>> مجموعه مقالات مربوط به فيزيك مغناطیس والکترومغناطیس <<

[Borna66]

اشعه ايكس را چه كسي كشف كرد؟


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

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

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

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

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

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

4- الكترون ها ميان دو قطب حركت مي كنند

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

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

[Borna66]

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

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

Phusics by John D.Miller,Physics

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

تولد میدان مغناطیسی

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

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

حوزه عمل و گسترش میدان مغناطیسی

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

مغناطیسهای طبیعی و مصنوعی

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

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

[Borna66]

آهنربا

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

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

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

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

سیر تحولی و رشد :

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

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

منشا پیدایش :

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

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

انواع آهنربا :

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

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

حوزه عمل :

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

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

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

روشهای مختلف تشخیص قطبهای یک آهنربا :

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

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

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

[Borna66]

مغناطیس ،از ابتدا تا انتها (غیرتخصصی)
مغناطیس و الكتریسیته تاریخی طولانی و درازی دارند. الكتریسیته و مغناطیس ابتدا در قرن هشتم قبل از میلاد مورد توجه یونانیان باستان قرار گرفتند. مهمترین عاملی كه موجب جذب و توجه مردم به الكتریسیته ومغناطیس شد، دو ماده طبیعی كهربا و كانی مگنتیت(سنگ مغناطیس) بود. كهربا، شیره برخی از درختانی است كه چوب نرمی دارند؛ هنگامی كه این شیره از درخت بیرون می آید، پس از مدتی سفت می شود. این جامد سفت كه رنگی بین قهوه ای و زرد دارد، كهرباست. و اگر كهربا را به پارچه ای بمالیم، باردار شده و می تواند تكه های برگ یا كاغذ را جذب كند. سنگ مغناطیس، همان اكسید آهن است؛ كه براده های آهن را جذب می كند. سنگ های مغناطیسی می توانند یكدیگر را جذب كنند. و علت این نامگذاری آنست كه این سنگ در منطقه ای به نام “مگنزیا” یا “مغناطیس” برای نخستین بار كشف شد. كه به ماهیت این سنگ، مغناطیس گفته می شود. اگر یك تكه از این سنگ ها را بر روی آب شناور كنیم، جهت آن در راستای شمال-جنوب قرار می گیرد. همین خاصیت سنگ مغناطیسی سبب شد كه در قرون گذشته دریانوردان از آن بعنوان جهت یاب استفاده كنند.
دموكریتوس، كه یكی از فلاسفه بزرگ باستان و بنیانگذار تئوری اتمی است، معتقد است كه میان سنگ مغناطیسی جریانی از ذرات بسیار ریز به نام اتم وجود دارد. و در این جریان هنگامی كه اتم به آهن یا سنگ مغناطیسی دیگر برخورد می كند، در برگشت به سوی سنگ مناطیس، سبب می شود كه آهن را به دنبال خود بكشاند. ویلیام گیلبرت یكی از نخستین دانشمندانی است كه در زمینه مغناطیس دست به آزمایش ها و بررسی های اساسی كرد. او مشاهده كرد كه براده های آهن در اطراف سنگ مغناطیس در راستای منظمی قرار می گیرند. و همچنین سنگ مغناطیس در حالت آویزان یا حتی سوزن های آهنی در حالت شناور در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.
او چنین پنداشت كه علت این امر آنست كه زمین یك سنگ مغناطیس بسیار بزرگیست كه اینگونه عمل می كند. او برای اثبات نظریه خود، یك سنگ مغناطیس را به صورت یك كره بزرگ در آورد و سپس در اطراف و بر روی سطح این كره، سنگ های مغناطیسی كوچك و براده های آهنی قرار داد و مشاهده كرد كه این براده ها در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.
قبل از اینكه به بحث در مورد خطوط و میدان مغناطیسی آهنربا و زمین بپردازیم، لازم است كه به قطب های مغناطیسی و خاصیت آن اشاره ای كنیم.
در آهنربا یا همان سنگ مغناطیسی، دو ناحیه وجود دارد كه نسبت به سایر نقاط دیگر آهنربا، خاصیت جذب براده های آهن بیشتر و راستای این براده ها به سمت این نواحی است. كه به این دو ناحیه، قطب های مغناطیسی می گویند. اگر آهنربا را شناور قرار دهیم، قطبی كه به سمت شمال است را قطب شمال یا شمال یاب، و قطب مقابل آن را قطب جنوب یا جنوب یاب می گویند. پس هر ماده مغناطیسی از دو قطب شمال وجنوب تشكیل شده است. در مغناطیس مانند الكتریسیته، قطب های ناهمنام یكدیگر را جذب و قطب های همنام یكدیگر را دفع می كنند. پس در خاصیت مغناطیسی، نیروی دفع وجذب نیز وجود دارد.
آزمایش ها نشان می دهد كه اگر در اطراف یك آهنربا، قطب نما یا سنگ های مغناطیسی كوچك قرار دهیم، نیروی حاصله از مغناطیس بر قطب های آن ها اثر گذاشته، به طوری كه قطب شمال قطب نما به سمت قطب جنوب آهنربا و بلعكس قرار می گیرد. و این نشان می دهد، كه در نقاط اطراف آهنربا، نیرویی وجود دارد كه بر قطب های قطب نما وارد می شود و آن را در راستای مشخصی قرار می دهد. كه به مجموعه ای از این نیروها یا نقاط، میدان مغناطیسی می گویند. میدان مغناطیسی اطراف آهنربا را توسط خطوطی نشان می دهند كه این خطوط قطب جنوب(s) را به قطب شمال(n) وصل می كند. و جهت این خطوط از شمال(n) به جنوب(s) است. خطوط میدان مغناطیسی ویژگی هایی دارند كه عبارتند از:



