نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

محققان دانشگاه فنی وین ایده‌ای ارائه دادند که با استفاده از تکنیک‌های نور و لیزر اشیاء را نامرئی کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، پس از انتشار داستان‌های فانتزی “هری پاتر” شنل‌های نامرئی‌کننده یکی از پدیده‌های جالب توجه برای مردم جهان شد.

حال محققان دانشگاه فنی وین ایده‌ای ارائه کرده‌اند که با استفاده از فناوری‌های نوری مختلف این تخیل را به واقعیت تبدیل کنند.

 در این طرح محققان تلاش می‌کنند راه‌های عبور امواج نور از اشیای مات را بگیرند تا دیده نشوند.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

پروفسور “استفان روتر”(Stefan Rotter) یکی از محققان حاضر در این پروژه گفت: بسیاری از ترکیبات مانند حبه‌قند از نظر فنی مات محسوب می‌شوند چون نور در آنها بارها شکسته می‌شود و زمانی که پرتو نوری وارد آن می‌شود ممکن است در هر جهتی تغییر مسیر داده و تقریبا هیچ گاه در همان خط مستقیم منتشر نشود.

دکتر “آندره براندستتر”(Andre Brandstötter) یکی از محققان این مطالعه، گفت: ما نمی‌خواستیم امواج نور را مجددا مسیردهی کرده و یا نمی‌خواستیم آنها را با نمایش‌های اضافی بازسازی کنیم بلکه هدف ما این بود که موج نور اصلی را از طریق شیء طوری هدایت کنیم که گویی شیء در آنجا وجود ندارد.

وی افزود: شاید این صحبت‌ها عجیب به نظر برسد اما ما امروز با مواد خاص و فناوری‌های مختلف نوری می‌توانیم این پدیده را ایجاد کنیم.

هدف مورد نظر محققان این است که تلاش کنند این مدل پراکندگی نور را در اجسام مات از بین ببرند.

به این منظور دسته‌های موج لیزر پرانرژی از بالای جسم به آن تابانیده می‌شوند تا خواص ماده تغییر کرده و نوری از آن به محیط اطراف نرسد.

به گفته محققان مهم‌ترین نکته این است که انرژی در مکان و فضای مناسب نسبت به شی اعمال شود تا در مکان‌های مختلف کارکردهای مختلفی از انتشار تا جذب نور را انجام دهد و البته شی مورد نظر نیز باید واکنش مناسبی نسبت به این امواج داشته باشد و در واقع بتواند ویژگی‌های مورد انتشار را بروز دهد.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

پروفسور روتر گفت: به لحاظ ریاضی، بلافاصله آشکار نیست که این امکان وجود دارد که چنین الگویی را برای تابش پیدا کنیم اما آنچه که واضح است این است که هر شی که می‌خواهیم شفاف کنیم، باید با الگوی مشخص خود، با توجه به جزئیات میکروسکوپی فرایند پراکندگی در داخل آن، تحت تابش قرار بگیرد.

وی خاطرنشان کرد: روشی که در حال حاضر توسعه دادیم، ما را قادر می‌سازد که الگوی درست را برای هر نوع شکست نور دلخواه محاسبه کنیم و تاکنون، شبیه سازی رایانه ای چند روش پیشنهادی را ارائه کرده است، اگرچه هنوز در عمل نشان داده نشده است.

با وجود اینکه این ایده باید به صورت عملی پیاده‌سازی شود تا صحت عملکرد آن سنجیده شود اما محققان معتقدند روش آنها با موفقیت روبرو خواهد شد.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

شفق قطبی از ایستگاه فضایی
شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

جک فیشر فضانورد مستقر در ایستگاه فضایی بین‌المللی تصویر زیبایی از شفق قطبی بر فراز زمین گرفته است.به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، این تصویر در تاریخ ۱۹ ژوئن از داخل ایستگاه فضایی بین‌المللی از ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری سطح زمین گرفته شده است.“جک فیشر”(Jack Fisher) این تصویر را به مناسبت سالروز استتقلال آمریکا منتشر کرده است.شفق قطبی در پی برخورد ذرات منتشر شده از خورشید با میدان مغناطیسی زمین و یونیزه شدن هوا به وسیله‌ آنها ایجاد می‌شود.این پدیده علاوه بر زیبایی به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند بر روی وضعیت فعالیت‌های خورشیدی مطالعه کرده و تغییرات آنها را شناسایی کنند.مهمترین منبع ایجاد این انوار زیبا طوفان‌های خورشیدی هستند.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

