مقالات مرتبط با مغناطیس و الکترومغناطیس

[فلفل نمك]

اجاقهاي ميكرو ويو


در بيست ساله اخير ، اجاقهاي ميكروويو حضوري فراگير پيدا كرده اند . فن آوري ميكروويو ما را قادر مي سازد كه غذا را بسيار سريعتر از اجاقهاي معمولي بپزيم يا گرم كنيم . شايد اين سؤال به ذهن شما خطور كرده باشد كه اجاقهاي ميكروويو چگونه مي توانند غذا را با اين سرعت گرم كنند ؟ ميكروويو كه شكلي از انواع تابش الكترومغناطيسي است بوسيله ماگنترون magnetron توليد مي شود كه در زمان جنگ جهاني دوم همزمان با توسعه فن آوري رادار اختراع شد . ماگنترون استوانه اي تو خالي است كه ميان مغناطيسي نعلي شكل قرار دارد . در مركز استوانه ميله اي كاتدي قرار دارد و ديواره استوانه هم به عنوان آند عمل مي كند . وقتي استوانه گرم مي شود ، كاتد الكترونهايي گسيل مي كند كه آنها هم به سوي ديواره استوانه حركت مي كنند . نيروي حاصل از ميدان مغناطيسي سبب مي شود تا الكترونها در مسيري دايره اي بچرخند . اين حركت ذرات باردار با بسامد 45/2 گيگاهرتز ميكروويوي مناسب پخت توليد مي كنند . يك « هدايت كننده موج » ميكروويوها را به سوي محفظه پخت هدايت مي كند . و پره هاي يك بادبزن هم سبب پخش ميكروويوها به تمام قسمتهاي اجاق مي شود . عمل پخت در اجاق ميكروويو ناشي از برهمكنش مؤلفه ميدان الكتريكي تابش با مولكولهاي قطبي ( عمدتاً آب ) موجود در غذاست . تمام مولكولها در دماي اتاق مي چرخند . اگر بسامد تابش و بسامد حاصل از چرخش مولكولي مساوي باشند ، انرژي مي تواند از ميكروويو به مولكول قطبي منتقل شود و در نتيجه مولكول مي تواند سريعتر بچرخد . بسامد 45/2 گيگاهرتز براي افزايش انرژي چرخشي مولكولهاي آب بسيار مناسب است . اصطكاك ناشي از چرخش سريع مولكولهاي آب سرانجام سبب گرم شدن مولكولهاي غذايي احاطه كننده مولكولهاي آب مي شود . دليل اينكه اجاقهاي ميكروويو مي توانند غذا را اين چنين سريع بپزند ، اين است كه تابش بوسيله مولكولهاي غير قطبي جذب نمي شود ؛ بنابراين مي تواند همزمان به قسمتهاي مختلف غذا برسد ( ميكروويوها ، بسته به مقدار آب موجود در غذا ، مي توانند تا عمق چند سانتيمتر در غذا نفوذ كنند ) . در يك اجاق متعارف ، گرما از طريق رسانش فقط تا مغز غذا مي توانداثر كند ـ و اين امر بوسيله انتقال گرما از مولكولهاي هواي داغ به مولكولهاي سردتر غذا در اجاق چند لايه صورت مي گيرد ـ كه البته فرآيند بسيار كندي است . تذكر نكات زير در كار كرد يك اجاق ميكروويو سودمند است : مواد پلاستيكي و ظروف پيركس چون در بر گيرنده مولكولهاي قطبي نيستند ، بنابراين تحت تأثير تابش ميكروويو قرار نمي گيرند (برخي مواد پلاستيكي كه از گرماي غذا ذوب مي شوند ، نبايد در اجاقهاي ميكروويو مورد استفاده قرار گيرند ) . فلزات ، بازتاب دهنده ميكروويوها هستند ؛ بنابراين همچون حفاظي براي غذا محسوب مي شوند و حتي ممكن است آنقدر انرژي را به گسيل كننده ميكروويو بازگردانند كه سبب افزايش بار آن شوند . چون ميكروويوها مي توانند در فلزات جرياني القا كنند ؛ لذا ممكن است سبب جرقه هايي بين محفظه و جداره داخلي اجاق شوند .
__________________

[فلفل نمك]

میدان مغناطیسی زمین در هر نقطه‌ای در نزدیکی سطح زمین ، عقربه مغناطیسی آویزان از رشته یا واقع روی یک نقطه به ترتیب خاصی سمت گیری می‌کند (تقریبا در جهت شمال به جنوب). این واقعیت مهم به این معنا است که زمین میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای مقاصد عملی و علمی از اهمیتی اساسی برخودار است.

