- [ تقارير وبحوث في مادة الفيزياء ] - ‏
 

=

=

=

الليزر

المقدمــــــــــــة

الحمد لله رب العالمين ، والصلاة والسلام على أفضل خلقة ، محمد- صلى الله علية وسلم - أما بعد ، فقد جاء بحثي هذا بعنوان : (الليزر) في عام 1951 نجح العلماء تاونس وجوردن وزيجر في توليد الانبعاث المحفز في غاز الأمونيا على شكل أشعة في المنطقة الميكروية من الطيف الكهرومغناطيسي، وأسموها الميزر ، وفتح هذا الاكتشاف الطريق إلى إمكانية توليد انبعاث محفز آخر بأطول موجة أخرى فنجح العالم مايمان في الحصول على انبعاث في منطقة الضوء المرئي وسمي هذا الانبعاث فيما بعد الليزر، فقد استخدم مايمان قضيبا من بلورة الياقوت الأحمر ثم صقل وجهيها وأحاط بهذه البلورة مصباح ومضيء حلزوني كما أحاط المنظومة بسطح عاكس لزيادة كفاءة الضخ وهكذا تولد ضوء أحمر براق يدعى الليزر.



أشعة الليزر: هي تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للإشعاع، أو تضخيم الموجات الدقيقة بواسطة الانبعاث
المحفز للإشعاع.

صفات الليزر:
\\\"ضوء أحادي الطول والموجي أو اللون\\\" .. أي يتميز الليزر بالنقاوة اللونية تفوق أي مصدر ضوئي آخر، فلو أمررنا شعاعا ليزرياً في منشور زجاجي فإنه لا يتحلل.

\\\"التشاكه\\\"..أي لأشعة الليزر صفات متماثلة من حيث الطول والاتجاه والطاقة مما يجعل بالإمكان الحصول على معدل تداخل مستديم في تجربة يونغ من شقين باستعمال أشعة الليزر لأنه متشاكه مما يجعله ذو شدة ضوئية عالية جداً.

\\\"الشدة العالية\\\"..أي تكون الحزمة الليزرية ذات شدة عالية أكثر بكثير من شدة الضوء الذي نحصل عليه من أي مصدر آخر والسبب في الشدة العالية لليزر هو تركيز الطاقة المنبعثة في حزمة ضيقة قليلة الانفراج.

\\\" له صفة الاتجاهية المحددة\\\".. أي أن الليزر يسير مسافات كثيرة بحزمة ذات انفراجية قليلة دون أن ينتشر أيتلاشى وقد وجد أن إشعاع الليزر المرسل من الأرض والمنعكس بواسطة مرآة موضوعية على سطح القمر يبقى من شدته ما هو كاف لأجل الكشف عنه عند عودته من الأرض بعد أن قطع إشعاع الليزر أكثر من 75.0000 كم في كامل رحلته .


الفرق بين أشعة الليزر والضوء الاعتيادي.
الضوء الاعتيادي ضوء الليزر
1.ضوء طبيعي. 1.ضوء لا ينتج إلا عن طريق تضخيم الضوء بالانبعاث المحفز للإشعاع.
2.مزيج من عدة ألوان. 2.أحادي اللون.
3.ينتشر بخطوط مستقيمة. 3.ينتشر بحزمة ضيقة ولمسافات شاسعة من غير أن تنتشر.
4.غير متألقة. 4.متألقة لأنها تهتز بطول واحد وطول موجي واحد.





أسس عمل الليزر:
الامتصاص
الانبعاث التلقائي
التوزيع المعكوس
الانبعاث المحفز
مميزات الانبعاث المحفز :
طور جميع الفوتونات المنبعثة واتجاهها وطاقتها مطابقة للفوتونات المحفزة.
الانبعاث المحفز يتناسب مع شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي المتمثل بالانبعاث التلقائي.


أنواع الليزر:
\\\"ليزر الحالة الصلبة\\\" هو الليزر الذي ينتج بواسطة مادة أو خليط من مواد صلبة مثل الياقوت أو خليط الالومنيوم واليتريم والنيودينيم ويسمى بليزر الـ TAG اختصاراً ويكون طوله الموجي في منطقة الأشعة تحت الحمراء.

