تحقیق در مورد ميدان هاي الكترومغناطيسي

طيف وابسته به نيروي مغناطيسي

اندازه گيري فضاي داراي نيروي مغناطيسي

شما واقعاً بيشتر از آنچه كه فكر مي كنيد مي دانيد- فضاي نيروي مغناطيسي دار فقط يك اسم است كه دانشمندان به يك دسته اي از انواع تشعشعات مي دهند و همچنين وقتي كه آنها مي خواهند درباره آن تشعشعات به صورت گروهي صحبت كنند- تشعشع انرژي است كه به سمت جايي مشخص مسيري را مي پيمايد و گسترش مي يابد- تشعشعات قابل رويتي كه از يك لامپ در خانه شما تشعشع مي كنند يا امواج راديويي كه از سمت يك ايستگاه راديويي مي آيند در حقيقت I نوع از انواع تشعشعات نيروي مغناطيسي هستند- مثالهاي ديگر تشعشعات الكترومغناطيسي امواج خيلي كوچك مغناطيسي، اشعه مادون قرمز و روشنايي ايجاد شده بوسيله اشعه ماورابنفش و همچنين اشعه x و اشعه گاما هستند- بيشتر اجسام داراي انرژي گرم هستند و حتي تشعشع داراي انرژي بالاتري نسبت به اجسام سرد ايجاد مي كنند- فقط گرماي خيلي زياد اجسام يا حركت ذرات در يك سرعت بالا مي تواند تشعشع انرژي بالا مانند اشعه x و اشعه گاما ايجاد كند- در اينجا تشعشعات متفاوت فضاي الكترومغناطيسي وجود دارد و در عمل از كمترين به بيشترين انرژي هستند.

موج راديويي: بله اين شبيه امواج انرژي راديويي است كه ايستگاههاي راديويي منتشر مي كنند كه اين انتشار به سوي هوا و براي تسخير و توسعه و پخش از راديو مي باشد كه شما مي توانيد صداي برگزيدگان خود مانند موزارت، مدونا و يا موسيقيهاي كوليو را گوش كنيد و لذت ببريد- امواج راديويي همچنين توسط چيزهاي ديگر از قبيل ستارگان و گازها در فضا فرستاده مي شوند- شما قادر نيستيد بفهميد كه چه چيزي به اين اجسام فرستاده مي شود اما شما مي تواني بفهمي كه به چه ميزان آنها ساخته مي شوند.

امواج كوچك: آنها ذرت بو داده را در مدت زمان كمي مي پزند- در فضا امواج كوچك توسط ستاره شناسان براي يادگيري درباره قواعد كهكشان راه شيري كه راه شيري را در بر مي گيرند به كار برده مي شوند.

اشعه مادون قرمز: ما اغلب فكر مي كنيم كه اين با چيزي شبيه گرما شروع مي‌شود زيرا پوستمان را سرخ مي كند – در فضا موقعيت امواج مادون قرمز بين ستاره ها مي‌باشد.

قابل رويت: بله اين مربوط به قسمتي است كه چشمهاي شما مي بيند- امواج مرئي توسط هر چيز از آتش در حال تشعشع كه به روشنايي ستاره ها و لامپها منجر مي‌شود، توليد مي شود- همچنين توسط حركت سريع ذرات، ذرات ديگر گرم مي شوند.

اشعه ماورابنفش: ما مي دانيم كه خورشيد يك منبع ماورابنفش است- زيرا آن داراي اشعه هاي ماورابنفش است كه پوستمان را مي سوزاند- ستاره ها و ديگر اجسام داغ در فضا اشعه ماورابنفش مي فرستند.

اشعه x: دكتر عمومي اين اشعه را براي نگاه كردن در استخوانهاي شما به كار مي‌برد و دندانپزشك براي نگاه كردن در دندانهايتان از اشعه x استفاده مي كند- گازهاي داغ موجود در دنيا نيز اشعه x مي فرستند.

اشعه گاما: اجسام راديويي فعال (بعضي از اجسام طبيعي وديگر چيزهايي كه توسط چيزهايي شبيه هسته كارخانجات قدرت ساخته مي شوند) مي توانند اشعه گاما بفرستند- ذره بزرگ شتاب دهنده را دانشمندان براي فهميدن اينكه چه جسم ساخته شده اي مي تواند اشعه گاما توليد كند، به كار مي برند- اما بزرگترين مولدهاي اشعه گاما همگي در دنيا وجود دارد- آن اشعه گاما را به طرق مختلف مي سازد.