از زمانهای قدیم ، قطب نماها ، یعنی وسایلی بر اساس استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای سمت گیری نسبت به چهار جهت اصلی ، بکار گرفته می‌شدند. قطب نمای مرسوم شامل یک عقره مغناطیسی و یک صفحه مدرج است و در جهت یابیها کاربرد وسیعی دارد.

از میدان مغناطیسی زمین چه استفاده‌هایی می‌شود؟
در دریانوردی و هوانوردی جدید ، دیگر قطب نمای مغناطیسی تنها وسیله‌ای برای سمت گیری و تعیین مسیر کشتی یا هواپیما نیست. برای این منظور وسایل دیگری نیز وجود دارد. با وجود این ، از اهمیت قطب نمای مغناطیسی به هیچ وجه کاسته نشده است. تمام کشتیها و هواپیماهای امروزی به قطب نمای مغناطیسی مجهزند. زمین شناسان ، شکارچیان و مسافران نیز از قطب نما خیلی استفاده می‌کنند. وجود میدان مغناطیسی زمین انجام پاره‌ای از بررسیهای مهم دیگر را میسر ساخته است. از آن جمله می‌توان از روشهای اکتشاف و مطالعه ذخایر آهن نام برد.

قطبهای مغناطیسی زمین
مغناطیس زمین
پیرامون زمین را میدان مغناطیسی که ماینوتسفر یا مغناطو کره نامیده می‌شود احاطه نموده است. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد، بلکه قدری از آن پایینتر هستند. همچنین قطبهای مغناطیسی زمین با قطبهای جغرافیایی آن منطبق نیستند. محور میدان مغناطیسی زمین ، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از اینرو قطر زمین نیست. مغناطو کره توسط دو عامل مشخص می‌شود: انحراف مغناطیسی و شیب مغناطیسی.

انحراف مغناطیسی عبارت است از زاویه انحراف عقربه مغناطیسی از نصف النهار جغرافیایی مورد نظر. خطوط واصل نقاط دارای انحراف مغناطیسی مساوی که خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبین مغناطیسی که مخالف قطبین جغرافیایی است، همگرا می شود. برخی از محققان ، عدم تطابق قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی را به توزیع نایکنواخت خشکی و آب در زمین توجیه می‌نمایند.

شیب مغناطیسی عبارت است از زاویه میان عقربه مغناطیسی نسبت به افق (در نیمکره شمالی سر شمالی عقربه و در نیمکره جنوبی عقربه به افق متمایل می شود). ضمن حرکت از استوا به سوی قطبین ، شیب مغناطیس افزایش می یابد. خط واصل نقاط دارای شیب صفر استوای مغناطیسی نام دارد . استوای مغناطیسی ، استوای جغرافیایی را در دو نقطه، یکی با 169˚ طول شرقی و دیگری با ˚23 طول غربی به جنوب و در نیمکره شرقی به شمال منحرف می گردد. در قطبین مغناطیسی شیب به ˚90 می رسد.

مغناطش خود بخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین
از مغناطش خودبخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین استفاده‌های زیادی می‌شود. از جمله در ساخت مینهای مغناطیسی است که در عمق معینی زیر سطح آب قرار می‌دهند و با عبور کشتی از بالای آنها منفجر می‌شود. ساز و کاری که باعث صعود مین به سطح و انفجار آن می‌شود وقتی عمل می‌کند که عقربه مغناطیسی که می‌تواند حول میله‌ای افقی بچرخد، بر اثر میدان مغناطیسی کشتی که از بالای مین می گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است که کشتی همیشه خودبخود آهنربا می‌شود. برای محافظت در مقابل مینهای مغناطیسی دو روش بکار می‌برند:

مین روبی
این روش عبارت است از حمل مغناطیس نیرومندی که با طنابهای سیمی از هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع کم در منطقه مین گذاری شده آویزان می‌شود. گاهی کابل سیمی دایره شکلی را بطور شناور روی آب قرار می‌دهند و جریانی از آن می‌گذرانند. بر اثر میدان مغناطیسی یا جریان ، ساز و کار مینها عمل می‌کند و بدون هیچ خسارتی منفجر می‌شوند.

