نور و امواج الكترومغناطيس

[Sardar]

دوستان با اجازه تاپیکی در مورد امواج و نیرو ایجاد میکنم.
امشب شاید چیزی زیادی نوشته نشه ولی هرکی چیزی می دونه بزاره.

[Sardar]

گفتم اول بياييم با امواج آشنا بشيم
دید کلی
وقتی که صحبت از موج به میان می آید. بلافاصله به یاد امواج خروشان دریا می افتیم که به طرف ساحل می‌آیند و خود را به صخره‌ها می‌کوبند. این امواج مقادیر زیادی انرژی را از دور دستهای دریا با خود به ساحل می آورند. امواج پیوسته به طرف ساحل در حرکت هستند، لذا آب فقط در محل خود بالا و پایین ، یا عقب و جلو می‌رود. اما در واقع موج فقط به همین نوع خاص امواج ختم نمی‌شود. بلکه امواج مختلفی را می توان نام برد که در زندگی روزمره خود با آنها مواجه می‌شویم، ولی بی توجه از کنا آنها عبور می‌کنیم. به عنوان نمونه می‌توان به حرکت برگهای درختان که در پاییز آرام آرام به زمین می‌افتند، تکه سنگی که به داخل آب می‌افتد و امواجی را بر سطح آب ایجاد می‌کند، امواج صوتی و هزاران نمونه دیگر اشاره کرد.

فیزیکدانان آشفتگی روی سطح اقیانوسها را موج دوره‌ای (تناوبی) می‌گویند. این آشفتگی یک نقش یکسان را بطور پیوسته تکرار می‌کند. جهان پر از امواج دوره‌ای است، اگر چه بیشتر آنها نامرئی هستند. تمام این امواج آشفتگیهای دوره‌ای هستند که وجود ، اشتراک زیادی باهم دارند. اما غیر از امواج دوره‌ای ، امواج دیگری نیز وجود دارند که فقط برای یک لحظه دوام می‌آورند، این نوع امواج را امواج پالسی می‌گویند. ریگی که به سطح آب می‌افتد. فلاش دوربین عکاسی ، صدای شلیک گلوله از تفنگ از این گونه‌اند.

مشخصات موج
دامنه موج: دامنه موج ، یکی از مشخصات هر موج حرکت نوسانی است که برای توصیف ریاضی آن لازم است و آن عبارتست از بیشینه جابجایی جسم نوسان کننده از موضع تعادل آن.


دوره تناوب: دوره تناوب هر نوسان مدت زمانی است که طول می‌کشد، تا یک نوسان کامل انجام شود. این مشخصه نیز برای توصیف ریاضی حرکت نوسانی لازم است.


فرکانس موج: عکس دوره تناوب را بسامد یا فرکانس می‌گویند. بنابراین واحد آن نیز عکس زمان می‌باشد در اصطلاح علمی هرتز می‌گویند.
تقسیم بندی کلی موج
امواج مکانیکی: موجی را که برای انتقال خود نیاز به محیط مادی دارد را موج مکانیکی می‌گویند. به عبارت دیگری می‌توان گفت که این امواج در خلا منتشر نمی‌شوند. انواع مختلف امواج مکانیکی را می‌توان با در نظر گرفتن چگونگی رابطه بین حرکات ذرهه‌ای ماده با راستای انتشار خود امواج از هم تمییز داد. اگر حرکت ذرات ماده حامل موج ، بر راستای انتشار موج عمود باشد. در این صورت موج حاصل را موج عرضی می‌گویند. به عنوان مثال ، هرگاه انتهای یک ریسمان قائم تحت کشش را به عقب و جلو به نوسان در آوریم، یک موج عرضی در آن به راه می‌افتند. این آشفتگی در طول ریسمان پیش می‌رود ولی ارتعاش ذره‌های ریسمان بر راستای انتشار آشفتگی عمود است.

از طرف دیگر هرگاه جابجایی ذرههای حامل موج مکانیکی در راستای انتشار انجام بگیرد یک موج طولی خواهیم داشت. به عنوان مثال هرگاه انتهای یک فنر قائم کشیده شده را به بالا و پایین به نوسان در آوریم، یک موج طولی در فنر به راه می‌افتد و حلقه‌های فنر در راستایی که این آشفتگی در طول فنر طی می‌کند، به بالا و پایین ارتعاش خواهند کرد. امواج صوتی از جمله امواح طولی هستند. البته امواج دیگری نیز وجود دارند که نه بطور کامل طولی و نه بطور کامل عرضی هستند. به عنوان مثال امواج روی سطح آب از این گونه‌اند.