\\\"ليزر الغاز\\\" وهو يعتمد على مادة غازية مثل الهيليوم والنيون وغاز ثاني أكسيد الكربون وتكون أطوالها الموجية في مدى الأشعة تحت الحمراء وتستخدم في قطع المواد الصلبة لطاقتها العالية.

\\\"ليزر الإكسيمر\\\" وتطلق على أنواع الليزر التي تستخدم الغازات الخاملة مثل غاز الكلور أو الفلور أو الكربتون أو الأرجون وتنتج هذه الغازات أشعة ليزر ذات أطوال موجية في مدى الأشعة فوق البنفسجية.

\\\"ليزر الأصباغ\\\" وهي عبارة عن مواد عضوية معقدة مثل الرودامين rhodamine 6G مذابة في محلول كحولي وتنتج ليزر يمكن التحكم في الطول الموجي الصادر عنه.

ليزر أشباه الموصلات\\\" ويطلق عليه أحياناً بليزر الديود ويعتمد على المواد شبه الموصلة ويمتاز بحجم ليزر صغير ويستهلك طاقة قليلة ولذلك يستخدم في الأجهزة الدقيقة مثل أجهزة السي دي وطابعات الليزر.


تصنيفات الليزر:
\\\"التصنيف الأول \\\"Class I هذا يعني أن شعاع الليزر ذو طاقة منخفضة ولا يشكل درجة من الخطورة.

\\\"التصنيف الأول \\\"Class IA هذا التصنيف يشير إلى أن الليزر يضر العين إذا نظرنا في اتجاه الشعاع ويستخدم في السوبرماركت كماسح ضوئي وتبلغ طاقة الليزر الذي يندرج تحت هذا التصنيف 4mW.

\\\"التصنيف الثاني \\\"Class II هذا يشير إلى ليزر ضوئه مرئي وطاقته لا تتعدى 1mW.

\\\"التصنيف الثالث \\\"Class IIIA طاقة الليزر متوسطة وتبلغ 1-5mW وخطورته على العين إذا دخل الشعاع المباشر في العين. ومعظم الأقلام المؤشرة تقع في هذا التصنيف.

\\\"التصنيف الثالث \\\"Class IIIB طاقة هذا الليزر أكثر من المتوسط.

\\\"التصنيف الرابع \\\"Class IV وهي أنواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل إلى 500mW للشعاع المتصل بينما لليزر النبضات فتقدر طاقته بـ 10 J/cm2 ويشكل هطورة على العين وعلى الجلد واستخدام هذا الليزر يتطلب العديد من التجهيزات وإجراءات الوقاية.



الخاتمـــــــــة ..

وفي النهاية أرجو أن يكون هذا البحث مفيداً ، ونعتذر عن كل تقصير فيه ، وحسبنا إننا لم ندخر جهداً في محاولة الوصول إلى درجة الإتقان ، لكن الكمال لله وحده ، ونسأل الله التوفيق والسداد.


المصار :
موسوعة الفيزياء الكلاسيكية

كيف يعمل الليزر How laser works

الطاقه النووية

مقدمة :
مع بداية استغلال الإنسان للطاقة النووية قبل أكثر من خمسين سنة واجهت البشرية نوعا جديدا من الكوارث لم تكن معروفة من قبل وتضمنت لغات العالم جميعا مصطلحات جديدة لم تكن مسموعة كالحماية الإشعاعية والمخاطر النووية وقد حظيت قضايا المخاطر النووية باهتمام الناس على كل مستوياتهم نظرا للرعب النووي الذي خلفه تفجير أول قنبلة نووية في هيروشيما-اليابان في 6/8/1945 وقنبلة ناكازاكي في 9/8/1945 عند نهاية الحرب العالمية الثانية كما أدرك العلماء العاملين في الفيزياء النووية والمسئولين السياسيين والعسكريين مخاطر الطاقة النووية وخصائصها التدميرية جنبا إلى جنب مع منافعها ومردداتها الإيجابية. أدى الرعب النووي إلى قيام الجمعية العامة للأمم المتحدة إلى إنشاء اللجنة العلمية لدراسة تأشيرات الأشعة الذرية عام 1955 لدراسة مخاطر الإشعاعات على الإنسان ثم شكلت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 التي تقوم بتطوير التطبيقات السلمية لهذه الطاقة في كافة المجالات النافعة للبشرية وقامت معظم دول العالم لجانا أو مؤسسات وطنية لرعاية جوانب الحماية من الإشعاع والكوارث النووية .
الموضوع:-
الطاقة النووية :
يمكن إنتاج الطاقة الذرية من القوى الهائلة التي أودعها الله سبحانه وتعالى في نواة الذرة حيث تتحرر الطاقة النووية عند إجراء تغيير في بنية الذرة وتكويناتها أو ما يعرف بالتفاعل النووي ولنحاول تبسيط الصورة …
تتكون الذرة من نواة يدور حولها ما يعرف بالإلكترونات
حجم الذرة الواحد = 1/1.000.000 مليمتر ( واحد من المليون من المليمتر )
حجم النواة > 1/10.000 ( أقل من واحد من عشرة آلاف من حجم الذرة
وزن النواة يمثل 99.9% من وزن الذرة
كل نواة تحتوي على ما يعرف بالبروتونات والنيوترونات
يمكن لنا تشبيه تركيب الذرة بالمجموعة الشمسية حيث تمثل الشمس النواة والكواكب التي تدور حولها تمثلها الإلكترونات .
فوائد الطاقة النووية :
الأرض لها موارد محدودة من النفط والفحم وهذه الموارد ستستخدم خلال 63-95 سنة حيث تقدر الكميات المؤكدة من احتياطي النفط بالعالم بحدود (1.4-2.1) ترليون برميل. الفترة أعلاه (63-95) سنة حسبت على أساس الاستهلاك الفعلي للنفط حاليا مع زيادة بحدود 1% - 2% سنويا حيث متوسط الاستهلاك السنوي بحدود 80 مليون برميل نفط .
لأغراض المقارنة فان طن واحد من اليورانيوم يعطي طاقة تعادل الطاقة الناتجة من ملايين الأطنان من الفحم أو ملايين البراميل من النفط .
الآثار الجانبية لحرق الفحم والنفط يؤدي إلى تلوث البيئة بينما مفاعل نووي مصمم بشكل جيد ويعمل تحت رقابة وإشراف جيدين لا يؤدي إلى إطلاق أي تلوث في الجو .
أضرار الطاقة النووية :
الولايات المتحدة وروسيا يمتلكان فقط 50.000 قنبلة نووية وهيدروجينية لو لا شاء الله تم استخدامها فهي كافية لقتل كل إنسان على الأرض .
الانفجار النووي ينتج أشعة قاتلة تستطيع أن تؤدي بالإنسان إلى الوفاة مع الوقت وحتى التأثير على صيانته القامة . وهذا ما حدث عند استخدام قنبلة هيروشيما وقنبلة ناكازاكي في اليابان .
وكذلك عندما تعرضت بعض المفاعلات النووية إلى أعطال أدى إلى تسرب الوقود النووي كما حدث في CHERNOYLE عام 1986 حيث تعرض مئات الألوف من الناس إلى الأشعة حيث توفى الكثيرين خلال أيام وإصابة الباقين بالسرطانات المختلفة .
المفاعلات النووية تنتج فضلات نووية تبقى مصادر للإشعاع لملايين السنين يجب التخلص منها ولا يمكن وضعها كأية نفايات أخرى بأي موقع بل يجب خزنها بأماكن خاصة حتى لا تؤثر على الناس .
استخدامات الطاقة النووية :
تمكن الإنسان خلال العقود الأخيرة من استقلال الطاقة النووية لخدمة التقدم التقني في عدة مجالات منها :
في الطب للعلاج والتشخيص والتعقيم -
-في الصⵖاعة لانتاج أشباه الموصلات والمعالجات الكيماوية والكشف عن العيوب الصناعية وتقنيات اختبار الجودة وفي عمليات التعدين والبحث عن الخامات الطبيعية .
-في الزⵁاعة لاستنباط أنواع جديدة من المحاصيل ذات إنتاجية عالية وانتقاء نوعيات معينة من البذور ومقاومة الآفات والحشرات وزيادة مدة تخزين المنتجات الزراعية .
-في إنتاج الطاقة الكهربائية
من إنتاج الكهرباء في فرنسا يتم عبر الطاقة النووية77%
في اليابان30%
في الولايات المتحدة20%
وبصورة عامة فان 20% من الطاقة الكهربائية في العالم تنتج حاليا من الطاقة النووية .
الحوادث والكوارث النووية :
الجميع يعلم ما حل بمدينة هيروشيما ومدينة ناكازاكي خلال الحرب العالمية الثانية حيث انذهل العالم بحجم الخسائر المترتبة عن استخدام الطاقة الذرية وأيقظ هذا الاستخدام وعيا جديدا وهو :
ان سلاح واحد تحمله وسيلة نقل واحدة يمكنه إبادة معظم السكان وأن يدمر البنية الطبيعية لمنطقة أو مدينة بكاملها وزاد في تفا قم الخوف من الإشعاعات وهو القاتل غير المرئي الذي يضرب ضحاياه لا على الفور بل على امتداد الأيام والأشهر والسنين وحتى الأجيال التالية .
يمكن توضيح أخطار السلاح النووي كما يلي :
التفجير النووي:
لكي نتعرف على قدرة التفجير النووي علينا مقارنتها بقدرة التفجير العامة .
يكون التفجير النووي ( بافتراض تساوي الحجم ) أكثر قوة بملايين المرات من التفجير العادي
أثناء الانفجار تتحرر كمية كبيرة من الإشعاع القاتل المرئي ( عكس التفجير العادي) .
تبقى بعد التفجير النووي إشعاعات غير مرئية قاتلة تستمر لسنوات طويلة .