خنثی سازی میدان مغناطیسی کشتی
این روش به این ترتیب است که حلقه هایی از سیم عایق بندی شده را به کشتی وصل می‌کنند و جریانی را از آنها می‌گذرانند، بطوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف جهت میدان مغناطیسی کشتی (که یک مغناطیس دائمی است) باشد. وقتی که این میدانها باهم ترکیب شوند، همدیگر را خنثی می‌کند و کشتی بدون اینکه ساز و کار مین را به کار اندازد از روی آن می‌گذرد

[فلفل نمك]

مبانی نظریه فرومغناطیس برعکس دیامغناطیس و پارامغناطیس ، که خاصیت انفرادی اتم‌ها و مولکول‌های ماده هستند، خواص فرومغناطیس ماده با توجه به ویژگیهای اختصاصی ساختار بلورین آن توضیح داده می‌شود. به عنوان مثال ، اتم‌های آهن در حالت بخار خودشان دیامغناطیس یا پارامغناطیس هستند.

ماهیت مواد فرومغناطیس
فرومغناطیس خاصیت آهن در حالت جامد ، یعنی خاصیت بلورهای آهن است. شماری از آزمایشها و مشاهدات این گفته را تصدیق می‌کنند. قبل از همه ، این امر از بستگی خواص مغناطیسی آهن و دیگر مواد پارامغناطیس به اعمالی که ساختار بلورین آنها تغییر می‌دهد، نتیجه می‌شود. (سخت کاری و بافر تفتی). دیگر اینکه فلزات پارامغناطیس و دیامغناطیس را می‌توان برای ساختن آلیاژهایی به کاربرد که خواص فرومغناطیسی کامل داشته باشند.

برای مثال ، این امر برای آلیاژ هیسلر (Heusler) که دارای خاصیت مغناطیسی تقریبا مثل آهن ولی آلیاژی است از فلزات با خواص مغناطیسی ضعیف ، مانند مس (65%) ، منگنز (25%) و آلومینیوم (15%) مصداق دارد. از طرف دیگر ، بعضی از آلیاژهای مواد فرومغناطیس ، مثل آلیاژی ، که دارای 75% آهن و 25% نیکل است، تقریبا غیر مغناطیس هستند.

اختلاف فرومغناطیسها با پارامغناطیسها فقط مقدار نسبتا بالای تراوایی m و بستگی آنها به شدت میدان مغناطیسی نیست، بلکه در بستگی خاص مغناطش آنها به شدت میدان مغناطیسی خارجی نیز هست. این ویژگی پدیده پسماند و همه پیامدهای آن ، مثل مغناطش بازمانده و نیروی وادارنده ، تظاهر می‌کند.
دلیل پسماند مغناطیسی چیست؟
اختلاف بین آهنگ افزایش در مغناطش یک ماده فرومغناطیس با ازدیاد H و طریق وامغناطش آن با H رو به کاهش ، نشان می‌دهد، وقتی که مغناطش ماده فرومغناطیس تغییر می‌کند، یعنی وقتی که شدت میدان مغناطیسی خارجی افزایش یا کاهش می‌یابد، جهت گیری یا درهم شدن جهتهای آهنرباهای بنیادی بلافاصله بعد از عوض شدن میدان پیش نمی‌آید، بلکه بعد از یک تأخیر زمانی معین رخ می‌دهد. تحلیل تفصیلی مغناطش و وامغناطش آهن و دیگر مواد فرومغناطیسی نشان می‌دهد که خواص فرومغناطیسی ماده را فقط خواص مغناطیسی اتم‌ها و مولکول‌های منفرد ، که خودشان پارامغناطیس هستند تعیین نمی‌کنند، بلکه توسط مغناطش ناحیه‌های کاملی به نام حوزه تعیین می‌شود (به این دلیل این نظریه را اغلب نظریه حوزه می‌نامند).

