ويقال أن القوة أحدثت حركة انتقالية للنقطة ، وتتوقف هذه الحركة على اتجاه القوة ، ونقطة تأثير القوة في الجسم. وبشكل عام إذا أثرت قوة على جسم ما حر الحركة فإن حركته بوجه عام هي مزيج من حركتين معا ، حركة يقوم بها الجسم ككل وهي حركة انتقالية - انسحابية - ، وحركة دورانية يمكن أن يقوم بها الجسم حول محور.

ويؤدي تطبيق قوة وحيدة على الجسم إلى تغير في حركته الانتقالية والدورانية في آن واحد . وقد يؤدي تطبيق عدة قوى على الجسم في آن واحد إلى أن تكافئ هذه القوى بعضها بعضا ، مما يؤدي إلى عدم حصول تغير في حركة الجسم الانتقالية أو الدورانية . وإذا أثرت في الجسم ثلاث قوى مستوية وغير متوازية فإنه يجب أن تكون محصلة القوى أية قوتين منها مساوية ومعاكسة للقوة الثالثة إذا أردنا للجسم أن يكون متزنا ، أي يجب أن تلتقي القوى الثلاث في نقطة واحدة.

ونقول في هذه الحالة أن الجسم في حالة اتزان . وهذا يعني أن الجسم ككل إما أن يبقى في حالة سكون أو إنه يتحرك في خط مستقيم وبسرعة منتظمة.

الاتزان :

يقال عن الجسم الصلب إنه متزن إذا كان ساكنًا ، أو إذا كان يتحرك بسرعة منتظمة - سرعة ثابتة - في خط مستقيم ، وذلك عندما تتحقق شروط الاتزان . مثل : كتاب على طاولة ، مروحة معلقة في سقف الغرفة ، سيارة تتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم.

شروط الاتزان :

يتزن الجسم الصلب الخاضع لتأثير قوتين عندما تكون القوتان متساويتان مقدارا ومتعاكستان اتجاها ، ولهما نفس خط العمل.

الشرط الأول للاتزان :

عندما يكون الجسم في حالة اتزان فإن محصلة القوى المؤثرة عليه تكون مساوية للصفر. ق = صفر ولذلك لابد أن يكون محصلة القوى المؤثرة رأسيا وأفقيا يساوي صفر . أي أن ق س = صفر ق ص = صفر وهذا الشرط يضمن الاتزان الانتقالي للجسم.

الشرط الثاني للاتزان : لابد أن يكون للقوتين المؤثرتين المتوازيتين نفس خط العمل ، أي لابد أن تكون القوى المتوازية متلاقية في نقطة واحدة. عز = صفر وهذا الشرط يضمن الاتزان الدوراني للجسم.

الاتزان الاستاتيكي :

الاتزان الديناميكي :

الاتزان الانتقالي : يكون الجسم في حالة اتزان انتقالي ، وليس في حالة اتزان دوراني عندما تكون القوتان المؤثرتان متساويتان مقدارا ومتضادتان اتجاها ويكون خط

عملهما مختلف . ق = صفر عز = صفر

الاتزان الدوراني :

حالات الاتزان الاستاتيكي : توجد للاتزان الاستاتيكي ثلاث حالات أو درجات من الثبات وهي تعرف كالتالي : الحالة الأولى : الاتزان المستقر : وهو للأجسام المستقرة في توازنها . وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه يعود إليه مرة ثانية . مثل كتاب موضوع على سطح طاولة ، فإنه إذا رفع أحد أطرافه قليلا ثم ترك فإنه يعود إلى حالته الأولى .

الحالة الثانية: الاتزان غير المستقر : وهو للأجسام التي لها اتزان غير مستقر - قلق - . وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه يبتعد عنها نهائيا . مثل دفع كرسي يستقر على رجلين فقط فإنه ينقلب عند دفعه.

الحالة الثالثة: الاتزان المحايد - المتعادل -: وفيه إذا دفع الجسم لإبعاده عن حالة الاتزان فإنه ينتقل لحالة اتزان جديدة ، ولا يرجع للحالة الأولى ، ولايبتعد الجسم عن حالة الاتزان إلا بقدر ما

يفرض عليه . مثل اسطوانة موضوعة على طاولة .