شَفَق قُطبی (به انگلیسی: Aurora) یکی از پدیده‌های جوی کره زمین است. شفق قطبی پدیده ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین که بر اثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونوسفر) زمین به وجود می‌آید.شفق‌های قطبی نورهای زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند که معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قطبی به چشم می‌خورند.آنها دریونوسفر تشکیل می‌شوند و در سپیده‌دم قطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آنها شفق‌های شمالی نیز گفته می‌شود که این نام بر گرفته از نام ایزدگونه رومی سپیده‌دم و نام یونانی باد شمالی است که در سال ۱۶۲۱ توسط “پیر گاسندی” (Pierre Gassendi) روی این پدیده طبیعی گذاشته شد.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

به شفق‌های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آنها غالباً در نیم کره شمالی رویت می‌شوند و هرچقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آنها را ببینید به طور مثال در شهرهای شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آنها بسیار زیاد است.شفق‌های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در صورت طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.در قطب جنوب نیز این اتفاق می‌افتد ولی فقط در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا (استرالیا در زبان لاتین به معنی جنوب است.)“بنجامین فرانکلین”(Benjamin Franklin) اولین کسی بود که به شفق‌های قطبی توجه نشان داد. در تئوری او علت وقوع شفق‌های قطبی این انتقال نور در مرکز بار الکتریکی که در سرزمین‌های قطبی توسط برف و رطوبت شدت می‌گیرد، بود.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

دانشمندان به منظور اندازه گیری ارتفاع شفق قطبی از دو نقطه به فاصله چند ۱۰ کیلومتر از یکدیگر از آن عکس گرفتند. به کمک چنین عکس‌هایی می‌توان ارتفاع شفق‌های قطبی را محاسبه کرد.شفق‌های قطبی در بلندای ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در بلندی ۱۰۰ کیلومتر) پدیدار می‌شوند. شفق‌های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در هوای زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ‌های تخلیه گاز همانند می‌باشند. شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین است. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری هستند که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شوند و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورند. شفق قطبی یا نورهای قطبی، به بهترین صورت از حدود عرض جغرافیایی دایره اقیانوس منجمد شمالی (یا منجمد جنوبی) دیده می‌شود. نورهای قطبی درست همانند تابش‌های رنگی در آسمان هستند. نورهای قطبی در اثر الکترون‌هایی که در طول خطوط نیروی میدان مغناطیسی زمین حلقه می‌زنند، به وجود می‌آیند. این حلقه‌های الکترونی وارد جو زمین می‌شوند و باعث می‌گردند که گازهای رقیقی که در ارتفاعات بالای جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلوئورسنت بدرخشند.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

این الکترون‌ها عمدتاً از خورشید می‌رسند و تعداد آنها بستگی به فعالیت خود خورشید دارد. وقتی که سطح خورشید خیلی فعال باشد، ما نورهای قطبی بیشتری را مشاهده می‌کنیم تا زمانی که خورشید آرام‌تر است. نور قطبی می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد. بعضی وقت‌ها شبیه به پرده آویزان، یا نورهای متحرک و یا پرتوهای نور است. رنگ آن نیز تغییر می‌کند ولی بیشتر مواقع دارای سایه سبز یا صورتی است. شفق‌ها مانند پرده‌هایی عظیم به طول صدها کیلومتر از نورهای رنگی هستند. در موارد نادر شفق قطبی ممکن است سراسر آسمان مرئی، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.شفق‌های قطبی معمولاً باید فقط در قطب‌ها اتفاق بیفتند و به ندرت وقتی که طوفان‌های مغناطیسی اتفاق می‌افتند، در عرض‌های جغرافیایی میانی نیز دیده می‌شوند. طوفان‌های مغناطیسی در دوره تناوب ۱۱ ساله خورشیدی یا سه سال بعد از این دوره تناوب اتفاق می‌افتند. در این دوره تناوب ۱۱ ساله که هم‌اکنون نیز ما در آن هستیم میزان فعالیت‌های خورشیدی بالا رفته و با رصد خورشید می‌توان میزان بالای این فعالیت‌ها را دید. انرژی حاصل نیز از طریق بادهای خورشیدی تامین می‌شود.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