این اصطلاح به ناحیه‌های کوچکی در ماده اطلاق می‌شود که دارای شمار زیادی اتم هستند. اندرکنش گشتاورهای مغناطیسی اتمهای منفرد در فرومغناطیس به شکل گیری میدانهای مغناطیسی ذاتی خیلی قوی منفجر می‌شود که در هر حوزه عمل می‌کنند و در داخل چنین ناحیه‌ای همه آهنرباهای اتمی را موازی با یکدیگر آرایش می‌دهند که خود بخود تا حد اشباع مغناطیسی هستند. اما جهتهای مغناطش در حوزه‌های مختلف ، متفاوت هستند. بنحوی که در نبود میدان مغناطیسی خارجی به علت توزیع نامنظم این نواحی جسم نامغناطیده است.

بر اثر میدان مغناطیسی خارجی ، این ناحیه‌های مغناطش خود بخود از نو مرتب و گروه بندی می‌شوند. در نتیجه ، ناحیه‌هایی که در آنها مغناطش با میدان خارجی موازی است غالب می‌شوند و ماده در کل حالت مغناطیسی پیدا می‌کند. نظر به اندازه بزرگ ناحیه‌های مغناطش خود بخود در مقایسه با ابعاد اتمی ، جهتگیری (و نیز فرایند عکس یعنی بهم خوردن جهتها) این ناحیه‌ها با دشواری‌های بیشتری برخورد می‌کند تا حالت اتمها و مولکولهای منفرد در پارامغناطیسها و دیامغناطیسها. به این دلیل ، پشت سر تغییرات میدان خارجی مغناطش و وامغناطش قرار دارد، یعنی پسماند مشاهده می‌شود .

[فلفل نمك]

اشعه مادون قرمز
مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است.

اطلاعات اوليه

كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.

سير تحولي و رشد

Greathouse و همكارانش طي مطالعه‌اي تاثير ليزر مادون قرمز را به انتقال عصبي ، عصب راديال بررسي كردند. زمان تاخير ، دامنه پتانسيل عمل و دما ، متغيرهاي مورد آزمايش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر زمان تاخير شاخه حسي عصب راديال در دو گروه ليزر و پلاسبو بررسي نمودند و مشاهده كردند كه در گروه ليزر ، افزايش معني دارا در زمان تاخير حسي پس از بكارگيري ليزر ايجاد گرديده است.

Bas Ford و همكارانش طي مطالعه‌اي اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر شاخه حسي اعصاب راديال و مدين بررسي كردند. هيچ اختلاف معني داري در دامنه پتانسيل عمل ، زمان تاخير و دما ساعد بعد از بكارگيري ليزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزايش معني دار در زمان تاخير عصب مدين بعد از بكارگيري ليزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش ليزر كم توان مادون قرمز ديدند.

نتايج اشعه مادون قرمز

گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي ‌كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي ‌به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.

مادون قرمز در نجوم

تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450?F ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستاره‌اي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستاره‌اي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستاره‌هاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است.

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستاره‌هاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستاره‌اي در كهكشان راه شيري ما نيز از توده‌هاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستاره‌اي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شده‌اند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايه‌هاي خارجي ستاره‌هايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستاره‌اي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي).

اخترشناسان براي ديدن ستاره‌هاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي ‌مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي ‌هستند كه تشكيل دهنده منظومه‌هاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سياره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.

مادون قرمز در پزشكي

اگر نگاه دقيق و علمي ‌به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌هاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هايي را در زمينه‌هاي علمي ‌پديد آورده‌اند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشاره‌اي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.

كاربرد درماني مادون قرمز

بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد.

تسكين درد

با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانه‌هاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد.

استراحت ماهيچه

تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.

افزايش خون رساني

در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.

كاربرد تشخيصي مادون قرمز

از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.

تصاوير بدست آمده به صورت سايه‌هاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايه‌هاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است.

- بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است.

زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.

روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.

به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است.

كاربرد ترموگرافي در مامائي

چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظه‌اي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.