الخلاصة : ان الجسم الصلب يتزن تحت تأثير مجموعة من القوى ، إذا كانت هذه القوى مستوية ومتلاقية في نقطة ، ومحصلتها تساوي صفر . أما إذا كانت القوتان المؤثرتان في الجسم متوازيتين ومتساويتين ومتضادتين في الاتجاه ، فإن الجسم لا يتزن بل يكتسب حركة دورانية مع أن محصلة هاتين القوتين تساوي صفر.

تجربة مايكلسون و مورلي

مرسلة بواسطة physics world التعليقات (1)

تجربة مايكلسون و مورلي

في العام 1881م أجرى العالمان مايكلسون و مورلي تجربة حاسمة الغرض منها إثبات وجود الأثير وذلك عن طريق قياس تأثير حركة الأرض خلال الأثير على سرعة الضوء وحساب سرعة الضوء في وضعين مختلفين:

الوضع الأول: أن تكون سرعة الضوء ففي نفس اتجاه سرعة الأرض في مدارها حول الشمس.

الوضع الثاني: أن تكون سرعة الضوء عمودية على سرعة الأرض في مدارها حول الشمس..

فكرة التجربة

تتلخص فكرة التجربة في أن الأرض تتحرك خلال الأثير بسرعة v عشرين ميلا في الثانية فهي بذلك تحدث تياراً في الأثير بهذه السرعة، فلو أن شعاعاً من الضوء سقط على الأرض في اتجاه التيار فإنه لابد أن تزداد سرعته بمقدار عشرين ميلاً. أما إذا سقط في اتجاه مضاد للتيار فإن سرعته سوف تنقص بمقدر العشرين ميلاً، فإذا كانت سرعة الضوء c المعروفة هي 186284 ميلاً في الثانية، فإن السرعة المحسوبة في الحالة الأولى ستكون: 186284+20=186304 ميلاً في الثانية. وتكون في الحالة الثانية: 186284-20=18264 ميلاً في الثانية. وذلك وفقا لقانون إضافة السرعات لنيوتن c±v.

أما إذا سقط الشعاع عمودي على حركة الأرض فإن سرعة الضوء المحسوبة تساوي

½(c2 -v2).

وبعد عدة متاعب قام مايكلسون و مورلي بتنفيذ التجربة بدقة مستخدمين جهازا عبارة عن طاولة بها مرايا ومصدراً ضوئياً وشاشة لرصد الشعاع الضوئي، لن نخوض في تركيب الجهاز أو تفاصيل التجربة ولكن سنهتم للنتيجة المدهشة التي توصلت إليها، حيث كانت النتيجة غير متوقعة على الإطلاق لم تسجل نتائج التجربة أي فرق في سرعة الضوء في الحالتين الأولى والثانية! وأعيدت التجربة في مناطق مختلفة على سطح الأرض وفي فصول مختلفة من السنة وكانت النتيجة واحدة وهي أن سرعة الضوء ثابتة

لا تتغير ولا تختلف نتيجة لاختلاف الاتجاهين.

هذه النتيجة السلبية كانت بمثابة الصدمة للعلماء، فهي تشكك في صحة نظرياتهم التي قامت على مبدأ وجود الأثير فما كان منهم إلا أن تمسكوا بفرضيتهم القائلة بوجود الوسط الكوني الثابت (الأثير) على الرغم من النتائج العملية التي أبطلت هذا، وهذه الصدمة جعلتهم يقولون تارة أن الأثير لا بد وأنه يسير مع الأرض وتارة يقولون أن الأجسام تنكمش في اتجاه حركتها خلال الأثير وغيرها من الاعتقادات رافضين بذلك فكرة فشل وانعدام فرضية الأثير وكل ما بني عليها خلال تلك السنوات.

الجدير بالذكر أنه بالرغم من فشل فرضية وجود ما يسمى بالأثير وأن ليس هناك أي مرجع كوني ثابت تنسب إليه الحركات وأن سرعة الضوء تعد ثابتة لا تتغير فإن جميع النتائج والقوانين الكلاسيكية التي قامت على هذه الفرضية مازالت تحافظ على صحتها ولكن في حالات خاصة سنذكرها لاحقاً، وذلك لأنها قامت بناء على التجارب وما يتوصل إليه من تلك التجارب يسخر لها الأثير ويعطى الخصائص لكي يتفق معها.