۱) خطوط همانطور كه قبلا گفته شد راستاو جهتشان از شمال به جنوب است. ۲) خطوط یكدیگر را قطع نمی كنند. ۳) تراكم خطوط در نزدیكی قطب ها بیشتر از نواحی دیگر است و این نشان دهنده آن است كه نیروی مغناطیسی در این نواحی زیاد است. ۴) برآیند نیروهای مماس بر خطوط میدان در یك نقطه برابر با نیروی مغناطیسی در آن نقطه است.
اكنون به سراغ علت تاثیر نیروی مغناطیسی بر براده های آهن می رویم. می دانیم كه الكترون در ساختار تمام اجسام وجود دارد كه الكترون ها دارای دو قطب مغناطیسی می باشند. بنابراین می توان نتیجه گرفت كه تمام اجسام از ذراتی تشكیل شده اند كه دارای دو قطب مغناطیسی هستند كه به این ذرات، دو قطبی مغناطیسی می گویند و به موادی كه دارای دوقطبی مغناطیسی هستند، مواد مغناطیسی می گویند.
البته لزومی ندارد كه بگوییم این دوقطبی ها همان الكترون ها هستند بلكه این دوقطبی ها ذرات بنیادی مغناطیس هستند همانطور كه از الكترون بعنوان بار بنیادی در الكتریسیته یاد می كنیم. این دوقطبی های مغناطیسی مانند یك آهنربا عمل می كنند و در اطراف خود میدان مغناطیسی تولید می كنند.
آهن نیز دارای این دوقطبی های مغناطیسی است اما در آهن دو قطبی های مغناطیسی به گونه ای رفتار می كنند، كه خاصیت مغناطیسی یكدیگر را خنثی می كنند. و هنگامی كه در یك میدان مغناطیسی قرار می گیرند، بر این دوقطبی ها نیروی مغناطیسی وارد می شود، به طوری كه قطب شمال تمام این دوقطبی ها در جهت خطوط میدان قرار می گیرند. و آهن ساختار ساختمانی منظمی پیدا می كند و به یك آهنربا تبدیل می شود. كه از آن می توان بعنوان یك قطب نما استفاده كرد. اگر این آهنربا را به دوقسمت تقسیم كنیم، این آهنربا باز هم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می كند، زیرا دوقطبی های مغناطیسی در یك جهت قرار دارند و این دو قطبی ها عامل ایجاد خاصیت مغناطیسی در آهنربا هستند.
سوالی كه پیش می آید این است كه آیا فقط آهن تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد؟ برای پاسخ به این سوال برمی گردیم به مواد مغناطیسی كه از دو قطبی های مغناطیسی تشكیل شده اند در مواد مغناطیسی، حركت و رفتار دوقطبی ها به گونه ای است كه اثر میدان مغناطیسی یكدیگر را خنثی می كنند. مواد مغناطیسی از نظر رفتار دوقطبی های مغناطیسی به سه دسته تقسیم می كنند:
الف) مواد پارامغناطیس:
موادی هستند كه حركت و جنبش دوقطبی هایشان راحت و آسان تر است. هنگامی كه این مواد را در میدان مغناطیسی قرار دهیم، بر دوقطبی های آن نیرو وارد شده و تعداد زیادی از آن ها در خطوط میدان به طوری كه قطب های شمال در جهت خطوط قرار می گیرند. و این امر سبب می شود كه این مواد به یك آهنربای قوی تبدیل شود. اما چون حركت وجنبش این دو قطبی ها سریع است، با برداشتن این مواد از میدان مغناطیسی، این دوقطبی ها به سرعت از مسیر خطوط خارج و به حالت كاتوره ای قبلی برمی گردند و این مواد در خارج از خطوط میدان به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مانند آلومینیوم.
ب) مواد دیامغناطیس :
مواد دیامغناطیس موادی هستند كه اگر در میدان مغناطیسی قرار بگیرند از آهنربا دفع می شوند. در این مواد برآیند گشتاور دو قطبی مغناطیسی صفر است و در واقع فاقد دوقطبی ذاتی هستند و هنگامی كه در میدان مغناطیسی قرار می گیرند، گشتاور دو قطبی در آن ها القا می شود اما جهت این دوقطبی های القا شده بر خلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی می باشد و این امر باعث می شود كه ماده دیامغناطیس از میدان مغناطیسی دفع شود.
البته این خاصیت در تمام مواد وجود دارد، و هنگامی این خاصیت در مواد ظاهر می شود كه خاصیت پارامغناطیسی آن ها ضعیف باشد.مانند: بیسموت.
پ) مواد فرومغناطیس :
این مواد مانند مواد پارامغناطیس است اما با این تفاوت كه در این مواد مجموعه ای از دوقطبی های مغناطیسی در یك جهت و راستا قرار دارند كه این مجموعه ها در راستا و جهت های متفاوتی قرار دارند به طوری كه اثر میدان یكدیگر را خنثی می كنند. كه به این مجموعه از دوقطبی های مغناطیسی كه در یك استا قرار دارند، حوزه مغناطیسی می گویند. هنگامی كه این مواد در میدان مغناطیسی قرار می گیرند، بر حوزه های مغناطیسی نیرو وارد می شود و آن ها را در جهت میدان قرار می دهند. خاصیت مغناطیسی این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگی دارد. كه از این لحاظ مواد فرومغناطیس را به دو دسته تقسیم می كنند:

