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

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

نور : تعریف واقعی نور چیست؟

نور : تعریف واقعی نور چیست؟

تعریف دقیقی برای نور وجود ندارد، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی با هم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را توجیه می‌‌کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور و بحث می‌‌کند در حالیکه نظریه کوانتومی بر هم کنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ،نظریه جامعی که کوانتوم الکترو دینامیک نام دارد،شکل می‌‌گیرد. چون نظریه‌های الکترو مغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند منصفانه می‌‌توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است.

نور
علم فیزیک – نور

 

سرشت نور کاملاً شناخته شده است اما باز هم این پرسش هست که واقعیت نور چیست؟ گسترده طول موجی نور نور گستره طول موجی وسیعی دارد چون با نور مرئی کار می‌‌کنیم اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الکترومغناطیسی انجام می‌‌گیرد امّا روش‌های مورد بحث می‌‌تواند در تمام ناحیه الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود ۴۰۰ نانومتر (آبی) تا ۷۰۰ نانومتر (قرمز) گسترده است که در وسط آن طول موج ۵۵۵ نانومتر (نور زرد) که چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می‌‌گیرد و تا فروسرخ دور گسترش می‌‌یابد. خواص نور و نحوه تولید سرعت نور در محیط‌های مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. به‌وسیله کاواک جسم سیاه می‌‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موج‌های مختلف مشاهده شده امّا مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موج هاست. تک طول موج‌ها آن را به‌وسیله لامپ‌های تخلیه الکتریکی که معرف طیف‌های اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده می‌‌توان تولید کرد.

 

ماهیت ذره‌ای ایزاک نیوتن در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت: پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی نشر می‌‌شوند. احتمالاً نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیط‌های همگن به نظر می‌‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌‌شوند که این امر را قانون می‌‌نامند و یکی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است. ماهیت موجی هم‌زمان با نیوتن، کریسیتان هویگنس (Christiaan Huygens) (۱۶۹۵-۱۶۲۹)طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌‌شود به خاطر داشته باشید که هویگنس با به کاربردن امواج اصلی و موجک‌های ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی اند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع. ماهیت الکترومغناطیس بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (۱۸۷۹-۱۸۳۱) است که ما امروزه می‌‌دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌‌شود. گسترده کامل امواج الکتروو مغناطیسی شامل: موج رادیویی، تابش فروسرخ نور مرئی از قرمز تا بنفش، تابش فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما می‌‌باشد. ماهیت کوانتومی نور طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور، که در دو دهه اول سده بیستم به وسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترو مغناطیسی کوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترو مغناطیسی به مقدارهای گسسته‌ای به نام “فوتون” انجام می‌‌گیرد.

 

نظریه مکملی نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابرین گفته می‌‌شود که نور خاصیت دو گانه‌ای دارد بر خی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی آن را نشان می‌‌دهد و برخی دیکر مانند پدیده فتوالکتریک، پدیده کامپتون و … با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند. پرتوهای دیگر برای این بخش از این مقاله منبعی نیامده‌است. لازم است بر طبق شیوه‌نامهٔ ارجاع به منابع منبعی برای آن ذکر شود. فروسرخ:پرتو فروسرخ یا مادون قرمز تابشی است الکترومغناطیسی با طول موجی طولانی تر از نور مرئی اما کوتاهتر از تابش ریزموج. از آنجا که سرخ، رنگ نور مرئی با درازترین طول موج را تشکیل می‌دهد به این پرتو، فروسرخ یعنی پایین تر از سرخ می‌گویند.تابش فروسرخ طول موجی میان ۷۰۰ nm و ۱ mm دارد. گاما:با توجه به اینکه اشعه گاما دارای تشعشع الکترومغناطیسی است، آن فاقد بار و جرم سکون است. اشعه گاما موجب برهمکنشهای کولنی نمی‌گردد و لذا آنها برخلاف ذرات باردار بطور پیوسته انرژی از دست نمی‌دهند.