الأثير

مرسلة بواسطة physics world التعليقات (0)

الأثير مادة في علم الفيزياء. كان يُعتقد أنها تملأ كل الفضاء. وفي أواخر القرن السابع عشر، اعتقد بعض علماء الفيزياء، أن

الضوء يسير في موجات، وعرفوا أنه يمكن أن يسير عبْر فراغات، توجد صناعياً، وعبْر فراغ الفضاء الخارجي. ولكنهم لم يستطيعوا

أن يفسروا، كيف يمكن أن يسير الضوء من دون وسط (مادة يسير خلالها). ولذلك، فقد افترضوا وجود أثير حامل للضوء، بوصفه

مادة تختلف عن كل المواد الأخرى. وهو لا يمكن أن يُرى، ولا يُحَس، ولا يُوزن؛ ويوجد في الفراغات، والفضاء الخارجي، وخلال كل

مادة. واعتقد العلماء، أن الأثير ثابت، وأن الكرة الأرضية، والأجسام الأخرى في الفضاء، تتحرك خلاله.

وفي عام 1864، اقترح الفيزيائي كلارك ماكسويل، أن موجات الضوء كهرومغناطيسية، وتسير كاضطرابات للمجال

الكهرومغناطيسي؛ ولذلك، فإنها لا تحتاج إلى وسط لتسير فيه. ولكن ماكسويل، وفيزيائيين آخرين، ظلوا يقولون بوجود الأثير.

وفي عام 1887، عمد عالمان أمريكيان، هما ألبرت مايكلسن، وإدوارد مورلي، إلى إجراء تجربة، لقياس سرعة الكرة

الأرضية بالنسبة إلى الأثير. وقد أوضحت اكتشافاتهما، أن الكرة الأرضية لا تتحرك خلال الأثير. ولكن الفيزيائي الهولندي، هندريك

لونتز، شرح الكشف، بافتراض أن الأثير، يؤثر في المادة، بطريقة معقدة. وفي عام 1905، نشر الفيزيائي الألماني المولد، ألبرت

أينشتاين، نظريته في النسبية، التي تُظهر كيف يسلك الضوء طريقه، وأنه لا يعتمد على وجود الأثير

الفيزياء ورانا حتى في الأحذية

مرسلة بواسطة physics world التعليقات (0)

الفيزياء ورانا حتى في الأحذية

لعل البعض يستغرب من عنوان الموضوع !! ما علاقة صناعة الاحذية بالفيزياء !! هل يتم صناعه الأحذية علي أسس فيزيائية

ولتوضيح الموضوع أكثر

بالنسبة لحذاء لاعب الكورة .. لعلكم لاحظتم ورأيتم الحذاء الرياضي ..

في نعل الحذاء يوجد رؤوس مدببة ؟؟ تسمي بالمسامير ؟؟ ما وظيفتها

هذه الرؤوس المدببة تعمل علي زيادة الضغط وبالتالي تعمل علي تثبيت الرياضي ( لاعب الكورة ) علي الأرض

وتمنعه من الانزلاق في الملعب ..

حيث انه يبذل قوة تتوزع علي مساحه صغيرة فيكون الضغط الواقع كبير ..

الضغط = القوة / المساحة

بشكل عام .. غالباً يصنع نعل الأحذية مشنشر ! زي المنشار ؟؟ فما الهدف من ذلك ؟؟ …

حسب قوانين نيوتن فأن الاحتكاك يعاكس اتجاة الحركة ويعمل كقوة مضادة للحركة .

وكلما زاد الاحتكاك تقل حركة الجسم والعكس صحيح ..

فنلاحظ مثلاً ان المتزلج علي الجليد يندفع ويتحرك بسرعة لانخفاض الاحتكاك بين المزلج والجليد وينخفض الاحتكاك

لأن المزلج حاد والجليد املس .

ولكننا في الطرق العادية داخل المدن نحتاج أن نمسك بالسطح حتي نتمكن من السير ولذا نحتاج لبعض الاحتكاك

…لذلك يصنع نعل الحذاء مشنشر .. وتكون الطريق ليست ملساء ..

ومثال اخر علي هذه الفكرة اطارات السيارات ؟

كذلك فان عجل السيارة يكون مشنشر أيضاً وذلك لزيادة الاحتكاك علي الطريق ..

قطة شرودنغر

مرسلة بواسطة physics world التعليقات (0)

قطة شرودنغر

قطة شرودنغر مفهوم قدمه الفيزيائي النظري النمساوي إرفن شرودنغر، ليشرح من خلاله تصوراً مختلفاً عن تفسير كوبنهاجن في ميكانيكا الكم وتطبيقاتها اليومية.