تبدیل مستقیم نور به جنبش

تبدیل مستقیم نور به جنبش

تبدیل مستقیم نور به جنبش
علم فیزیک – تبدیل مستقیم نور به جنبش

محققان دانشگاه “آیندهوون” هلند و دانشگاه “کنت” آمریکا وسیله‌ای طراحی کردند که با دریافت انرژی از نور شروع به حرکت می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، این پروژه تحت نظارت پروفسور “دیک بوئر”(Dick Broer) استاد دانشگاه صنعتی “آیندهوون” هلند انجام شده و طی آن محققان موفق شدند اولین ماشین مکانیکی در دنیا را که می‌تواند انرژی نور را مستقیما به انرژی جنبشی تبدیل کنند بسازند.این ماشین می‌تواند برای انتقال مواد و اجسام کوچک در فضاهای غیرقابل دسترس مورد استفاده قرار بگیرد.این ماشین که ضخامت آن به اندازه یک نوار باریک است از پلیمرهای کریستال مایع ساخته شده که در امتداد یک قاب مستطیلی نصب شده است.از آنجا که قاب مستطیلی کوتاه‌تر از نوار است، پلیمر در یک سمت آن برآمده شده و در سمت دیگر کمی گود شده و شکل موج سینوسی به خود گرفته است.زمانی که نور بنفش به این وسیله تابانده می‌شود، قسمت برآمده نور را دریافت می‌کند و قسمت گود هیچ نوری دریافت نمی‌کند.مولکول‌های حساس به نور در این پلیمر پس از جذب نور بنفش فعال شده و به حرکت درمی‌آیند. این تحرک سبب می‌شود که قسمت برآمده به گودی تبدیل شود و قسمتی که قبلا گود بود به بالا آمده و برآمده شود و این روند تا زمانی که تابش نور ادامه داشته باشد به صورت متناوب رخ خواهد داد.به این ترتیب یک موج به طور مداوم از طریق نوار عبور می‌کند و باعث می شود که نوار با سرعتی در حدود نیم سانتیمتر بر ثانیه حرکت کند. به منظور حرکت به سوی منبع نور، کافیست کل نوار به صورت برعکس چرخانده شود.در آزمایش‌های انجام شده با این وسیله مشخص شد که توانایی جابجایی اجسام و ذرات بزرگتر و سنگین‌تر از خود نوار پلیمری هم با استفاده از آن وجود دارد.از این وسیله می‌توان برای پاکسازی سطح سلول‌های خورشیدی از ذرات گرد و غبار نیز استفاده نمود.تبدیل مستقیم نور به جنبش ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

دوربین هیبریدی نورهای مرئی و نامرئی

دوربین هیبریدی نورهای مرئی و نامرئی

دوربین هیبریدی نورهای مرئی و نامرئی
علم فیزیک – دوربین هیبریدی نورهای مرئی و نامرئی

برای نخستین بار دانشمندان “موسسه علوم فوتونیک” (ICFO) حسگر تصویری دیجیتالی ساخته‌اند که همزمان نور ماورابنفش، مادون قرمز و مرئی را شکار می‌کند.

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، تیم علمی این فناوری را با استفاده از گرافن و دات‌های کوانتومی ساخته است. آن‌ها در واقع از دات‌های کوانتومی متالیک کلوئدیPbS  استفاده کردند که بر روی صفحه گرافن انباشت شده بودند. این سیستم هیبریدی سپس روی یک ویفر نیمه‌رسانای اکسیدفلزی(CMOS) قرار داده شد و ویفر هم به یک حسگر تصویری و یک مدار خوانشگر متصل شد.

نتیجه نهایی، ساخت حسگر دوربین با وضوح بالایی است که به طیف وسیعی از طول موج‌ها از پرتوهای ماورابنفش ۳۰۰ نانومتری گرفته تا نور مرئی و همچنین نور مادون قرمز با طول موج دو هزار نانومتری حساس است.

محققان مدعی‌اند این نخستین باری است که یک حسگر تصویری قادر به شکار همزمان نور در چنین طیف وسیعی است.

به گفته آن‌ها، می‌توان این ابزار را به آسانی و با هزینه کم در دمای اتاق ساخت و این موضوع کاربردهای تجاری آن را بسط می‌دهد.

ساخت این حسگر تصویری نشان‌دهنده موفقیت مهمی در تولید سامانه‌های تصویربرداری ارزان، دارای پهنای باند با وضوح بالا و قابلیت شکار همزمان نورهای مرئی و غیرمرئی است.

جزئیات این فناوری درNature Photonics  منتشر شد.

دوربین مداربسته ی هیبریدی :

این نوع از سیستم در مواقعی که دوربین مداربسته آنالوگ نصب شده داشته باشید که از طریق کابل کواکسیال به DVR یا VCR متصل شده باشند برای توسعه بخشیدن , کارایی دارد .
دوربین های مدار بسته هیبریدی دوربین هایی هستند که از ترکیب سیستم آنالوگ با سیستم IP تشکیل می شوند . DVR ضبط کننده تصاویر برای دوربین های مداربسته آنالوگ می باشد و NVR دستگاه ضبط کننده برای دوربین های مداربسته تحت شبکه می باشند . در حالی که دوربین مداربسته هیبریدی ترکیبی از این دو نوع دوربین می باشد دستگاه ضبط کننده این سیستم هم تفاوت دارد . دستگاه ضبط کننده دوربین های هیبریدی The Same Recorder نام دارد .