معمولاً اشعه گاما تنها یک یا چند برهمکنش اتفاقی با الکترونها یا هسته‌های اتم‌های ماده جذب کننده احساس می‌کند. در این برهمکنش‌ها اشعه گاما یا بطور کامل ناپدید می‌‌گردد یا انرژی آن بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌یابد. اشعه گاما دارای بردهای مجزا نیست، به جای آن، شدت یک باری که اشعه گاما بطور پیوسته با عبور آن از میان ماده مطابق قانون نمایی جذب کاهش می‌یابد.فروپاشی گاما در فروپاشی گاما، هنگامی که یک هسته تحت گذارهایی از حالات برانگیخته بالاتر به حالات برانگیخته پایین‌تر یا حالت پایه آن می‌رود، تشعشع الکترومغناطیسی منتشر می‌گردد. معادله عمومی فروپاشی گاما بصورت زیر است: AZX*——–>AZX + γ که در آنX و X* به ترتیب نشان دهنده حالت پایه (غیر برانگیخته) و حالت با انرژی بالاتر است. قابل ذکر است که این فروپاشی با هیچ گونه تغییر در عدد جرمی (A) و عدد اتمی (Z) همراه نیست. حالت برانگیخته هسته و حالت با انرژی پایین حاصل شده در اثر نشر پرتو گاما، فقط زمانی به عنوان ایزومر هسته‌ای در نظر گرفته می‌شود که نیمه عمر حالت برانگیخته به اندازه‌ای طولانی باشد که بتوان آن را به سادگی اندازه گیری نمود. زمانی که این حالت وجود داشته باشد، فروپاشی گاما به عنوان یک گذار ایزومری توصیف می‌گردد. اصطلاحات حالت نیمه پایدار یا حالت برانگیخته برای توصیف گونه‌ها در حالات انرژی بالاتر از حالت پایه نیز به کار می‌رود. حالتهای فروپاشی گاما نشر اشعه گامای خالص: در این حالت فروپاشی گاما، اشعه گامای منتشر شده به‌وسیله یک هسته از یک فرآیند فروپاشی گاما برای کلیه گذارها بین ترازهای انرژی که محدوده انرژی آن معمولاً از ۲ کیلو الکترون ولت تا ۷ میلیون الکترون ولت است، تک انرژی است.

این انرژیهای گذارها بین حالت کوانتومی هسته بسیار نزدیک هستند. مقدار کمی از انرژی پس زنی هسته با هسته دختر (هسته نهایی) همراه است، ولی این انرژی معمولاً نسبت به انرژی اشعه گاما بسیار کوچک بوده و می‌توان از آن صرفنظر کرد. حالت فروپاشی بصورت تبدیل داخلی: در این حالت فروپاشی، هسته برانگیخته با انتقال انرژی خود به یک الکترون اربیتال برانگیخته می‌گردد، که سپس آن الکترون از اتم دفع می‌شود. اشعه گاما منتشر نمی‌شود. بلکه محصولات این فروپاشی هسته در حالت انرژی پایین یا پایه، الکترونهای اوژه، اشعه ایکس و الکترونهای تبدیل داخلی است. الکترونهای تبدیل داخلی تک انرژی هستند. انرژی آنها معادل انرژی گذار ترازهای هسته‌ای درگیر منهای انرژی پیوندی الکترون اتمی است. با توجه به اینکه فروپاشی تبدیل داخلی منجر به ایجاد یک محل خالی در اربیتال اتمی می‌شود، در نتیجه فرآیندهای نشر اشعه ایکس و نشر الکترون اوژه نیز رخ خواهد داد. حالت فروپاشی بصورت جفت: برای گذارهای هسته‌ای با انرژی‌های بزرگ‌تر از ۱.۰۲ میلیون الکترون ولت تولید جفت اگر چه غیر معمول است اما یک حالت فروپاشی محسوب می‌شود. در این فرآیند، انرژی گذرا ابتدا برای بوجود آمدن یک جفت الکترون – پوزیترون و سپس برای دفع آنها از هسته بکار می‌رود. انرژی جنبشی کل داده شده به جفت معادل اختلاف بین انرژی گذار و ۱.۰۲ میلیون الکترون ولت مورد نیاز برای تولید جفت است. پوزیترون تولید شده در این فرآیند نابود خواهد شد.

نور ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

منبع : دانشنامه رشد + ویکی پدیا