يك موج راديويي، يك اشعه گاما، اشعه موج كوچك يا يك اشعه x نيست يا چه چيزي مي باشد؟

امواج رادويي، امواج مرئي، اشعه x و ديگر اقسام طيفهاي الكترومغناطيسي شبيه چيزي مانند اشعه الكترومغناطيس بنيادي هستند. ما ممكن است فكر كنيم كه امواج راديويي كاملاً متفاوت از اجسام فيزيكي يا حتي اشعه گاما ايجاد شده هستند. آنها به طرق مختلف ساخته مي شوند و ما آنها را به طرق مختلف آشكار مي كنيم. اما آيا آنها واقعاً چيزهاي متفاوتي هستند؟ جواب اين است «خير»، امواج راديويي. امواج مرئي و اشعه x  و ديگر اقسام طيف الكترومغناطيسي بنيادي هستند. آنها همگي تشعشع الكترومغناطيسي هستند. تشعشع الكترومغناطيسي مي تواند در اقسام مختلفي از فوتونهاي جاري شروع شود، كه ذرات حجم كوچك هر كدام در يك موج خاصي سفر مي كنند كه اين سفر شبيه حركت در سرعت نوري مي باشد.

هر فوتون شامل يك مقدار معين (يا مجموعه اي) از انرژي مي باشد و همه تشعشعات الكترومغناطيسي شامل اين فوتونها هستند. تنها تفاوت بين اشعه هاي الكترومغناطيسي مقدار انرژي پيدا شده در فوتونهاي آنها مي‌باشد-  امواج راديويي داراي فوتونهاي با انرژي كم هستند و امواج كوچك داراي كمترين مقدار انرژي در بين امواج الكترومغناطيسي هستند. اشعه مادون قرمز داراي انرژي بيشتري از امواج كوچك است و سپس امواج مرئي و اشعه ماورابنفش و اشعه x و در نهايت اشعه گاما داراي بيشترين انرژي مي باشند.

طيف الكترومغناطيسي مي تواند در انواع مختلف طول، موج، فركانس و… بيان گردد. واقعاً طيف الكترومغناطيسي مي تواند در انواع مختلف انرژي، فركانس و يا طول موج شرح داده شود- هر راه قابل فكر درباره امواج الكترومغناطيسي به بقيه امواج در يك راه دقيق رياضي نسبت داده مي شود. بنا بر اين چرا ما 3 راه شرح دادن داريم؟ و هر كدام نيز 1 مجموعه واحد فيزيكي متفاوت دارند؟

در آخر فركانس به صورت سيكل بر ثانيه اندازه گيري مي شود (كه هرتز ناميده مي‌شود) و طول موج برحسب متر و انرژي برحسب الكترون ولت سنجيده مي شود. جواب اين است كه دانشمندان نمي خواهند ارقام بزرگ را بكار ببرند وقتي كه به آنها دسترسي ندارند- گفتن يا نوشتن 2 كيلومتر يا 2km راحت‌تر از 2000 يا دو هزار متر است. عموماً دانشمندان واحدهايي كه راحت‌تر هستند را براي هر آنچه كه آنها با آن كار مي كنند را بكار مي برند- درعلوم نجوم راديويي، منجمين گرايش به استفاده از فركانس يا طول موج دارند. دليل آن نيز اين است كه بيشتر اقسام راديويي امواج الكترومغناطيسي در طيفي از cm1 تا km1 و HZ1 تا GHZ1 هستند. امواج راديويي يك قسمت پهناوري از مجموعه طيف الكترومغناطيسي مي باشد. منجمين اشعه مادون قرمز، همچنين طول موج را براي شرح قسمتهاي مختلف طيف الكترومغناطيسي به كار مي برند. آنها گرايش به استفاده از ميكرون يا يك ميلينيوم متر براي طول موج دارند بنابراين آنها مي توانند رنج الكترومغناطيسي را محدوده اي از 1 تا 100 ميكرون بگويند.

منجمين نوري طول موج را به خوبي استفاده مي كنند. در عمل نسخه CGS استاندارد سيستم آنگستروم بود كه به كار برده مي شد. آنگستروم معادل 0000000001/0 (¹⁰ 10/1) متر مي باشد. در جواب اگر نسخه SI استاندارد سيستم باشد ما فكر مي كنيم نور مرئي در واحدهاي نانومتر يا 000000001/0 (m^9-10) باشد. در اين سيستم ها مي دانيم كه سرعت و همچنين نورهاي سبز و زرد و نارنجي و آبي و قرمز طول موجي بين 400 تا 700 نانومتر دارند. اين رنج فقط يك قسمت كوچك از تمام طيف الكترومغناطيسي مي باشد.

همچنين شما مي تواني بگويي روشنايي كه مي بينيم فقط يك قسمت كوچك از همه تشعشعات الكترومغناطيسي اطرافمان مي باشد. زماني كه شما به فضاي اشعه ماورابفنش يا اشعه x يا اشعه گاما از طيف الكترومغناطيسي دسترسي پيدا مي كني، طول كوچك مي شوند كه به نظر ما مي آيد كه خيلي كوچك شده باشند.