مزیت دوربین مدار بسته هیبریدی :

انتقال آسان از دوربین های مدار بسته آنالوگ و IP به گونه ای می توان انجام داد که کیفیت هیچ کدام تغییر ننماید . سیستم هیبریدی دارای کانال های جداگانه برای دوربین مداربسته آنالوگ و IP می باشد . بنابراین می تواند از هر دو نوع دوربین مداربسته حمایت نماید .
مزیت بعدی این دوربین مدار بسته این است که شما می توانید از زیر ساخت های سیستم آنالوگ موجود استفاده کنید و نیز امکان مقیاس پذیری و انعطاف پذیری بالایی به سیستم موجود می بخشد . همچنین از آن جا که خیلی از مواقع افراد بودجه کافی برای سیستم هایی که صرفا از دوربین های IP تشکیل شده باشد ندارند , بسیار مفید واقع می شوند و سبب کاهش چشمگیری در هزینه های راه اندازی سیستم امنیتی شما می شود .

دوربین هیبریدی نورهای مرئی و نامرئی ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا
علم فیزیک – ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

دانشمندان دانشگاه RMIT در استرالیا و موسسه صنعتی پکن (BIT)  نازک‌ترین نمایشگر هولوگرافیکی دنیا را تولید کردند.

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، این فناوری یک تصویر سه بعدی را بر روی ماده‌ای با ضخامت فقط ۲۵ نانومتر کدگذاری می‌کند.

هولوگرام‌ها از طریق لیزر و با اصلاح‌کردن یک ماده ایجاد می‌شوند به طوری که بخش‌های مختلف آن نور را در فازهای مختلف منعکس کنند و به تماشاگر توهم عمق بدهند.

در حالت عادی، این امر نیازمند محیطی است که دارای ضخامت میلی‌متری باشد اما محققان موفق شدند هولوگرامی را بر روی یک صفحه با ضخامت ۱۰۰ برابر نازک‌تر  از صفحات کنونی ایجاد کنند؛ آن‌ها از ماده‌ای موسوم به عایق فیلم نازک توپولوژیکی و یک لیزر کاملا کنترل‌شده استفاده کردند.

دانشمندان پرتو لیزر را بر روی فیلم نازک تاباندند و بسته به شدت لیزر، توانستند ویژگی‌های فیلم را تغییر دهند. این امر به آن‌ها امکان کدگذاری یک هولوگرام در داخل این فیلم نازک را داد.

این تکنیک امکان تبدیل کردن سطوح نازک‌تر به نمایشگرهای هولوگرافیکی و همچنین تولید پیکسل‌های کوچک‌تر را می‌دهد. با تغییردادن اندازه نقطه هدف (spot) لیزر، هر پیکسل دارای ابعاد ۱۰۰ نانومتر خواهد بود و این امر موجب شفاف‌شدن تصویر از زوایای مختلف می‌شود.

تیم علمی به دنبال کوچک‌کردن اندازه نقطه هدف لیزر و در نتیجه کوچک‌ کردن پیکسل‌ها به کمتر از ۱۰۰ نانومتر است و این موضوع به آن‌ها امکان کدگذاری اطلاعات بیشتر در هر هولوگرام‌ را خواهد داد. این امر به نوبه خود امکان ایجاد تصاویر واضح‌تر و زاویه دید وسیع‌تر را فراهم خواهد کرد.

گام بعدی دانشمندان ایجاد فیلم نازک سخت است که بتوان آن را بر روی صفحه ال‌سی‌دی قرار دهند و این موضوع ایجاد نمایشگرهای هولوگرافیکی سه‌بعدی را به دنبال خواهد داشت.

آن‌ها همچنین به دنبال ایجاد فیلم‌های نازک انعطاف‌پذیر و ارتجاعی هستند که بتوان از آن‌ها بر روی طیف وسیعی از سطوح استفاده کرد؛ این موضوع دریچه جدیدی به سوی کارکردهای هولوگرافیکی باز خواهد کرد.

جزئیات فناوری جدید در Nature Communications قابل مشاهده است.

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند 

فیزیک‌دانان در آلمان قطعه‌ی اپتیکیِ جدیدی را ساخته‌اند که قادر است دقیقاً یک فوتون را جذب کند. به گفته‌ی آن‌ها این قطعه از ویژگی‌های فیزیکی اتم‌های غول‌پیکر در ابعاد میکرونی معروف به اتم‌های ریدبرگ بهره می‌برد و می‌توان از آن در شبکه‌های محاسبات کوانتومی آینده بهره برد.