امواج غیر مکانیکی: این امواج برای انتشار خود به محیط مادی نیاز ندارند و در خلا نیز منتشر می‌شوند. از جمله این امواج می‌توان به امواج الکترومغناطیسی ، امواج رادیو و تلویزیون ، امواج فرابنفش ، امواج نوری ، امواج ماکروویو اشاره کرد


موج مادی: در مکانیک کوانتومی به هر ذره مادی یک موج نسبت می‌دهند. به عبارت دیگر برای هر ذره ماده دو گونه طبیعت در نظر گرفته می‌شود. طبیعت موجی و طبیعت ذره‌ای. این دو حالت هیچ وقت بطور همزمان در نظر گرفته نمی‌شود. یعنی امکان ندارد در یک پدیده هم حالت موجی و هم حالت ذره‌ای در مورد یک ذره در نظر گرفته شود.


امواج را معمولا بر اساس جبهه موج نیز می‌توان به دو گروه امواج تخت و امواج کروی تقسیم کرد. اگر آشفتگیها فقط در یک راستا منتشر شوند، امواج را امواج تخت می‌گویند. در هر لحظه معین ، وضعیت در تمام نقاط یک صفحه عمود بر راستای انتشار ، یکسان است. جبهه‌های موج به شکل تخت و پرتوها به صورت خطوط راست و موازی هستند. اما اگر آشفتگی از یک چشمه موج در تمام جهات بطرف خارج منتشر شود، در اینصورت جبهه موج شکل کروی دارند و پرتوها خطهای شعاعی هستند. در چنین حالت موج را موج کروی گویند. البته شکلهای دیگری نیز برای جبهه موج می‌توان در نظر گرفت که حالت استوانه‌ای از این جمله می‌باشد.

 بحث اصلی ما قبل از ورود به سایر نیروها در مورد امواج غیر مکانیکی است. 

[Sardar]

تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی
پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است که عبارتند از: شدت زیاد ، مستقیم بودن ، تکفامی‌ و همدوسی. لیزرها در اشکال گوناگون وجود دارند. ممکن است تصور شود که پرتو لیزر همانند اشعه ایکس ، گاما ، ماورا بنفش (UV) و مادون قرمز (IR) ، جایگاهی معین در طیف الکترومغناطیسی را داراست، حال آنکه این پرتو می‌تواند هر کدام از فرکانسهای محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت که دارای مشخصاتی از قبیل تکفامی ، همدوسی و شدت زیاد است.

اینکه چگونه می‌توان پرتو لیزری با فرکانسهای دلخواه را تولید نمود، کار دشواری است که عملا با آن روبرو هستیم. مشکل دیرپا در تابش لیزری ، فقدان پوشش گسترده طول موجی در آن است. به دلیل اینکه لیزرها به‌ خودی ‌خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش کل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد
نمونه‌هایی از لیزرهای متداول
لیزرهای متدوال مادون قرمز (IR (2 _ 10ىm: لیزر مونو اکسید کربن (CO) ، لیزر دی اکسید کربن (CO2) و بلورهای هالیدهای قلیایی و ابزار دیودی. لیزر نئودنیوم یق () تابشی در طول موج 1.06 میکرومتر تولید کرده و لیزرهای الکساندریت یا دیودهای مخابراتی قابل تنظیم در IR نزدیک هستند. (طول موج از 2000nm تا 700nm)
>
لیزرهای محدوده نامرئی (400 _ 700nm): لیزرهای آرگون _ کریپتون و لیزر هلیوم _ نئون، لیزرهای رنگی و لیزر تیتانیوم_یاقوت کبود.


لیزرهای محدوده ماورای بنفش (200 _ 400nm): لیزرهای اگزایمر (لیزر هالید گاز نادر) ، نیتروژن ، لیزر رنگی با فرکانس دو برابر شده ، لیزرهای با فرکانس چندین برابر شده.
طبقه بندی لیزر در حالت کلی
لیزر پیوسته کار
لیزر پالسی

[Saeid12345]

تاپيک جالبي است.
البته من مطالعات زيادي در مورد امواج ندارم و تنها با چند طول موج و فرکانس خاص که مصارف نظامي دارند آشنا هستم.
ولي اميدوارم با وجود اين تاپيک معلوماتم بيشتر شود.