۱) مواد فرومغناطیس نرم:
در این مواد سرعت تغییر حوزه ها بسیار آسان و سریع است و به همین خاطر در میدان مغناطیسی این حوزه ها به سرعت در جهت خطوط میدان قرار می گیرند و خاصیت مغناطیسی بسیار قوی بدست می آورند. اما همینكه این مواد را از میدان دور كنیم، جهت این حوزه ها به سرعت تغییر و به حالت كاتوره ای قبلی بر می گردند. مانند آهن
۲) مواد فرومغناطیسی سخت:
در این مواد سرعت تغییر حوزه ها بسیار سخت و كُند است و همین كه در میدان قرار می گیرند، این حوزه ها به كندی در جهت خطوط قرار می گیرند و خاصیت مغناطیسی آن ها نسبت به مواد فرومغناطیس نرم ضعیفتر است؛ اما همین كه از میدان دور می شوند بر خلاف مواد فرومغناطیس نرم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می كنند.مانند آلیاژ های نیكل.

پس مواد پارامغناطیس و فرومغناطیس تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرند و به یك آهنربا تبدیل می شوند.
در قرن هیجدهم هانس اورستد نشان داد كه در اطراف سیم حامل جریان میدان مغناطیسی ایجاد می شود و بعد ها آمپر و مایكل فارادی در این زمینه دست به فعالیت های گسترده ای زدند. آن ها نشان دادند كه در اطراف یك سیم حامل جریان، میدان مغناطیسی تولید می شود و حتی موفق شدند كه روابط كمی آن را محاسبه كنند. بنابراین منبع تولید میدان مغناطیسی عبارتند از:سنگ مغناطیس یا همان آهنربای طبیعی و جریان الكتریكی. البته بعدها ماكسول نتیجه گرفت كه بر اثر تغییر جریان الكتریكی، میدان مغناطیسی در فضا منتشر می شود و همچنین براثر تغییر میدان مغناطیسی، جریان الكتریكی در فضا تولید می شود كه نتیجه این، امواج الكترومغناطیسی است.
و از طرفی تغییر میزان عبور میدان مغناطیسی از یك رسانا، باعث تولید جریان الكتریكی در همان رسانا می شود. پس منبع تولید میدان الكتریكی عبارتند از: اختلاف پتانسیل بین دو سر رسانا و تغییر شار(میزان عبور میدان) مغناطیسی است.
پس می توان اینگونه نتیجه گرفت كه الكتریسیته و مغناطیس باهم در ارتباطند و به جر‌‌أت می توان گفت كه یكی بدون دیگری معنی ندارد. چون وجود یكی باعث پیدایش دیگری می شود.
می دانیم كه ذرات باردار تحت تاثیر میدان الكتریكی یا نیروی كولنی قرار می گیرند. اگر این ذرات وارد میدان مغناطیسی شوند تحت تاثیر نیروی دیگری كه همان نیروی مغناطیسی است می شوند.
آزمایش ها نشان می دهند كه میزان انحراف ذره باردار به بزرگی میدان، اندازه بار، سرعت و زاویه حركت ذره بستگی دارد. اگر این ذره در راستای خطوط میدان حركت كند، هیچ نیرویی مغناطیسی بر آن وارد نمی شود. نیروی مغناطیسی بر راستای حركت ذره عمود است و بر سرعت آن تاثیری نمی گذارد و فقط جهت بردار حركت آن را تغییر می دهد. به همین دلیل اگر ذره باردار وارد میدان مغناطیسی شود حركت مارپیچی یا دایره ای خواهد داشت. اگر ذره به طور عمود بر راستای خطوط وارد میدان شود، چون اندازه سرعتش ثابت و نیروی وارده بر آن عمود بر جهت حركت است، شتاب مركز گرا خواهد گرفت و این امر موجب می شود كه ذره در میدان یك مسیر دایره ای داشته باشد.
البته ذره باردار بر اثر حركتش مقداری از انرژی خود را به صورت امواج الكترومغناطیسی گسیل می كند و انرژی آن كاهش و سرعتش كم می شود و به همین خاطر شعاع حركت دایره ای آن در طی مدت زمانی، كوچك و كوچكتر می شود. و اگر به صورت غیر عمود بر خطوط میدان وارد شود، حركت مارپیچی خواهد داشت.
همین خاصیت ذرات باردار در میدان مغناطیسی سبب می شود كه ما را از آسیب های ذرات باردار و پرانرژی كیهانی كه به زمین برخورد می كنند، مصون نگاه دارد.