تخيل شرودنغر تجربة ذهنية تم فيها حبس قطة داخل صندوق مزود بغطاء, وكان مع القطة عداد جيجر وكمية ضئيلة من مادة مشعة بحيث يكون احتمال تحلل ذرة واحدة خلال ساعة ممكنا. إذا تحللت ذرة فان عداد جيجر سوف يطرق مطرقة تكسر بدورها زجاجة تحتوي حامض الهدروسيانيك الذي يسيل ويقتل القطة فوراً. والآن يقف المشاهد أمام الصندوق المغلق ويريد معرفة هل القطة حية أم ميتة ؟ (من وجهة نظر ميكانيكا الكم، توجد القطة بعد مرور الساعة في حالة مركبة من الحياة والموت). وعندما يفتح المشاهد الصندوق يري القطة إما ميتة أو حية وهذا ما نتوقعه في حياتنا اليومية، ولا نعرف حالة تراكب بين الحياة والموت.

تنطبق ميكانيكا الكم فقط على الجسيمات الأولية والذرات، وهي تصف هذا العالم الصغير بدقة لم تستطيعها الميكانيكا الكلاسيكية التي كانت معروفة قبل ابتكار ميكانيكا الكم عام 1923 - 1929. وتعتمد ميكانيكا الكم على وصف الجسيمات وحركتها بدوال موجية. ولدراسة نظام يحتوي على جسمين أو ثلاث، تفترض ميكانيكا الكم دوالا مختلفة لحالات يمكن للنظام أن يتخذها. وتفترض أن تلك الدوال الموجية عبارة عن تراكب مجموع الدوال الموجية لجسيمات النظام. وتعبر عن الحالات التي يمكن للنظام اتخاذها باحتمال تواجد كل منها. وتعرض هذا المنطلق لميكانيكا الكم لنقد كبير وقت ابتكار النظرية، ولا نعرف تماما عما إذا كان شرودنجر يريد بيان انطباق ميكانيكا الكم أيضا على الأجسام الكبيرة (القطة) بفكرته هذه، أم أراد القول بعكس ذلك. فبتطبيق ميكانيكا الكم على نطام يجمع الذرة(جسيم صغير) والقطة (جسم كبير) تفترض ميكانيكا الكم تراكب موجتين : الأولى (الذرة لا تتحلل /القطة حية) والدالة الموجية للحالة الأخرى (الذرة تتحلل /القطة ميتة). وتقول أنه في لحطة فتح الصندوق والمشاهدة تنخزل تلك الحالة المتراكبة فورا، فنري القطة إما حية وإما ميتة.

• من العلماء الذين رفضوا ميكانيكا الكم وحلولها التي تنتج احتمالات كان أينشتاين الذي أعطى مثالا آخرا في هذا

الصدد. وتساءل عن الدالة الموجية التي من المفروض أن تصف منظومة حفنة من البارود بأنها في حالتي تراكب متساويتين، أحداهما البارود السليم والأخرى الإنفجار، وكيف يمكن لهذان أن يجتمعان في تراكب واحد ؟ وظل أينشتاين حتى وفاته يرفض ميكانيكا الكم.

• ولكن كما قلنا أعلاه لم تستطع الميكانيكا الكلاسيكية حل معضلة تركيب الذرة واستطاعت ميكانيكا الكم ذلك، وفسرت ميكانيكا الكم الطيف الصادر عن الهيدروجين تفسيرا كاملا لم تستطيعة أي نظرية أخرى. ولا يقتصر نجاح ميكانيكا الكم فقط على تفسير الذرة بل أيضا تفسير تركيب الجزيئات والنشاظ الإشعاعي وتحلل ألفا وتحلل بيتا وظاهرة الموصلات الفائقة.

• ويروى عن ستيفن هوكنج أنه قال :" إذا جاء إليّّ أحد وأراد ذكر قطة شرودنجر فسأرفع عليه بندقيتي !!".

موضوع التراكب معروف بالنسبة للذرات، أما بالنسبة للقطة، فإذا نظر ملاحظ خارجي إلى الصندوق بعد إنقضاء الساعة فإنه سيجد إحدى النتيجتين: القطة ميتة، أو حية.