بنابراين دانشمندان اين فوتونها برحسب انرژيهايشان را، ترجيح مي دهند كه برحسب الكترون ولت سنجيده شوند- اشعه ماورابنفش در رنجي از كمتر از 1 الكترون ولت تا 100 الكترون ولت قرار دارد. فوتونهاي انرژي در اشعه x در رنجي بين ² 10 الكترون ولت تا ⁵ 10 الكترون ولت مي باشند. در آخر اشعه گاما داراي بيشترين انرژي فوتون مي باشد كه مقدار آن بيشتر از ⁵ 10 الكترون ولت مي باشد.

چرا ما به فضا براي ديدن طيف الكترومغناطيسي مي رويم؟

تشعشعات الكترومغناطيسي از فضا نمي توانند به سطح زمين برسند البته به جز امواج داراي طول موج كوتاه از قبيل طيف امواج مرئي و فركانسهاي راديويي- منجمين به راحتي مي توانند در بالاي جو زمين به مشاهده اشعه مادون قرمز از نوك قله‌ها ما يا توسط تلسكوپهاي قرار گرفته در داخل هواپيماها دسترسي پيدا كنند- آزمايشات همچنين مي تواند در ارتفاعي به بلندي km35 توسط بالنهايي كه مي توانند براي ماههاي متمادي فعال باشند، انجام پذيرد. راكتهاي پرنده مي توانند همه راههاي بالاي جو زمين را فقط براي چند دقيقه قبل از اينكه به زمين برسند در بر بگيرند. اما يك اصل اوليه خيلي مهم در ستاره شناسي و فيزيك نجومي فقط درباره آن لحظاتي مي‌باشد كه قابل مشاهده است. براي دوره مشاهده طولاني تا كنون بهترين آنها اين است كه دتكتور روي يك مسير ماهواره اي باشد و همه چيزهاي بالاي آن را بگيرد.

تصوير عمودي مناطق مختلف طيف الكترومغناطيسي و ديگر استفاده هاي مشتركشان با طراحي در كاري براي دوره مكمل انجام مي شود. دانشمندان فيزيولوژي در فضا توسط Barbar.F.Lujcan و Roland.J.White با يك اجازه آن را به كار بردند. تصوير اينكه دنيا يك سرويس از انرژي بالاي علم فيزيك نجومي بايگاني شده است سخت است ولي دكتر نيكلاس وايت در مركز تحقيقاتي علمي نجومي سازمان فضايي NASA راجع به علم فيزيك نجومي و علم ستاره شناسي به همراه ديگر دستيارانش تحقيقات گسترده اي را انجام مي دهد.

تيم  علمي:

رهبر پروژه: دكتر جيم لوكنر

كتابداري پروژه: جيردي بين

دفتر پاسخگويي ناسا: دكتر فيل نيومن

موضوع 2:

براي فهميدن ميدانهاي الكتريكي و ميدانهاي الكترومغناطيسي شما نياز داريد كه بدانيد چگونه بارها (بارهاي مثبت و منفي) به همديگر براي حركت شكل مي دهند. ماوس را در هر جاي اين متن كليك كنيد. شما يك الكترون خلق كرده ايد. آن يك ذره با بار منفي است و مقدار بزرگي نيست. افسوس، اما فقط آن به سمت بار مثبت كشيده مي شود و بلعيده مي شود.

دليل آن اين است كه بار مثبت به طور غير محسوس به كار برده مي شود، نيرويي كه روي يك الكترون عمل مي كند، نيروي الكتريكي ناميده مي شود. سعي كنيد الكترون را در جاهاي مختلف قرار دهيد. چه مدتي مي توان آنرا تنها نگه داشت؟ اگر آنرا نزديك به يك جعبه بگذاريد پس آن در كمترين مدت جذب مي شود. بله نيروي الكتريكي شبيه يك چشمه غير مرئي است اما هر چقدر بارهاي مثبت دورتر از هم حركت كنند يك چشمه ضعيفتري آنها را به سمت هم مي كشد.

حالا وقتي كه شما الكترون را در مقدار كمي پرتاب مي كنيد ببينيد چه اتفاقي مي‌افتد. اين كار را در جايي كه نشسته ايد مورد بررسي قرار دهيد. براي انجام اين كار كليك ماوس را در جهتي دلخواه بكشيد. خط، جهت پرتاب را نشان مي دهد و طول، سرعت آن را نشان مي دهد. اگر آن را فقط مستقيم پرتاب كنيم الكترون مداري دور پروتون مي زند و هيچ وقت در هم شكسته نمي