آن‌طور که سباستین هافربرث (Sebastian Hofferberth ) از دانشگاه اشتوتگارت توضیح می‌دهد، این قطعه ابتدا همانند عدسیِ عینک آفتابی عمل می‌کند اما به محض آن‌که اولین فوتونش را جذب می‌کند نسبت به نور شفاف می‌شود. به بیان هافربرث، یک کاربرد مهم این قطعه می‌تواند جذب تک‌فوتون‌ها از یک شبکه‌ی کوانتومی باشد. پتانسیل کاربردی دیگر، شمارنده‌ی فوتونیِ دقیق است که می‌توان با قرار دادن تعدادی از این قطعات در حالت متوالی آن را ساخت.

ابرِ اتمی

در قلب این قطعه ابری از اتم‌های روبیدیوم در ابعاد میکرونی قرار دارد که تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد شده‌اند. برای آن‌که این ابر اتمی تنها یک فوتون را جذب کند ابتدا یک نور لیزری، با انرژی دقیقاً برابر با انرژی تحریک خارجی‌ترین الکترون آن اتم‌ها به ۱۲۱ امین تراز انرژی، تابانده می‌شود. در آن حالت الکترون حدود هزاران مرتبه، نسبت به حالت پایه‌ی اتم، دورتر از هسته است. شعاع چنان اتم‌هایی بیشتر از میکرون است و به اتم‌های ریدبرگ معروفند.

وقتی یک اتم روبیدیوم در چنان ابری، یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، اولین اتم ریدبرگ ایجاد می‌شود و اتم دیگری نمی‌تواند فوتون دیگری را از پرتوی لیزری جذب کند. این به آن دلیل است که خارجی‌ترین الکترون اولین اتم ریدبرگ از هسته‌اش دور است و این ابر اتمی با تمام اتم‌های دیگر همپوشانی داشته و ساختار الکترونی آن‌ها را تغییر می‌دهد. به گفته‌ی هافربرث: «حضور اولین اتم ریدبرگ چنان تاثیر قدرتمندی دارد که شرایط تشدید را برای تمام اتم‌های دیگر تغییر می‌دهد». وی می افزاید: «اتم‌های ریدبرگ با همسایگان‌شان، که در حدود ۱۰ میکرونی آن‌ها قرار دارند، می‌توانند برهم‌کنش کنند. چون دیگر اتم‌ها قادر نیستند فوتون‌ها را جذب کنند، بنابراین ابر شفاف می‌شود.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند
علم فیزیک – قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

تصویری هنری از چهار فوتون که از سمت چپ به یک قطعه نزدیک می‌شوند. قبل از آنکه فوتون فرا برسد، قطعه شامل گازی از اتم‌های فوق‌سرد است (نقاط کوچک). با این حال وقتی یک فوتون جذب می‌شود یک اتم ریدبرگ (نقطه‌ی قهوه‌ای رنگ بزرگ) ایجاد می‌شود که گاز را تغییر داده و آن را شفاف می‌سازد تا سه الکترون عقبی از سمت راست خارج شوند.

پژوهش‌گران برای اثبات اینکه تنها یک فوتون جذب شده است از این واقعیت بهره برده‌اند که الکترون بیرونی به شکل ضعیفی به هسته‌ی اتم ریدبرگ مقید است. به گفته‌ی هافربرث: «آن‌ها بسیار آسیب‌پذیرند». بنابراین برای اثبات آن‌که این ابر تنها یک فوتون جذب کرده‌ است، او و همکارانش اتم ریدبرگ را به یون روبیدیوم تبدیل کرده‌اند. آنان این کار را با لگدزدن به خارجی‌ترین الکترون به انجام رسانده‌اند. سپس تعداد یون‌های روبیدیوم حاضر را شمرده و تنها یکی را اندازه گرفته‌اند.

فرآیند ظریف

به گفته‌ی هافربرث، ایجاد این جاذب فوتون به لحاظ تجربی کاری دشوار است. هرچند سردسازی و بدام اندازی لیزری اتم‌های روبیدیوم یک فناوری استاندارد است، اما ایجاد یک ابر اتمی و تک‌اتم ریدبرگ هنوز فرآیندی بسیار ظریف به حساب می‌آید.

الکسی گوشکف (Alexey Gorshkov)، فیزیک‌پیشه‌ای از دانشگاه مریلند که با هافربرث قبلاً همکاری داشته ولی در این پژوهش اخیر درگیر نبوده است، می‌گوید مفهومی که پشت این جاذب تک-فوتونی نهفته است اولین بار در سال ۲۰۱۱ پیشنهاد شده است. به بیان گوشکف: «این بچه‌ها را آن را به اجرا درآورده‌اند که خیلی باحال است». با این حال وی خاطر نشان می‌کند که وقتی این قطعه یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، سیگنال فوتون‌های متوالی گذرنده از آن را نیز مغتشش می‌کند که ممکن است استفاده آن را در کاربردهای اطلاعات کوانتومی پیچیده سازد.