لا توجد ملاحظة فيزيائية لجسم كبير معروفة تناظر حالة التراكب، أي أن حالة التراكب ليست حالة مميزة أو ذاتية لأي كمية واقعية يمكن تخيلها ورصدها.ذلك أن الملاحظ لا يستطيع سوى التفريق بين حياة أو موت القطة.

البلازما

مرسلة بواسطة محمد الثبيتي التعليقات (0)

البلازما

كلمة بلازما لدى معظم الناس تعنى فقط أنها الحالة الرابعة من المادة وهى توجد فقط فى التفاعلات النووية التى تحدث فى اعماق النجوم وعلى اسطحها أو تلك التى تحدث فى المفاعلات النووية حيث درجات الحرارة العالية والضغط المرتفع، ولكن هناك العديد من الصناعات التكنولوجية المعقدة جدا تعتمد اعتمادا كليا على استخدام البلازما المصنعة فى المختبر، من هذه الصناعات صناعة الدوائر الالكترونية المتكاملة وتصنيع الماس وعمل رقائق واسلاك من المواد فائقة التوصيل للكهرباء وكذلك فى تحويل الغازات السامة إلى غازات نافعة هذا فضلا عن دراسة وفهم اسرار الكون الفسيح. فى هذا المقال سوف نلقى الضوء على البلازما واستخداماتها.

معظم المواد فى الطبيعة توجد فى ثلاث حالات هى، الحالة الصلبة والحالة السائلة والحالة الغازية ويمكن تحويل المادة من حالة إلى اخرى اما بتغيير درجة الحرارة أو الضغط، وفى كل هذه الحالات تكون ذرات المادة محتفظة بالكتروناتها مرتبطة بها بقوى تجاذب كهربية. ولكن هناك حالة رابعة للمادة وهى تكون على صورة غاز ولكن هذا الغاز يحتوى على خليط من أعداد متساوية من الايونات موجبة الشحنة والكترونات سالبة. هذا الخليط يسمى بالغاز المتأين أو البلازما Plasma، وحيث أن البلازما حالة غير مستقرة فإن قوة التجاذب الكهربية تعمل على اعادة اتحاد الشحنات الموجبة والسالبة مع بعضها البعض، وتكون نتيجة اعادة الاتحاد هو انطلاق ضوء ذو تردد معين يعتمد على مستويات الطاقة للذرات المكونة لمادة البلازما.

أين توجد البلازما؟

غالبا معظم المواد الموجودة فى هذا الكون الفسيح توجد على شكل بلازما. هذه البلازما تكون عند درجات حرارة عالية وكثافة عالية ايضا، وتتغير هذه الظروف من مكان إلى آخر، فعلى سبيل المثال تبلغ درجة حرارة مركز الشمس عشرة ملايين درجة مئوية بينما على سطحها فإن درجة الحرارة تصل إلى ستة الاف درجة مئوية، ومن هنا فإن البلازما داخل الشمس تختلف تماما عن خارجها. ولكن على الكرة الأرضية حيث توجد المادة غالبا فى الحالة الصلبة، وطبقات الغلاف الجوى عبارة عن غاز غير متأين، أى أنه لا يوجد حالة بلازما طبيعية على سطح الأرض. ولكن هل يمكن عمل بلازما فى المختبر؟ إذا كنت تقرأ هذا المقال تحت ضوء مصباح فلورسنت (النيون) فإن مصدر هذا الضوء هو عبارة عن بلازما مصنعة، فعند مرور التيار الكهربى داخل غاز (غاز الزئبق) تحت ضغط منخفض فإنه يعمل على تأين الغاز مخلفا خليطا من الأيونات الموجبة والالكترونات، ما تلبث ان تتحد مع

بعضها البعض وتكون النتيجة انبعاث الضوء الساطع، وتستمر هاتان العمليتان (التأين والاتحاد) طالما استمر التيار الكهربى فى السريان. هذا مثال على مصدر بلازما ذات درجة حرارة منخفضة موجود فى بيتك.