الإشعاعات الذرية :
مصادر الإشعاع الذري :
الإشعاع الذري الطبيعي ويقصد به الأشعة الكونية الواردة من الفضاء الخارجي والعناصر المشعة الموجودة في القشرة الأرضية .
الإشعاع الذري المصنع ويقصد به الإشعاع الناتج من التفجيرات النووية ومفاعلات ومحطات الطاقة والمصادر الطبيعية والمنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على مواد مشعة.
النيوترونات
أمثلة للحوادث النووية:
شملت الحوادث النووية كافة مجالات استخدام الطاقة النووية بشقيها المدني والعسكري .
المفاعلات النووية المدنية :
حادث جزيرة الأميال الثلاث في الولايات المتحدة / عام 1979 حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات قليلة من الإشعاع.
حادث تشر ونيل في أوكرانيا / عام 1986حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات كبيرة من الإشعاع

نقل الأسلحة النووية
سجلت الهيئات العالمية المعنية بالأمان النووي أربعة عشر حادث من حوادث النقل النووية جوا وبحرا ومن أشهر الحوادث :
حادث تصادم طائرتين بأسبانيا عام 1966 بين قاذفة قنابل وطائرة تموين تابعتين للأسطول الأمريكي أثناء عملية تموين بالوقود في الجو مما أدى إلى سقوط القنابل الهيدروجينية الأربع التي كانت تحملها القاذفة وأثناء السقوط لم تنفرج المظلات بقنبلتين الأمر الذي أدى إلى تشغيل الشحنة الاعتيادية لكل منها وانطلاق المادة الانشطارية عند اصطدامها بالأرض (لم يحدث انفجار نووي) وأدى الحادث إلى تلوث المنطقة.
حوادث الغواصات النووية
غواصة نووية قرب شاطئ برمودا عام 1986
غواصة نووية في النرويج عام 1989
غواصة روسية قرب السويد عام 2000
إجراءات الحماية النووية
أوصت المنظمات الدولية المعنية بأمور الحماية والأمان النووي بإنشاء لجان وطنية تضع النظم والقواعد التي تحكم جميع الممارسات التي تتضمن إشعاعات مؤينة أو مصادر مشعة وذلك بغية الاستفادة من فوائد الطاقة النووية وجوانبها الإيجابية في شتى المجالات مع خفض المخاطر الناجمة عنها إلى الحد المقبول وعليه يمكن التوصية بما يلي :
نشر الوعي بالمخاطر النووية ونشر ثقافة الأمان بين العاملين بالإشعاعات أو المواد المشعة على كافة المستويات .
توفير جميع المعدات والتجهيزات الفنية اللازمة للحماية والأمان .
توفير الخبرات البشرية الملمة بإجراءات الحماية والأمان .
تنفيذ جميع القياسات النووية الهادفة للتأكد من إجراءات الحماية المطلوبة .
وضع المعايير والمتطلبات الخاصة بجميع الممارسات التي تتضمن التعرض للإشعاع وتحديد المسئول .
وجود وتخطيط فعال في حالة حدوث طوارئ معروفة مسبقا للعاملين وذلك بوضع تصورات لحوادث مختلفة محتملة بناء على الخبرة المتوفرة .
وجوب وجود تنظيم إداري فعال داخل المنشأة المستخدمة للمصادر المشعة يحدد بأن تكون الشدة الإشعاعية دائما في المستويات المسموح بها وأن تكون المصادر المشعة مخزنة في أماكن آمنة ومحفوظة داخل دروعها الواقية في حالة عدم الاستعمال .
الخاتمه:-
بعض الناس يعتقد أن الطاقة النووية موجودة لتبقى وعلينا التعلم على كيفية معايشتها .
آخرين يقولون أن علينا التخلص منها أسلحة ومفاعلات لتجنب أضرارها كل منطق له مؤيديه ومعارضيه ويبقى على كل واحد منا أن يقرر ما هو العمل ويفكر كمواطن أرضي وليس كمواطن ينتمي لدولة معينة حيث أن الأضرار تتجاوز الأوطان .
المراجع:-
- محاظره القيت في المنتدى الثقافي في ابوظبي بتاريخ 7/4/2001 عن الطاقه النووية
http://www.geocities.com/mazen_alhalabi/nuclear.htm