هافربرث توضیح می‌دهد که هدف تیم او ایجاد آرایه‌ای از ابزارهای عمومی است تا با دقت فوتون‌ها را به شکل انفرادی اضافه، کسر و کنترل کند. وی می‌گوید: «اکنون ما نسخه‌ی بسیار اولیه‌ای از چنان ابزاری را برای دست‌کاری نور ساخته‌ایم». یک جاذب تک‌الکترونی مشابه بر اساس سازوکار فیزیکی مختلف در سال ۲۰۱۵ توسط باراک دایان (Barak Dayan) و همکارانش در موسسه‌ی علوم وایزمن رونمایی شده است و خیلی زود است که بتوان گفت کدام‌یک ابزار موثرتری خواهد بود. بر اساس آنچه هافربرث بیان می‌دارد، گام بعدی ایجاد قطعه‌ای است که عمل معکوس را انجام دهد یعنی گردآوری اتم‌هایی که بتوانند دقیقاً یک فوتون تولید کنند.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز توصیف شده است.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، علم فیزیک ، فیزیک نور ، اپتیک ، فیزیک الکتریسیته ، الکترونیک ، فیزیک کوانتوم ، الکترومغناطیس ، هسته ای ، فیزیک مدرن ، صوت ، علوم

منبع : انجمن فیزیک ایران 

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

 بالاتر از بلندترین ساختمان‌ها، برفراز مرتفع‌ترین کوه‌ها و فراسوی بلندپروازترین هواپیماها سرزمین حکمرانی شفق‌های قطبی است. شفق‌های قطبی به ندرت در ارتفاع پایین‌تر از ۶۰ کیلومتر رخ می‌دهند و ممکن است ارتفاع آن‌ها تا ۱۰۰۰ کیلومتر هم برسد. 

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ
علم فیزیک – تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

 شفق‌های قطبی بر اثر برخورد الکترون‌ها و پروتون‌های پر انرژی با مولکول‌های اتمسفر زمین بوجود می‌آیند. اگر از فضا به یک شفق‌قطبی کامل نگاه کنیم شبیه به حلقه‌ای کامل به دور یکی از قطب‌های مغناطیسی زمین به نظر می‌رسد. عکسی که در بالا می‌بینید پنج سال پیش و زمانی گرفته شده که یک شفق قطبی خیلی پرنور در شرق نروژ نمایان شده بود.شَفَق قُطبی (به انگلیسی: Aurora) یکی از پدیده‌های جوی کرهٔ زمین است. شفق قطبی پدیدهٔ ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین که براثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونوسفر) زمین به وجود می‌آید.شفق‌های قطبی نورهای زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند. که معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قطبی به چشم می‌خورند. آنها در یونوسفر تشکیل می‌شوند و در سپیده‌دم قطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آنها شفق‌های شمالی نیز گفته می‌شود که این نام بر گرفته از نام ایزدگونه رومی سپیده‌دم و نام یونانی باد شمالی است که در سال ۱۶۲۱ توسط پیر گاسندی روی این پدیده طبیعی گذاشته شد. به شفق‌های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آنها غالباً در نیم کرهٔ شمالی رویت می‌شوند و هر چقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آنها را ببینید به طور مثال در شهرهای شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آنها بسیار زیاد است.شفق‌های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در صورت طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.در قطب جنوب نیز این اتفاق می‌افتد ولی فقط در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است. و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا (استرالیا در زبان لاتین به معنی جنوب است).بنجامین فرانکلین اولین کسی بود که به شفق‌های قطبی توجه نشان داد. در تئوری او علت وقوع شفق‌های قطبی این انتقال نور در مرکز بار الکتریکی در سرزمینهای قطبی توسط برف و رطوبت شدت می‌گیرد، بود.علت وقوع شفق قطبی خروج جرم از تاج خورشیدی است که از طریق مغناطره و کمربند وان آلن به مناطق قطبی هدایت می‌شوند.

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

دستکاری دلخواه نور

دستکاری دلخواه نور با نخستین میکرولنزهای فوق نازک دانشمندان ایرانی

تیمی از محققان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و موسسه فناوری کالیفرنیا با همکاری دو دانشمند ایرانی برای نخستین بار موفق به تولید طیفی از لنزهای نوری فوق نازک با قابلیت دستکاری دلخواه نور شده‌اند.

علم فیزیک - دستکاری دلخواه نوردستکاری دلخواه نور

به گزارش سرویس علمی ایسنا، دکتر محمود باقری از آزمایشگاه پیشرانش ناسا و دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی شریف و دکتر امیر اربابی از موسسه فناوری کالیفرنیا و دانش‌آموخته دانشگاه تهران با همکاری سایر محققان، دستگاه «متاسطوح» (metasurfaces) را طراحی کرده‌اند که می‌تواند به صورت محلی، خواص نور زمینه را به شیوه‌ای که دستیابی به آن توسط سایر اپتیک‌های استاندارد دشوار است، اصلاح کند.