ضررهاي مادون قرمز

از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.
منبع :دانشنامه رشد

[فلفل نمك]

خواص جديد مواد غير مغناطيسي

يك شبكه غيرمغناطيسي، كه در تصوير 1 نشان داده شده است، ميتواند تقارن مشابه شبكه مغناطيسي، كه در تصوير 2 نشان داده شده است، داشته باشد. در اين حالت، هر دو شبكه به گونه اي تعريف ميشوند كه داراي تقارن سرگروه 12 كه دانشمندان آن را 4 {اِم اِم} 13 مينامند باشند. تصوير 1 (ماده غيرمغناطيسي): ساختار كريستالي غير مغناطيسي مربوط به استرونتيم تيتانات تشكيل شده است از استرونتيم (گوي هاي آبي)، تيتانيم (گوي هاي قرمز) و اكسيژن (گوي هاي زرد). نقشهاي خاكستري رنگ ساختار 8وجهي (اوكتتي) اكسيژن هستند كه ،همانطور كه با پيكان هاي سبز رنگ نشان داده شده است، خلاف جهت 8وجهي همسايه تاب ميخورند. » تهيه: ساوا دنو (14) ، پن استيت.




يك شبكه مغناطيسي، كه در تصوير 2 نشان داده شده است، ميتواند تقارن مشابه شبكه غيرمغناطيسي، كه در شكل 1 نشان داده شده است، داشته باشد. در اين حالت، هر دو شبكه به گونه اي تعريف ميشوند كه داراي تقارن سرگروه كه دانشمندان آن را 4 {اِم اِم} مينامند باشند. تصوير 2 (ماده مغناطيسي): اين شبكه مغناطيسي، كه معادل شكل نشان داده شده در تصوير 1 است، شباهت بين چرخشهاي مغناطيسي (پيكان هاي سبز رنگ در شكل 2) و حلقه جريان الكتريكي (پيكان هاي سبز رنگ در شكل 1) را نشان ميدهد. » تهيه: ساوا دنو، پن استيت.



يك تيم از محققين پن استيت (1) براي اولين بار نشان دادند كه تمام دسته هاي مواد غيرمغناطيسي، مانند آنهايي كه در اجزا برخي از كامپيوترها استفاده ميشوند، ميتوانند به طور قابل ملاحظه اي استفاده هاي بيشتري از آنجه كه دانشمندان تصور ميكردند داشته باشند. اين يافته ها به اين دليل اهميت دارند كه اطلاعات نامشخص قبلي در مورد ساختار اين مواد را آشكار ميكنند، شمار خواص بالقوه اي را كه آنها ميتوانند داشته باشند را بسط ميدهد. خواص يك ماده، مانند هدايت الكتريكي و استحكام مكانيكي، چيزهايي هستند كه سودمندي يك ماده را تعيين ميكنند. اين تحقيق در ژورنال فيزيكال ريويو لترز (2) منتشر خواهد شد.

خواص يك ماده به وسيله ساختارش تعيين ميشود، يك محقق در مركز دانش نانو پن استيت، پروفسور مهندسي و دانش مواد و سرپرست پروژه، ونكاترامن گوپالان (3) توضيح داد. "اگر من در حال پياده روي يك سنگ حاوي كريستال كوارتز پيدا كنم،تنها بر پايه چيزي كه ما آن را تقارن (4) جسم -تعداد و ترتيب سطوح كريستالي آن- مي ناميم ميتوانستم به شما بگويم كه كريستال چه ويژگيهايي را داراست و چه ويژگيهايي را دارا نيست. تقارن نتيجه شيوه قرار گرفتن اتم ها در كوارتز است." او افزود: "اين يك شيوه بسيار قدرتمند جهت شناخت دنياي اطراف ماست."

گمان ميشد مواد غيرمغناطيسي كه گوپالان و همكارانش مطالعه كردند يكي از 32 تقارن كريستال متفاوت -كه تقارنهاي سرگروه شناخته ميشدند- را داشته باشد كه در طبيعت يافت ميشوند. از سوي ديگر، مواد مغناطيسي به دليل اينكه ذرات اتمي آنها داراي چرخشهاي مغناطيسي (5) است، كه ميتوان آنها را به صورت حلقه هاي كوچك جريان الكتريكي تصور كرد، داراي 90 تقارن سرگروه متفاوت هستند. گوپالان گفت: "حركت يك جنبه بسيار پر اهميت از مغناطيس است." او افزود: "به محض اين كه ذرات باردار شروع به حركت يا چرخش كردند، مغناطيس در طبيعت ايجاد شد."