الخلايا الكهروضوئيه

المقدمة:

الظاهرة الكهروضوئية هي احدى الظواهر العديدة التي يمكن منها انبعاث الكترونات من سطح مادة، فمن هذه الظواهر الإنبعاث الحراري والانبعاث الثانوي ، والانبعاث الكهربائي ، والانبعاث الكهروضوئي. وسوف نتناول في هذا التقرير بشكل تفصيلي عن الظاهرة الكهروضوئية.

العرض:

الظاهرة الكهروضوئية : تحدث عند سقوط اشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن ، فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن ، ولتفسير ما يحدث هو ان جزء من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على العديد من المتغيرات وهي :
تردد الشعاع الكهرومغناطيسي ، شدة الشعاع الكهرومغناطيسي ، التيار الفوتوضوئي، طاقة حركة الألكترون المتحرر من سطح المعدن ، نوع المعدن .
يعود اكتشاف الأثر الكهروضوئية الى القرن الماضي الميلادي عندما قام العالم بكيرل في عام 1839 بدراسة تأثير الضوء على بعض المعادن والمحاليل وخصائص التيار الكهربائي الناتج عنها.
وأدخل العالمان آدم وسميث مفهوم الناقلية الكهربائية الضوئية لأول مرة عام 1877 وتم تركيب أول خلية شمسية من مادة السيلينيوم من قبل العالم فريتز عام 1883 حيث توقع لها ان تساهم في انتاج الكهرباء مستقبلاً.
ومن جهة أخرى فقد ساعد تطوير نظريات ميكانيكا الكم على تفسير الكثير من الظواهر الفيزيائية ، وخاصة المرتبطة بالكهرباء الضوئية في فترة الثلاثينات و الأربعينات من القرن الحالي.
أما الفترة الهامة للخلايا الكهروضوئية فقد حدثت في عقدي السبعينات وخاصة بعد تطور علوم التركيب المجهرية الدقيقة لأشباه الموصلات ، وقد اعتبرت الخلايا الكهروضوئية حينئذ بأنها احدى الطرق العلمية الطموحة لتوليد الكهرباء في المصادر المتجددة الطاقة.
وقد ساعد ازدياد الطلب على استخدام مجمعات الخلايا الكهروضوئية الى انخفاض تكلفة انتاجها نسبياً ، مما يساعد على التوسع في انتاج هذا النوع من الطاقة والذي يؤدي بدوره الى خفض التلوث البيئي ، وقد بدأت نظم الخلايا الكهروضوئية تنتشر تدريجياً في تطبيقات الانارة والاتصالات وضخ المياه وغيرها.