این دستاورد در نهایت می‌تواند منجر به ارتقای فناوری دوربین‌ها و میکروسکوپ‌ها شود.

محمود باقری، مهندس میکرو دستگاههای آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیا در بیانیه‌ای اظهار کرد: این لنزهای مسطح به ما در ساخت مونتاژهای جمع‌وجورتر و قویتر تصویر کمک خواهند کرد.

فناوری جدید می‌تواند مزیت بزرگی برای علوم فضایی باشد زیرا اندازه کوچک و سختی، ویژگیهای مهمی برای اجزای فضاپیما محسوب می‌شود.

لنزهای عادی مانند نمونه‌های مورد استفاده در عینک یا ذره‌بین، بر انحنا برای خم و متمرکز کردن نور اتکا دارند. زمانی که نور وارد یک لنز منحنی می‌شود، بسته به چگالی ماده، خم شده و به نقطه تمرکز می‌رسد.

لنزهای مسطح جدید می‌توانند نور را به شیوه‌هایی دستکاری کنند که برای لنزهای عادی تقریبا ناممکن است. آن‌ها همچنین فضای کمتری را اشغال کرده که امکان ایجاد دستگاههای الکترونیک کوچکتر را فراهم می‌کنند. به گفته محققان، نازکی هر لنز به اندازه یک درصد موی انسان است.

دستگاههای ساخته شده با لنزهای جدید باید سختتر باشند زیرا فناوری جدید بجای شیشه از نانوستون‌های سیلیکون استفاده می‌کند.

نانوستون‌های سیلیکون که به دلیل شباهتشان به ستون‌های بلند با اندازه کمتر از یک نانومتر به این نام خوانده می‌شوند، به شکل یک الگوی کندوی عسل چیده می‌شوند. این کار باعث ایجاد متاسطوح می‌شود که می‌توانند مسیرها و ویژگی‌های امواج عبوری نور را از طریق ویژگی‌های الکترومغناطیسی کنترل کنند.

برای مثال، این متاسطوح می‌توانند درجه خم شدن نور را تغییر دهند که بر ظهور تصویر در داخل یا خارج نقطه تمرکز تاثیر می‌گذارد. این سطوح همچنین می‌توانند قطبش را دستکاری کرده و ارتعاش امواج نور را در تنها یک جهت محدود کنند. این امر برای عملکرد میکروسکوپ‌ها و نمایشگرهای دوربین پیشرفته ضروری است.

از این لنزهای مسطح فوق نازک علاوه بر دوربین‌ها و میکروسکوپ‌ها می‌توان در نمایشگرها و حسگرهای پیشرفته استفاده کرد. محققان اکنون در حال کار برای ساخت متاسطوحی هستند که در محصولات تجاری مانند دوربین‌ها و طیف‌سنجهای مینیاتوری قابل استفاده هستند.

جزئیات بیشتر در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

نادر انقطاع استاد ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا، برنده عالی ترین جایزه اپتیک جهان شد

نادر انقطاع استاد ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا، برنده عالی ترین جایزه اپتیک جهان شد

مدال طلای انجمن بین‌المللی اپتیک و فوتونیک (SPIE) به استاد نادر انقطاع، دانشمند برجسته ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا اهدا شد.

علم فیزیک - نادر انقطاعنادر انقطاع

به گزارش خبرنگار علمی ایسنا، دکتر انقطاع به پاس مشارکت‌های پیشگامانه و قابل‌ تقدیرش در حوزه مهندسی اپتیکِ فرامواد، پلاسمونیک‌های نانومقیاس، فرامواد بر پایه مدارهای نانواپتیکی، و تصویربرداری اپتیکی در زمینه‌های پزشکی برنده مدال طلای «اسپای» (SPIE) شده که بالاترین جایزه اهدایی از سوی این انجمن است.

در فهرست برندگان این مدال نام برجسته ترین دانشمندان اپتیک و فتونیک جهان دیده می شود از جمله چارلز هارد تاونز (پدر لیزر) که در سال ۱۹۶۴ و چارلز کائو (پدر «ارتباطات با فیبر نوری») که در سال ۲۰۰۹ موفق به دریافت این مدال شدند.

انجمن بین‌المللی اپتیک و فوتونیک در سال ۱۹۵۵ به عنوان سازمانی غیرانتفاعی برای پیشرفت فن‌آوری‌های نوری به ثبت رسید. قریب به ۲۵۶ هزار نفر از ۱۵۵ کشور جهان در این انجمن عضویت دارند که در فراهم آوردن امکاناتی نظیر کتاب‌ها و مجلات، برگزاری کنفرانس‌ها، کمک به ادامه تحصیل و ثبت اختراع از اعضای خود حمایت می‌کند.