[Sardar]

امروز در مورد انواع ليزر کمي گسترده تر که ترجمه آن رو مينويسم آشنا مي شويم.منبع ويکي پديا
نمونه هايي از ليزر
ليزر هليوم نيون(HeNe) با طول موج 543 و 633 نانو متر
ليزر آرگون با طول موج 458 و 488 يا 514.5 نانو متر
ليزر دي اکسيد کربن با طول موج 10.4 ميکرون+ با توان ايجاد 100 کيلو وات قدرت
ليزر مونوکسيد کربن با توان ايجاد قدرت 500 کيلو وات
ليزر روبين با طول موج 694 نانو متر
اما ليزرها را به اين گروهها تقسيم ميکنند.
ليزر گازي
ليزر شيميايي
ليزر Excimer
ليزر وضعيت جامد مثل روبين
ليزر رنگي
ليزرSemiconductor

[Sardar]

بر خلاف تفکر عام که ليزر قابل مشاهده (مخصوصا در فضا که در اثر نمايش فيلم هاي تخيلي همچون جنگ ستارگان) است ليزر به هيچ وجهه در فضا فابل مشاهده نيست ودر زمين نيز تنها در نقاط غليظ ( گرد وغباري در هوا و در آب رنگي) قابل مشاهده است. که علت آن بازتاب و برخورد امواج ليزر با گرد و غبار است.

[Sardar]

يکي از کابرد هاي ليزر و ماکرويو با استفاده از امواج اشعه گاما سلاح مخربي است که ادعا ميشود آمريکا آن را طراحي کرده است. مطلب زير از وبلاگ [External Link Removed for Guests] مي باشد. راست و دروغ اين سلاح به عهده شما



اين تكنولوژى توسط شركت آمريكايي Raytheon به دولت آمريكا تحويل داده شده و از آنجا كه اساس قدرت تخريب آن بر اساس توليد اشعه است خيلي راحت قابليت كارگذاشتن در كلاهك موشك و يا بمب را هم دارد. در عين حال سيستم فضايي اين نوع اسلحه كه روى ماهواره ها سوار مي شود مي تواند موشك هاي قاره پيما را در ميانه راه ردگيرى و نابود كند. نوع زميني آن مي تواند اطراف تاسيسات نظامي يا شهرى مثل نيروگاه ها كار گذاشته شود و هر سيستمي را كه قصد هدف گرفتن اين تاسيسات را داشته باشد نابود كند. آخرين ردى كه درباره به كارگرفته شدن اين اسلحه ها در ميدان هاى جنگ پيدا كردم مطلبي در اكونوميست بود در سال 2003 كه آن زمان خبر از برنامه هاى آمريكا براى سوار كردن اين تسليحات بر روى جيپ هاى ارتش خود در عراق بود . با اين همه مجله American Science نوشته كه اين نوع تسليحات روي جيپ هاي Humvee در حال حاضر كار گذاشته شده اند . Raytheon نام اين تكنولوژي را گذاشته Active Denial Technology كه شايد بتوان آن را تكنولوژى متفرق كردن هوشمند ترجمه كرد (فارسي دانان لطفا معادل بسازند) اما براي من بيشتر "تكنولوژى به غلط كردن بنداز فعال" معني مي دهد!

اشعه هر كسي را كه سر راهش باشد در خوشبينانه ترين حالت متفرق مي كند اما آنطور كه American Science نوشته با توجه به دامنه متفاوت دمايي كه مي تواند در بدن فرد ايجاد مي كند مي تواند هدف را مثل يك بشقاب غذا در مايكرو ويو بپزد. اما در زمان كوتاه تر بينايي فرد و حافظه كوتاه مدت را از بين مي برد ، درد شديد در اندام دروني بدن از جمله بيضه ها ايجاد مي كند و در عين حال كاركرد اندام داخلي را مختل مي كند. هدف نهايي آقايان البته كار گذاشتن اين تسليحات بر روي مدار زمين در نقاط مختلف است تا بتواند ظرف چند ثانيه به كار بيافتد تا هر كاري كه به ميل مبارك بود انجام بدهند.