*العناصر الكهروضوئية:

قبل ان نتعرف على العناصر الكهروضوئية لابد لنا ان نعرف ماهو الضوء ؟ فمن حيث المبدأ يعتبر الضوء شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي يرى بالعين المجردة وهو لا يختلف عن بقية أصناف الإشعاعات الكهرومغناطيسية مثل الأشعة الكونية و أشعة جاما و أشعة اكس والترددات الراديوية إلا من حيث قيمة التردد ويمتد التردد الضوئي من 300GHz الى 300 مليون GHz (غيغا هيرتز) يبدا من الأشعة تحت الحمراء وينتهي بالأشعة فوق البنفسجية ، أما الضوء الذي تراه العين البشرية ، ويقصد هنا ضوء الشمس و مكون من عدة ألوان ( أحمر – برتقالي – أصفر – أخضر – سماوي – أزرق – بنفسجي) يقع مجال تردده ما بين حوالي 400GHz الى ما يقارب 750 GHz .
و للضوء خاصية مزدوجة فهو ينتشر في الفضاء كالأمواج الراديوية و يسلك كما لو كان مكوناً من العديد من الجسيمات الدقيقة.

المقاومة الكهروضوئية:

تعتبر واحدة من اقدم العناصر الكهروضوئية ، وهذه المقاومة تتناقص قيمتها بازدياد شدة الضوء الساقط عليها ، وتصنع المقاومة الكهروضوئية من مواد حساسة للضوء مثل سلفيد الكاديوم (Cds) أو سليتد الكاديوم (Cdse) ، بالرغم من ان مواد أخرى مثل سلفيد الرصاص قد استخدمت. كما يمكن لهذه المواد ان تطعم بمواد اخرى كالنحاس أو الكلور وذلك لتحسين عمل المقاومة الكهروضوئية ، وذلك لضبط الطريقة الصحيحة التي تتغير بها قيمة المقاومة وفقاً لشدة الضوء.
ان معظم المقاومات الكهروضوئية تستطيع ان تتحمل فولت يتراوح بينV 100 وV 200 و 300 فولت ، ولكن استهلاك الواط (W) القدرة العظمى لهذه العناصر يترواح بين 30 ملي واط و 300 ملي واط.

*تطبيقات المقاومة الكهروضوئية:

تطبق في مجال الالكترونيات فعلى سبيل المثال تستعمل غالبا في أجهزة الإنذار وفاتح الأبواب الآلية حيث يتطلب الأمر الاحساس بوجود ضوء أو غيابه. ومع تطور العلوم الالكترونية تم تصنيع عنصر كهروضوئي من مادة السيليكون تشبه من حيث التركيب الترانزيستور.


*استخداماته:

يستخدم في اجهزة الانذار ، فاتح الأبواب الآلي ، دوائر اغلاق الستائر عند غياب الشمس او العكس ، ودوائر اخرى يتطلب عملها الاحساس بالضوء. كما أنه يستخدم في اجهزة التلفزيون كوحدة استقبال لجهاز التحكم. ويمتاز الترانزيستور بامكانية عمله مع الضوء الغير مرئي مثل الأشعة تحت الحمراء ، حيث يمكن استخدامه ي أجهزة انذار ضد اللصوص.

الخاتمة:

من خلال العرض لموضوع الظاهرة الضوئية يتبين لنا بانها تحدث عند سقوط اشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن ، وتكمن أهمية اكتشاف وتطوير الخلايا الكهروضوئية قد ساعد في توليد الطاقة الكهربائية من اشعة الشمس ، والتي تعتبر من الطاقات النظيفة التي لا تسبب تلوث بيئي ، كما تم الاستفادة من هذه الطاقة في مجالات تكنولوجية دقيقة و عديدة ، وفي اغراض متعددة.

المصادر والمراجع:

• كتاب الفيزياء الكلاسيكية و الحديثة لـ " كنث وفورد "
• محاضرة بعنوان " الظاهرة الكهروضوئية " د / حازم كثيم ( كلية علوم جامعة المنصورة )

* المواقع الالكترونية :

• www.elm404.com
• www.ph4st.com

ميكـــانيـــكا الصــــــوت


يمكن تعريف الصوت بأنه سلسلة من التضاغطات والتخلخلات التي تنتقل في الوسط المادي إلى أن تصل إلى طبلة الأذن فتسبب حركتها وبالتالي تؤدي إلى الإحساس بالسمع .