دکتر نادر انقطاع که ۶۰ سال پیش یعنی در همان سالی که انجمن بین‌المللی اپتیک تاسیس شد در تهران متولد شد. او در ۲۳ سالگی پس از پایان دوره لیسانس در دانشگاه تهران راهی آمریکا شد و تحصیلات فوق لیسانس و دکتری خود را در مؤسسه فناوری کالیفرنیا به پایان برد.

وی از دانشمندان پیشرو جهان در زمینه الکترومغناطیس و نانوفناوری به شمار می رود که تحقیقاتش در زمینه متامواد و نقش نور در نانوفناوری بر رشته‌های متعددی از نجوم و علوم کامپیوتر گرفته تا پزشکی و فنون ارتباطات تأثیر گذاشته است. او مشارکت‌های مهمی در زمینه‌های متامواد، اپتیک تبدیل، اپتیک پلاسما، نانوفوتونیک، فوتونیک گرافین، نانومواد، اپتیک نانوسکیل، نانو آنتن‌ها و آنتن‌های مینیاتوری انجام داده است. وی همچنین در سال ۲۰۱۲ موفق به دریافت جایزه الکترومغناطیسIEEE شد. از دیگر افتخارات دکتر انقطاع، کسب جایزه جرج هیلمیر برای تحقیق برتر در سال ۲۰۰۸ و جایزه محقق جوان بنیاد ملی علوم ایالات متحده در سال ۱۹۸۹ می‌باشد.

پدیده ‌هارپ چیست؟

پدیده ‌هارپ چیست؟

هارپ تنها سیستمی است که عملا قادر است جهت و زاویه پرتوها را کاملا در کنترل داشته باشد و هر ناحیه از یونوسفر را که بخواهد هدف‌گیری کند.

علم فیزیک - پدیده ‌هارپ چیست؟پدیده ‌هارپ چیست؟

هارپ یک پروژه تحقیقاتی است که برای بررسی و تحقیق درباره لایه یونوسفر و مطالعات معادن زیرزمینی، با استفاده از امواج رادیویی تاسیس شده ‌است.

عده‌ای معتقدند این پروژه برای کامل کردن یک سلاح جدید پایه‌گذاری شده است. محل هارپ در نزدیکی استانفورد قرار دارد.

این سیستم در حال حاضر از مجموعه‌ای از آنتن‌های مخصوص تشکیل شده و روی زمین وسیعی به مساحت ۲۳۰۰۰مترمربع در آلاسکا نصب شده است.

این آنتن‌ها امواج مافوق کوتاه ELF/ ULF/VLF را تولید و به یونوسفر پرتاب می‌کنند. آنتن‌های ‌هارپ با پرتاب رادیو فرکانس‌های بالا به یونوسفر می‌توانند ناحیه وسیعی از آن را گرم کنند.

در نتیجه، این ناحیه به تپش افتاده و در اثر آن امواجی تولید و به زمین فرستاده می‌شوند. از میان تاسیسات مشابه آن در دنیا، ‌هارپ تنها سیستمی است که عملا قادر است جهت و زاویه پرتوها را کاملا در کنترل داشته باشد و هر ناحیه از یونوسفر را که بخواهد هدف‌گیری کند.

اصولا امواج آنتن‌ها پس از اصابت به یونوسفر و بازگشت به زمین قادرند نه تنها به عمق دریا بروند بلکه فراتر رفته و به اعماق زمین نیز وارد می‌شوند و عملکرد آنها مانند رادیو ترموگرافی است که امروزه ژئولوژیست‌ها برای اکتشافات مخازن مختلف شامل گاز و نفت استفاده می‌کنند.

وقتی یک موج پایین رادیو ترموگرافی به داخل زمین فرستاده می‌شود به لایه‌های مختلف برخورد کرده و آن لایه‌ها را به لرزه درمی‌آورد.

لرزش، صدایی با فرکانسی مخصوص تولید و به سطح زمین بازمی‌گرداند و ژئولوژیست‌ها از صدای بازگشتی، قادرند مخازن زیرزمین را شناسایی کنند.

با این تفاوت که رادیوترموگرافی سیستمی است که با قدرتی به کوچکی ۳۰وات لایه‌های زیر زمینی را به لرزه درمی‌آورد و حال آنکه ‌هارپ، سیستم فوق‌العاده پیشرفته‌تری است که همان لایه‌های زمین را می‌تواند با استفاده از قدرتی برابر با یک میلیارد تا ده میلیارد وات بلرزاند.

بدیهی است که هر چه قدرت امواج بیشتر باشد تاثیراتش روی آیونوسفر و اثرات ذره‌بینی آن بالاتر می‌رود.

منبع : همشهری آنلاین