[Sardar]

کاربرد هاي ليزر
ليزر در زندگي روزمره ما آنچنان پيشرفت کرده است که مستقيم يا غير مستقيم همه ما با آن سرکار داريم.از کاربرد آن در پزشکي به عنوان جايگزيني يا کمکي در کنار چاقو جراحي, در علم چشم پزشکي و زيبايي چهره نقش بسزايي دارد. همچنين در صنعت از آن به عنوان برش ورقه هاي مختلف از جمله کاغذ پلاستيک و حتي فولاد به کار ميرود. در خود کامپيوتر شما ممکن است در سي دي رام و چاپگر شما به کار رفته باشد. امروزه ساعت هاي ليزري که بسيار دقيق است جايي براي خود در بين ساعت هاي اتمي جستجو مي کنند.حتي غني سازي ليزري نيز فناوري جديد و مورد پسند مي باشد که نيز شايد در آينده در رکتور هاي جوش هسته به کار برود.
علاوه بر اينها استفاده نظامي از ليزر مورد توجه دولت ها بوده است که امروزه در تانک ها و ساير ادوات نظامي به عنوان مسافت ياب ,در هواپيماها به عنوان وسيله اي براي هدايت بمب و در نهايت بمباران فوق العاده دقيق بوده و است.ولي چيزي را که مي خواهم به عنوان ادامه مطلب از آن سخن بگم سلاح ليزري به صورت مستقيم است که در پست بعدي قرار ميدهم. از ساير دوستاني که در اين مورد اطلاع دارند مطالبي را براي ادامه گفتگو در مورد چگونگي , نقاط قوت و ضعف ليزر به عنوان سلاح بيان کنند.

[Saeid12345]

ليزر 50 سال هست که کاربردهاي گوناگوني داشته است و تنها 3 دهه است که برخي کشورها ميخواهند سلاح ليزري توليد کنند.

اگر ليزر نبود علم در دهه 1940 باقي ميماند!

[Sardar]

شايد هنگامي که کلمه ليزر را مي شنويم ياد جنگ هاي آينده مي افتيم که سر منشا اصلي آن همان طور که آقا سعيد گفت مربوط به دهه هفتاد و هشتاد زماني که دو قطب بزرگ دنيا با يکديگر درگيري لفظي داشتند آغاز ميگردد.دونالد ريگان رييس جمهور وقت آمريکا با دادن طرح موسوم به جنگ ستارگان که با استقرار دستگاه هاي پرتاب ليزر در فضا موشک هاي شوروي سابق را سرنگون مي کرد ليزر براي همگان آشنا گرديد.شايد همه ما اين مسآله را فقط مربوط به آمريکا بدانيم ولي شوروي در سوي ديگر به فکر ايستگاهاي پرتاب ليزر از زمين براي نابود سازي ماهواره هاي آمريکايي و شايد هم وسيله اي بر زد دستگاهاي فضايي آمريکا که هيچ گاه تحقق نيافت آغاز گرديد.اما خوشبختانه و بدبختانه هيچ يک به نتيجه نرسيد و فقط طرح شبيه روسها چند هفته پيش در چين تحقق يافت که علت عدم تحقق طرح آمريکا را مي توان در کمي تخيلي و نيز نبود دانش کافي و هزينه زياد آن دانست.طرح شوروي نيز به زمان بيشتر از زمان فروباشي آن نياز داشت.

نحوي عملکرد اين گونه سلاح ها را ميتوان به انتشار مستقيم امواج الکترومغناطيس و ايجاد حرارت بالا در نقطه مورد نظر دانست که در نگاه اول ساده مي باشد ولي در عمل بسيار مشکل و پيچيده است:
1.انتشار مستقيم امواج و عدم امکان انحراف در زمان فعلي(عدم کنترل کافی)
2.نياز به داشتن يک مرکز قوي پرتاب و انتشار ليزر
3.به راحتي ميتوان با يک آينه تمام اين نور يا امواج ليزر را بازتاب داد
4.در مسافت هاي طولاني امکان شکست نور يا همان ليزر با ورود آن به آب يا محل هاي رطوبتي و انحراف از مسير اصلي وجود دارد وگاهی نیز در مسیر های طولانی شدت و توانایی آن کاسته و کاهش میابد و در نهایت بی تاثیر میگردد که علت آن بستگی به نوع لیزر دارد.

دوستان از اینجا به بعدش رو شما شروع کنید تا جایی که ذهن من کشش داشت برایتان پیدا و نوشته و گاهی هم ترجمه کردم .

[Mahdi1944]

sardar عزيز
مطالب شما رو خودنم، براي من كه بسيار جالب بود و اطلاعات خوبي به دست اوردم
به رسم قدر دارني درجه شما به Major II ارتقا يافت
اميدوارم در آينده هم شاهد اينگونه مطالب و مباحث علمي از طرف شما دوست گرامي باشيم
موفق باشيد

[Sardar]

Mahdi1944,

مطالب شما رو خودنم، براي من كه بسيار جالب بود و اطلاعات خوبي به دست اوردم

وظيفه من نسبت به اين سايت بود