وإذا أردنا أن نفصل أكثر في ميكانيكا الصوت فإنه يمكن أن نقول أنه عندما يصدر الصوت من الجسم المهتز فإنه يسبب ازدياد ونقصان للضغط في تلك المنطقة عن الضغط الجوي الطبيعي . وعندما يزداد الضغط بسبب الصوت تسمى هذه الحالة تضاغطات وعندما يقل الضغط تسمى هذه الحالة تخلخلات ، هذه التضاغطات والتخلخلات تنتقل عبر الوسط الناقل إلى أن تصل إلى طبلة الأذن .

ومن المناسب أيضاً أن نتحدث عن إزاحات جزيئات الهواء تحت تأثير الموجة الصوتية بدلاً من الحديث عن الضغط فيها . حيث أن جزيئات الوسط تتحرك ذهاباً وإياباً بنفس الطريقة التي يتحرك يها مصدر الصوت ذهاباً وإياباً. ويلاحظ في هذه الحالة أن الحركة الإهتزازية لجزيئات الوسط هي في نفس اتجاه انتشار الموجة الصوتية ، لذلك فإن هذه الأمواج هي أمواج طولية .

ويمكن القول أن هناك شرطان أساسيان لحدوث الصوت واتقاله هما :

1 - وجود جسم مهتز يصدر الموجات التضاغطية .

2 - وجود وسط مادي لنقل الصوت .






سرعـــة الصـــوت



الصوت عبارة عن أمواج طولية تنتقل عبر الوسط المادي ، ولكي نحدد سرعة الصوت أو الموجة الطولية في الوسط لابد أن نتعرف على أهم العوامل لتحديد سرعة الصوت وهو عامل الحجم (K ).

ويعرف عامل الحجم بأنه النسبة بين الإجهاد والإنفعال .

والآن يمكننا أن نحدد سرعة الصوت من العلاقة التالية :

v = (K /d )-½

حيث d كثافة الوسط ............ K عامل الحجم ...............v سرعة الصوت

إذاً من العلاقة السابقة يتبين لنا أنه بازدياد عامل الحجم K تزداد سرعة الصوت في الوسط . ومن المفيد أن نعرض بعض السرعات للصوت في أوساط مختلفة للتوضيح :

سرعة الصوت ( م. ث-1 )
الكثافة ( كجم . م-3 )
الوسط

344
1.20
الهواء

1284
0.0899
الهيدروجين ( عند الصفر المئوي )

1207
790
الكحول

1295
870
البنزين

1498
998
الماء النقي

5000
2700
الألومنيوم

5120
7900
الحديد

1570
1056
الدم (عند 37 درجة مئوية)



الرنيــــــــــــــن



عندما تؤثر سلسلة من الدفعات على جسم قادر على الإهتزاز بحيث أن تردد هذه الدفعات يساوي أحد الترددات الطبيعية للجسم فإن الجسم يهتز بسعة كبيرة نسبياً . نسمي هذه الظاهرة بظاهرة الرنين ، ويقال بأن الجسم في حالة رنين مع الدفعات المطبقة .

وكمثال شائع على حادثة الرنين الميكانيكي نذكر حادثة الارجوحة ، فالارجوحة هي عبارة عن بندول بسيط لها تردد طبيعي وحيد يتعلق بطولها . فإذا أعطينا الأرجوحة سلسلة من الدفعات بتردد يساوي تردد الارجوحة فإنه يمكن جعل سعة الإهتزازة كبيرة لدرجة كافية .

وكذلك يمكن توضيح ظاهرة الرنين بواسطة اتخدام الأمواج الطولية التي تتولد في الهواء بسبب اهتزاز شوكة رنانة ، فإذا وضعنا شوكتين رنانتين متماثلتين تماماً بعيدتين بعض الشيء عن بعضهما وضربنا الشوكة الأولى فسنجد أن الشوكة الثانية سوف تتجاوب مع الشوكة الأولى وتبدأ في الإهتزاز بشكل مماثل وسنسمع صوت الشوكة الثانية حتى بعد إيقاف الرنانة الأولى عن الإهتزاز .