در اطراف كره زمین میدان مغناطیسی وجود دارد و طبق نظریه ای كه گیلبرت پیشنهاد كرد، زمین یك آهنربای بزرگی است كه قطب شمالش در قطب جنوب جغرافیایی و قطب جنوب مغناطیسی در قطب شمال جغرافیایی قرار دارد كه میدان مغناطیسی در این دو قطب نسبت به سایر نواحی دیگر كره زمین قوی تر می باشند.
ذرات باردار و پر انرژی كیهانی كه به سوی زمین می آیند گرفتار میدان مغناطیسی زمین شده و حركت مارپیچی به خود می گیرند كه به این منطقه، كمربند “وان آلن” می گویند.این ذرات با حركت مارپیچی خود به سمت دو قطب حركت می كنند. این ذرات با نزدیك شدن به دو قطب بر اثر برخورد به لایه های بالایی جو قطب شمال و جنوب، مقدار زیادی از انرژی خود را ازدست می دهند كه به صورت تابش آزاد و روشنایی را در دو قطب ایجاد می كنند كه به این روشنایی، شفق های قطبی می گویند.
علت ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف زمین و یا آهنربا بودن زمین، سوالی است كه ذهن دانشمندان را در طی چند ده مشغول كرده بود. نظریه ای كه توانست در توضیح علت میدان مغناطیسی موفق ظاهر شود، را بیان می كنیم:
در درون زمین فلزاتی نظیر آهن و نیكل به صورت مذاب و گداخته وجود دارند كه در حال حركت و جنبش هستند. حركت این مواد از هسته شروع شده و به نزدیكی سطح زمین نزدیك شده و دوباره به هسته و مركز زمین بر می گردند. این مواد مذاب با حركت رفت وبرگشتی كه دارند باعث پیدایش جریان الكتریكی در درون زمین می شوند.
از همین خاصیت الكتریكی مواد مذاب درون زمین، برای پیش بینی وقوع فوران آتشفشان یا زلزله استفاده می كنند. جریان الكتریكی كه این مواد مذاب ایجاد می كنند، باعث پیداش میدان مغناطیسی در اطراف زمین می شود. خطوط میدان مغناطیسی به اینگونه هستند كه از هسته به قطب جنوب جغرافیایی وصل و سپس از قطب جنوب به قطب شمال و از آنجا دوباره به هسته وصل می شوند. و به این گونه این خطوط در اطراف زمین رسم می شوند.
قطب های مغناطیسی زمین بر روی قطب های جغرافیایی آن منطبق نیستند و امروزه حدود ۱۱ درجه اختلاف دارند.
بررسی ها و مطالعه آثار نشان می دهند كه میدان مغنطیسی زمین ثابت نیست و تغییر می كند. آثاری كه از روی سنگ های زمین بدست آمده حاكی از آنست كه میدان مغناطیسی زمین به مدت حدود ۸۰۰۰۰۰ سال وارونه بوده و حدود ۱۰۰۰۰۰ سال دچار افت شدیدی می شود. علت این امر آنست كه مواد مذاب و گداخته حركت رفت و برگشتی كاتوره ای دارند كه سرعتشان حدود ۵ سانتی متر در روز است.
و جابجایی این مواد باعث تغییر جریان الكتریكی و درنتیجه میدان مغناطیسی زمین می شود. البته دانشمندان در تلاش هستند تا بتوانند به ساختار كاتوره ای تغییر میدان مغناطیسی در آینده دست یابند.
مغناطیس گرانشی
فضاپیمای Gravity Probe B or GPB بیستم آوریل ۲۰۰۴ زمین را برای جستجوی نیرویی از طبیعت که در وجودش تردید است، ترک کرده است. این نیرو که هیچ وقت ثابت نشده مغناطیس گرانشی (Gravitomagnetism) نامیده می‌شود. نام دیگری نیز که برای این پدیده به‌کار می‌رود کشش چارچوب (Frame dragging) است.
مغناطیس گرانشی بوسیله ستاره‌ها یا سیاره‌هائی که به دور خود می‌چرخند تولید می‌شود. کلیر فرد ویل از دانشگاه واشنگتن می‌گوید "از نظر شکل شبیه یک میدان مغناطیسی است که توسط یک کره (توپ) باردار در حال چرخش تولید می‌شود" بار را با جرم جایگزین کنید می‌شود مغناطیس گرانشی ما در حالی که زندگی می‌کنیم، مغناطیس گرانشی را احساس نمی‌کنیم. اما برطبق نظریه عام اینشتین این حقیقت دارد وقتی که یک ستاره یا سیاهچاله یا هر چیزی که جرم زیادی دارد به دور خود می‌پیچد فضا و زمان اطراف را به دور خود می‌کشد.