لكن قديما وحتى يومنا هذا اهتم علماء الفيزياء الفلكية بكشف اسرار الكون وفهم ماذا يحدث على سطح الشمس والنجوم الاخرى. لذلك حاول العلماء تصنيع نفس البلازما الموجودة فى النجوم داخل المختبر، ولصنع هذه البلازما طور العلماء اجهزة مختلفة قادرة على توليد طاقة هائلة لانتاج بلازما بنفس ظروف البلازما الموجودة فى الطبيعة، كان احد هذه الاجهزة هو جهاز التحديد المغناطيسى Magnitec-confinment devices. وتمت معرفة معلومات كثيرة عن تركيب وفهم السطح الخارجى للغلاف الشمسى. ولكن ماذا عن البلازما الموجودة داخل الشمس ذات درجات الحرارة العالية جدا. كيف يمكن تصنيعها فى المختبر؟

فى الحقيقة وحتى عهد قريب وبتطور اجهرة الليزر اصبح بالامكان الحصول على بلازما مشابهة لتلك الموجودة على اى نجم سواء داخله أو خارجه.

الحصول على بلازما بواسطة اشعة الليزر؟

نعلم أن الضوء هو عبارة عن تذبذب مجالين متعامدين احدهما كهربى والاخر مغناطيسى. والليزر ما هو الا عبارة عن ضوء له خصائص مميزة تجعل شدة اشعاعه (الطاقة لكل وحدة مساحات لكل وحدة زمن) تزداد بزيادة المجال الكهربى والمغناطيسى لموجاته.

ولكن هل يمكن أن يكون الضوء الناتج من اشعة الليزر أقوى من الأجسام الصلبة؟ إن شدة المجال الكهربى لشعاع الليزر تبلغ 5×1011v/m عندما تكون شدة اشعاعه 3×1020W/m2، وفى أيامنا هذه تصل شدة اشعاع بعض انواع الليزر إلى مايقارب 1022W/m2. وبالمقارنة بشدة اشعاع مصباح كهربى عادى (60Watt) على بعد متر او مترين فهى لا تزيد عن 0.1W/m2. حيث أن المجال الكهربى لهذه الاشعة يفوق بكثير المجال الكهربى الذى يربط ذرات المواد الصلبة بعضها ببعض وبذلك فإن المجال الكهربى لشعاع الليزر سوف يؤثر على الكترونات المواد الصلبة ويفصلها عن الذرات تاركا أيونات موجبةـ وبهذا يحول الليزر

جزء من المادة الصلبة إلى حالة بلازما. يتضح مما سبق أنه يمكن استخدام اشعة الليزر المركزة لانتاج بلازما عند درجات حرارة عالية جدا داخل المختبر وبتكلفة قليلة. يوضح شكل (1) كيفية تصنيع بلازما فى المختبر باستخدام الليزر.

ولهذا النظام العديد من التطبيقات الهامة فى مجال الفيزياء الفلكية حيث يتم اختيار نوع مادة الهدف وتصميمه بشكل هندسى معين حتى تكون البلازما الناتجة فى المختبر مشابهة لظروف البلازما الحقيقية للنجم المراد دراسته. بالاضافة إلى إلى ذلك فإن البلازما تستخدم فى العديد من الصناعات.

الضوء غير المرئي

مرسلة بواسطة محمد الثبيتي التعليقات (0)

الضوء غير المرئي (الأشعة فوق البنفسجية)

هو شكل غير مرئي من الضوء. وتقع هذه الأشعة، مباشرة، بعد النهاية البنفسجية للطيف المرئي. والشمس هي المصدر الطبيعي الرئيسي للأشعة فوق البنفسجية، التي تنبعث، كذلك، من الصواعق أو من أي شرارة كهربائية أخرى في الهواء. ويمكن توليد هذه الأشعة صناعياً، بإمرار تيار كهربائي من خلال غاز أو بخار، مثل بخار الزئبق.

ويمكن أن تسبِّب الأشعة فوق البنفسجية حروقاً شمسية. كما أن التعرُّض الزائد لهذه الأشعة، قد يسبب سرطان الجلد. ومن ناحية أخرى، فإن الأشعة فوق البنفسجية تُحطِّم الكائنات الحية الضارة، ولها تأثيرات مفيدة أخرى.

والأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية، هي أقصر من نظيرتها في الضوء المرئي. والطول الموجي، أي المسافة بين قمتَين متتاليتَين للموجة، يقاس، عادة، بوحدات، تُسمى نانومترات، يساوي النانومتر واحداً من المليون من المليمتر. وتراوح الأطوال الموجية للضوء المرئي، بين 400 و700 نانومتر، بينما تمتد الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية من 1 إلى نحو 400 نانومتر.