لغة الالوان

بعض الألوان تؤمن الإحساس بالراحة في المنزل , وبعضها يجعل المساحة تبدو أوسع , أما البعض الآخر فيضفي لمسة من الدفء على اكثر الأماكن برودة . وللاستفادة من خصائص ومزايا الألوان على منازلنا , علينا أن نبدأ بفهم لغتها وإتقان مفاهيمها .
إذا كانت الألوان تؤثر ف حالتنا النفسية فتبعث فينا النشاط أو الهدوء . وتدفعنا إلى الاسترخاء أو العمل , فان لها أيضا تأثيرا في حالتنا الجسدية إذ يمكن لاحادية اللون في المكان أن تسبب تعبا في البصر , أما الألوان الدافئة ( احمر , برتقالي , اصفر ) فتساعد على ارتفاع ضغط الدم فيما تمتع الألوان الباردة ( اخضر , ازرق , اسود ) بمفعول عكسي
من هنا , كان من الأهمية أن نختار بدقة الألوان الطاغية على الأماكن التي نقضي فيها قسما كبيرا من حياتنا , وتقول الأخصائية في تحديد علاقتنا بالألوان : (( لا يكفي أن تحب لونا معينا لتعيش بتوا زن معه و فالألوان عبارة عن موجات مهر ومغناطيسية تتمتع بتأثيرات مختلفة في رؤيتنا لمحيطنا )) .
وهي تعتبر إن الألوان الدافئة التي تتميز بموجات طويلة تنشط حالتنا النفسية بينما تتميز الألوان الباردة بموجاتها القصيرة بتجميدها
وتجد إن الألوان الفتحة تبعث الراحة في النفوس اكثر من الألوان الداكنة , أما الألوان القوية فتكون غالبا منشطة فيما تساعد الألوان الهادئة على الاسترخاء , لنحسن تنسيق ألوان منازلنا وأماكن عملنا تنصح الأخصائية في الألوان بالتعرف على مزايا هذه الألوان
الأبيض
هو رمز الهدوء والنقاء , يناسب جميع الغرف لكنه يترك مسحة من البرودة إذا كان نقيا جدا أو إذا استعمل كلون موحد ولتجنب ذلك يمكن أن نستعمل ((الأبيض الملون )) كما يسمونه في الهند حيث يميزون بين أربع درجات منه : ابيض الغيوم المائل إلى الأزرق , ابيض الزبد المائل إلى الأخضر ,, ابيض القمر المائل إلى الأصفر وابيض اللؤلؤ المائل إلى الزهري
البرتقالي
هو لون دافئ ومشرق . شبيه بخصائص اللون الأحمر , يفتح الشهية ولذلك ينصح باستعماله كلون طاغ في المطبخ أو بلمسات بسيطة في غرفة الطعام .
الأصفر
هو اقرب الألوان إلى الضوء يجمع بين الدفء والمرح , ينشط الذهن ويساعد على التركيز يتميز بكونه لونا مثاليا للمكاتب ولكن من الأفضل الابتعاد عنه في غرف النوم حيث يؤثر بالشكل السلبي في الأشخاص الذين يعانون من الأرق . الأصفر النقي والمشرق ( بلون الليمون ) افضل من الأصفر الهادئ الذي يضفي على المكان مسحة من

الأحمر
يتميز بكونه منشطا ومنبها , يلفت الانتباه ويفتح الشهية . ولذلك ينصح باستعماله في المطبخ . على أن يتم تجنبه في غرف النوم , خاصة بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من الأرق , يضفي اللون الأحمر مسحة من التفاؤل في هذا المكان .

الأزرق
هو افضل الألوان التي توحي بالهدوء والاسترخاء يتمتع بمفعول معاكس للون الأحمر ولذلك ينصح باستعماله في غرف النوم وفي الحمامات حيث يضفي جوا من النظافة , يتميز الأزرق بغناه بالمتدرجات انطلاقا من الفيروزي مرورا بالأزرق البنفسجي وصولا إلى الكحلي , ولكن من الأفضل تجنب ازرق الداكن جدا فهو لون بارد يضفي ثقلا على المكان .
الأخضر
يتميز الأخضر بكونه لونا مهدئا ومضادا للتوتر يضفي على الجو مسحة من السكون والطمأنينة تذكرنا بأجواء الطبيعة , يناسب جدا غرف الأطفال , خاصة بتدرجاته الفاتحة والمائلة إلى الأزرق .
وغيرها من الألوان التي يصعب علينا حصرها في هذا النطاق

المصدر:-
zelda twilight princess legend phantom at zelga.com