[Borna66]

پروژه جديد ناسا براي بررسي فعاليتهاي مغناط كره ي زمين

ناسا طرحي را براي بررسي علمي علل پديده طوفانهاي مغناطيسي در اطراف زمين به تصويب رساند

.

ناسا پس از بررسي 40 طرح متفاوت طرحي را براي بررسي ديناميك طوفانهاي فضايي كه در شكل گيري شفقهاي قطبي نقش ايفا مي كنند را به تصويب رساند.اين طرح تحقيقاتي بر اساس سياستهاي جديد سازمان فضايي ناسا به تصويب رسيده است كه در آن ناسا به دنبال طراحي و اجراي پروژه هايي است كه با حداقل هزينه داراي بالاترين كارآمدي علمي باشند. در پروژه جديد كه تميس

(THEMIS) نام دارد دانشمندان به بررسي زمان و نحوه شكل گيري پديده موسوم به ريز طوفانها (substorms) در ناحيه مغناط كره زمين خواهند شد و همچنين خواهند توانست محل دقيق شكل گيري اين پديده ها را آشكار كنند. ريز طوفانها امواجي از انرژي هستند كه در كمربند مغناطيسي زمين و مغناط كره آن تشكيل شده و منتشر مي شوند. مبدا و خواستگاه اين طوفانك ها بيش از 30 سال است كه مورد مناقشه دانشمندان قرار دارد و هنوز اطلاع دقيقي از نحوه شكل گيري و جاري شدن آنها وجود ندارد. در خلال اين طوفانك ها فعاليتهاي شفقهاي قطبي ناگهان و به شكل غير معمول اوج مي گيرد . به نظر مي رسد با آغاز به كار ماموريت تميس پاسخي به سوالهاي بسيار زيادي كه در اين خصوص وجود دارد داده شود. در اين ماموريت 5 ماهواره مشاركت مي كنند كه در مداري نزديك به مدار استوايي براي مدت 2 سال قرار خواهد گرفت و تلاش مي كنند تا محل ، زمان و نحوه شكل گيري اين طوفانها را در مغناط كره زمين مشخص كننداين طرح كه مطابق برنامه اعلام شده بايد سال 1386 خورشيدي آغاز شود نقشي كليدي در درك فعاليتهاي آب و هواي فضايي و محيط اطراف زمين ايفا خواهد كرد. قابل ذكر است كه ماموريتي ديگري با همين نام (تميس) وجود دارد كه مشغول بررسي حراراتي عوارض سطحي مريخ است و ارتباطي با اين ماموريت ندارد.

منبع

:www.nojum.ir

[Borna66]

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 .

[Borna66]

توانايى نور در حركت دادن مولكول هاى آب

گروهى از محققان دانشگاه آريزونا توانايى حركت مولكول هاى آب به وسيله نور را بررسى كرده و معتقدند كه اين پديده كاربردهاى گسترده اى در شيمى تجزيه و دارورسانى خواهد داشت. پژوهشگران دانشگاه آريزونا

(ASU) اثر تقويت كننده نور بر تغيير زاويه تماس آب و سطح را كشف كرده اند كه اين يافته تاثير مهمى در گسترش زمينه نوپاى ميكروسيالات خواهد داشت.