دانشمندان مدت ها بر اين عقيده بودند كه تقارن، به دليل اينكه جا به جا شدن جهت چرخش يك تقارن اضافي را ايجاد ميكند، به مواد مغناطيسي اين امكان را ميدهد كه خواص بيشتري نسبت به مواد غيرمغناطيسي داشته باشند. اما گروه گوپالان نشان داده است كه مواد غيرمغناطيسي، از لحاظ تئوري، ميتوانند دقيقا به همان مقدار خواص مواد مغناطيسي را داشته باشند. بر طبق گفته هاي گوپالان، بعضي از مواد غيرمغناطيسي داراي گروهي از اتمها هستند كه با دوران (6) و تاب خوردن (7) شكل آنها را به هم ميريزند. اين حركت ناچيز كه معادل يك حلقه كوچك جريان الكتريكي است كافيست تا به ماده برخي خواص اضافي را دهد كه قبلا تصور ميشد تنها متعلق به مواد مغناطيسي هستند.

اين محققين تئوري خود را از راه آزمايش با استفاده از استرونتيم تيتانات (8)، كه يك ماده غيرمغناطيسي است، امتحان كردند. آنها ماده را سرد كردند و كشف كردند كه اين اتم هاي اكسيژن هستند كه به وسيله تاب خوردن در يك ناحيه تنگ تر براي حفظ انرژي و فضا از خود واكنش نشان ميدهند. گوپالان گفت: "اتمهاي اكسيژن يك دوران كامل را،‌ مانند يك حلقه جريان الكتريكي كه در اجسام مغناطيسي اتفاق مي افتد، انجام نميدهند، اما تحليل هاي تئوري نشان ميدهند كه آنها عمل تاب خوردن را انجام ميدهند، بنابراين، اين احتمال وجود دارد كه اين مواد داراي خواص ناشناخته قبلي باشند."

در مرحله بعد، اين تيم بررسي كرد كه، آيا اين حركت تابي شكل در خواص اضافي ماده جلوه گر ميشود. به ويژه، آنها براي يك خاصيت بصري و قابل مشاهده كه آن را توليد هماهنگ دوّم روتو (9) مينامند، كه قابل مقايسه با خاصيت مشهوري به نام توليد هماهنگ دوّم مغناطيسي (10) است، محاسبه و آزمايش كردند. توليد هماهنگ دوم، براي مثال، در كريستال هاي مورد استفاده در اشاره گرهاي ليزري سبز رنگ، براي تبديل اشعه مادون قرمزليزر به اشعه سبز رنگ ليزر يافت ميشود.اين گروه كشف كردند كه ماده استرونتيم تيتانات داراي مقدار كوچكي از توليد هماهنگ دوّم روتو است.

گوپالان گفت: "هيچ كس تصور برقراري ارتباط بين تقارنهاي مغناطيسي با يك ماده غيرمغناطيسي مانند استرونتيم تيتانات را نميكرد، اما اين كاريست كه تحقيق ما با صراحت انجام ميدهد." او افزود: "ما در ابتدا يك تحليل تئوري انجام داديم كه در آن از چهارچوب تقارن، كه به طور مرسوم براي توصيف مواد مغناطيسي به كار برده ميشد، براي اين دسته بزرگ از مواد غيرمغناطيسي استفاده كرديم. ما سپس بر روي يك ماده غيرمغناطيسي خاص پژوهش هاي آزمايشگاهي انجام داديم و خاصيتي از آن را كشف كرديم كه قبلا تصور ميشد تنها به مواد مغناطيسي تعلق دارد.عقيده ما اين است كه احتمال داشتن تقارنها و خواصي، بيش از آنچه كه قبلا ممكن ميدانستند، براي تمامي دسته مواد غيرمغناطيسي وجود دارد."

يافته هاي اين تيم ميتواند منجر به انفجاري در زمينه تحقيق در مورد خواص جديدي از مواد غيرمغناطيسي و كاربردهاي احتمالي اين خواص شود. پيتر شيفر (11)، نائب رئيس همكار در تحقيق و پروفسور فيزيك در پن استيت، گفت: "اين مواد در صدها مورد كاربرد استفاده ميشوند." او افزود: "اما اين كار كار جديد وعده بزرگي براي پيدا كردن استفاده هاي بسيار بيشتر را ميدهد."