وعند إضاءة مادة ما بالأشعة فوق البنفسجية، فإن مدى امتصاص الأشعة في المادة، أو النفاذ منها، يحدده الطول الموجي للأشعة. فعلى سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الكبيرة، يمكنها النفاذ من خلال زجاج النوافذ العادي. ويمتص الزجاج الأشعة فوق البنفسجية، ذات الأطوال الموجية الأقصر؛ مع أن هذه الأشعة، يمكنها أن تنفذ من خلال مواد أخرى.

استعمالات الأشعة فوق البنفسجية

تُعَدّ الأشعة فوق البنفسجية، التي تقصر أطوالها الموجية عن 300 نانومتر، فعالة في قتل البكتريا والفيروسات. وتستعمل المستشفيات مصابيح مبيدة للجراثيم، تولِّد هذه الأشعة القصيرة، لتعقيم الأجهزة الجراحية، والمياه، والهواء في غرف العمليات. كذلك، يستخدم كثير من شركات المواد الغذائية والأدوية، هذه المصابيح، لتطهير الأنواع المختلفة من المنتجات وعبواتها.

ويؤدي التعرُّض المباشر للأشعة فوق البنفسجية، التي تقصر أطوالها الموجية عن 320 نانومتراً، إلى توليد فيتامين د (D) في الجسم البشري. واستخدم الأطباء، ذات مرة، المصابيح الشمسية، التي تولِّد الأشعة فوق البنفسجية، لمنع كساح الأطفال ومعالجته؛ ذلك المرض الذي يصيب العظام نتيجة نقص فيتامين د (D) وتُستخدم هذه المصابيح، اليوم، في معالجة بعض الاضطرابات الجلدية، مثل حبُّ الشَّباب والصدفية.

ويستعمل بعض أجهزة الأشعة فوق البنفسجية، لتعرّف التركيب الكيماوي للمواد المجهولة. ويستخدم الباحثون من الأطباء هذه الأجهزة، لتحليل بعض المواد في الجسم البشري، بما في ذلك الأحماض الأمينية والإنزيمات والبروتينات الأخرى. وفي صناعة الإلكترونيات، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية، ضمن مراحل صناعة الدوائر المتكاملة.

التأثيرات الضارة

الأشعة فوق البنفسجية، الصادرة عن الشمس، التي تقصر أطوالها الموجية عن 320 نانومتراً ـ هي ضارة بالكائنات الحية خاصة. فالتعرض الزائد لها، يمكن أن يسبب تهيجاً مؤلماً للعين، أو التهاباً. وتقي العين من هذه الأشعة النظارات الشمسية، العالية الجودة. كما يسبب التعرض الزائد لها حروقاً مؤلمة. ويوفر الملانين (القتامين)، وهو خضاب بنّي اللون في الجلد، بعض الوقاية ضد الحروق الشمسية. وتمتص الغسولات الحاجبة للشمس، تلك الأشعة الحارقة.

والتعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية، لمدة طويلة، يمكن أن يؤدي إلى سرطان جلدي، وإلى تغيُّرات أخرى في الخلايا البشرية. كما يمكن أن يؤدي، كذلك، إلى تدمير النباتات أو قتلها. ويمتص غاز الأوزون، وهو واحد من صور الأكسجين، في طبقات الجو العليا، معظم إشعاع الشمس فوق البنفسجي؛ ولولاه لربما دمرت الأشعة فوق البنفسجية، معظم الحياة، الحيوانية والنباتية.

الأبحاث العلمية

تنشأ الأشعة البنفسجية داخل ذرات كل العناصر. وبدراستها يتعرَّف العلماء إلى بِنْيَة الذرات، ونسبة مستويات الطاقة فيها. كما يتعرَّف الخبراء إلى النجوم والمجرَّات البعيدة، من طريق تحليل الأشعة فوق البنفسجية، الصادرة عنها.

وتناولت أبحاث كثيرة دور الأشعة فوق البنفسجية، في التفاعلات الكيماوية، التي تؤدي إلى إنهيار أو تأكُّل طبقة الأوزون الواقية للأرض؛ مما يقلّل فاعليتها، كمانع أو حاجز لتلك الأشعة.

وتشير التجارب إلى أن النحل والفراش، وحشرات أخرى، يمكنها رؤية الضوء فوق البنفسجي؛ فانعكاس الأشعة فوق البنفسجية من الأجنحة، يُظهر أنماطاً، تساعد الحشرات على تعرّف أقرانها.