استفاده از يك پرتو نور معمولى براى حركت دادن آب به جاى ميدان هاى الكتريكى مخرب، يا حباب هاى هوا - كه تغييردهنده ماهيت پروتئين ها هستند - و يا حركت اجزاى ميكروسكوپى پمپ ها كه ساخت و تعميرشان هزينه بر و مشكل است، مى تواند به طور قابل توجهى به توسعه وسايل ميكروسيال مورد استفاده در تجزيه نمونه ها كمك كند.

اين وسايل مى توانند 20 تا 30 نوع آزمايش مختلف را بر روى يك قطره خون انجام داده و دسترسى به نتايج را در مدت زمان كوتاهى امكان پذير كنند. علاوه براين شركت هاى داروسازى با استفاده از اين وسايل، داروهاى جديدى را عرضه خواهند كرد كه در مقياس خيلى كوچك ولى به طور همزمان مى توانند چندين اثر داشته باشند. تيم تحقيقاتى ASU اثبات كرده اند كه با كمك نور مى توان تغييرات زيادى در خيس شوندگى سطوح بسيار صاف با پوشش هاى شيميايى ايجاد كرد. با رشد ماهرانه نانوسيم ها مى توان بر يكى از خاصيت هاى فيزيكى سطح به نام جنبش سيالات، در اندازه هاى نانو اثر گذاشت.

تيم ASU هم اكنون قصد دارد با اين روش، وسيله اى را براى انتقال داروهاى محلول در آب يا قطرات و نمونه هاى نيازمند به آناليزهاى بيوشيميايى يا زيست محيطى طراحى كند. كاربرد ديگر، كاهش پروتئين ها يا مقدار آنزيم هايى است كه براى آزمايش طى توسعه دارو مورد نياز است. معمولاً توليد و تخليص چنين داروهايى بسيار وقت گير است و با بازده پايين انجام مى شود. در يك افزاره ميكروسيالى، مقدار DNA و پروتئين هايى كه براى آزمايش داروها به كار مى روند، آنقدر كاهش مى يابد كه مقدار كمى از دارو به هدف رسانده مى شود.

اين امر زمان لازم براى آزمايش تمام دارو را كاهش داده و اجازه مى دهد كه بيشترين تعداد آزمايش به طور همزمان انجام شود. نتيجه علمى اين تحقيق به كار گيرى پرتوهاى نور براى حركت ميكرو قطرات در كانال هاى كوچك بر روى سطح يا قرار دادن آنها در موقعيت هاى از پيش تعيين شده براى آناليز است.

منبع

:www.sharghnewspaper.com

[Borna66]

اشعه مادون قرمز

مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است.

اطلاعات اوليه

كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.

سير تحولي و رشد

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

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

نتايج اشعه مادون قرمز

گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي ‌كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي ‌به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.

مادون قرمز در نجوم

تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450?F ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستاره‌اي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستاره‌اي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستاره‌هاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است.

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستاره‌هاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستاره‌اي در كهكشان راه شيري ما نيز از توده‌هاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستاره‌اي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شده‌اند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايه‌هاي خارجي ستاره‌هايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستاره‌اي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي).

اخترشناسان براي ديدن ستاره‌هاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي ‌مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي ‌هستند كه تشكيل دهنده منظومه‌هاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سياره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.

مادون قرمز در پزشكي

اگر نگاه دقيق و علمي ‌به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌هاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هايي را در زمينه‌هاي علمي ‌پديد آورده‌اند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشاره‌اي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.

كاربرد درماني مادون قرمز

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

تسكين درد

با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانه‌هاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد.

استراحت ماهيچه

تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.

افزايش خون رساني

در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.

كاربرد تشخيصي مادون قرمز

از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.

تصاوير بدست آمده به صورت سايه‌هاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايه‌هاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است.

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

زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.

روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.

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

كاربرد ترموگرافي در مامائي

چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظه‌اي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.

ضررهاي مادون قرمز

از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.

منبع :دانشنامه رشد

__________________