در سال 1938دو دانشمند الماني : اتوهان و فريتزاستراسمن به يك كشف اتفاقي نايل شدند كه جهان را تغيير داد .    در هنگام بمباران يك نمونه اورانيوم با نوترون با هدف دستيابي به عناصر سنگين تربا كمال شگفتي بر توليد باريم دست يافتند .

عنصري با جرم معادل نصف جرم اورانيوم  سرانجام باشواهد بدست امده مقاله اي تحت عنوان" شكاف هسته اي"  منتشر كردند.

در هسته ي تمام اتم ها توازن دقيقي بين نيروهاي جاذبه ي هسته اي و دافعه الكتريكي بين پروتون ها وجود دارد.

در تمام هسته هاي شناخته شده غلبه با نيروهاي هسته اي است. در اورانيوم اين غلبه ضعيف است اگر يك هستهي اورانيوم به صورت كشيده درايد .نيرو هاي الكتريكي باعث كشيده شدن بيشتر ان مي شوند اگر كشيده شدن از حد معيني بگذرد نيرو هاي دافعه ي الكتريكي بر نيروهاي جاذبه هسته اي غلبه مي كنند و در نهايت هسته شكافته مي شود .اين جدا شدن هسته را"شكاف هسته اي" مي گويند. 

انرزي ازاد شده از شكاف هسته اي يك اتم U_235 بسيار بزرگ است حدود 7ميليون برابر انرزي حاصل از انفجار يك مولكول TNTواين انرزي عمدتا به صورت انرزي جنبشي ذرات حاصل از شكاف هسته اي كه از هم دور مي شوند و مقدار بسيار اندكي از انرزي براي خروج نوترون تابش گاما صرف مي شود .

اين واكنش با يك نوترون اغاز مي شودومحصول ان سه نوترون است سه نوترون توليد شده مي تواند باعث شكاف سه اتم اورانيوم ديگرشده و 9 نوترون ازاد كنند اين مراحل همچنان ادامه مي يابد .اين قبيل توالي را در واكنش " واكنش زنجيره اي " مي نامند .

واكنش هاي ذنجيره اي به صورت طبيعي در مقياس بزرگ در سنگ هاي اورانيوم رخ

نمي دهد زيرا شكاف هسته اي اسان نيست .

شكاف عمدتا در ايزوتوپ نادر U_235كه تنها 7درصد از اورانيوم موجود در فلز اورانيوم خالص را تشكيل مي دهد انجام مي شود .

به عنوا ن مثال اگر واكنش زنجيره اي در يك توده اورانيوم 235 خالص به اندازه ي يك توپ بيسبال روي دهد انفجار مهيبي حا دث مي شود در حالي كه اين واكنش در توده اي اورانيوم 238شروع مي شد هيچ انفجاري روي نمي داد.حتي اگر اين واكنش در توده اي از اورانيوم 235خالص با اندازه اي كوچك تر شروع مي شد هيچ انفجاري روي نمي داد.

زيرا در قطعه ي كوچك اورانيوم قبل از انكه انفجار روي دهد نوترون به بيرون سطح

ميرسند . ولي در قطعه ي بزرگ اورانيوم قبل از انكه نوترون ها به سظح برسند و فرار كنند واكنش زنجيره اي مقادير زيادي انرزي ازاد مي كند ممكن است در جرم ها يي كه بيش از مقدار معيني هستند وجرم بحراني ناميده مي شوند انفجار عظيمي رخ دهد .

يك بمب شكاف هسته اي با دو تكه ي جدا از هم اورانيوم كه جرم كمي نسبت به جرم بحراني دارند اغاز مي شود كه هرگاه اين دو تكه به هم برسند انفجاري روي مي دهد كه مي تواند

جا ن ميليارد ها نسان بيگناه را به خطر بيندازد.   

عالمه اردشیری ـ شاهد

·                    اين ستاره چگونگي مرگ خورشيد را پيش بيني مي كند

 

          اين ستاره در حال انداختن پوسته هاي ظريف هم مركز گاز است تا طي اين دگرديسي به كوتوله ي سفيد تبديل شود نگاهي اجمالي از سرنوشتي كه در چند بيليون سال اينده در انتظار خورشيد ماست را فراهم ميكند.تصوير خيره كننده ي اين ستاره كه m2-9 نام دارد توسط تلسكوپ شمالي رصدخانه ي gimini گرفته شده است.اين تلسكوپ در ارتفاع 4200متري و روي قله ي mauna kea در هاوايي قرار دارد .اختر شناسان از سيستم نوري اپتيك سازگارaltair استفاده كرده تا  وا پيچش نور (light distortion) كه جو زمين باعث ان ميشود راكاهش دهد .سرنوشت اين ستاره بسيار شبيه پاياني است كه براي بيشتر ستاره هاي كوچك ومتوسط در زمان پيري وتهي شدن از سوخت تصور مي شود .اويز هاي دو قلو ي گاز كه از اين ستاره به درون فضا

مي پيچند داراي الگو هاي پيچيده و تما شايي هستند.

 

                 ·   ابر نو اخترديدني

       

       

       بر اساس يك فرضيه ي ستاره اي زمانيكه هيدروژن يك ستاره كه به هسته ي ان انرژي مي دهد به اتمام مي رسد اين ستاره به يك كوتوله ي سفيد تبديل مي شود .اما قبل از اين تغيير ستاره بطور موقتبه جسمي بزرگتر و خنكتر تغيير مي كند كه به ان غول قرمز ميگويند .زمانيه ديگر سوختي براي ان باقي نمي ماند ستاره شروع به انداختن لايه هاي بيروني خود مي كند -مانند ستاره 

m2-9-تا با فرو ريختن و تبديل شدن به جسمي كوچكتر چگالتر گذار خود به كوتوله ي سفيد راكامل كند .بيشتر كوتوله هاي سفيد بتدريج خنك مي شوند .با اين حال اگر جرم چنين ستاره اياز 4و1 جرم هاي خورشيدي تجاوز كند  نيروي گرانش ان باعث فرو ريختن بيشتر مي شود تا چاشني انفجار ابر نو اختري منفجر شود .خورشيد ما بعد از چهار تا پنج بيليون سال ديگر هيدروژن خود را از دست خواهد داد  و سپس دگر سازي ان اغاز خواهد شد.

        وزن زمين چقدر است ؟

 

      ازانجا كه زمين در فضا معلق است چگونگي تعيين وزن ان ميتواندبمانند ديگر اشيائي كه بر كفه ي ترازو قرار داده مي شوند باشد وقتي كه ما از زمين صحبت مي كنيم منظورمان همان مقدار ماده ي تشكيل دهنده ي ان است  كه اين را جرم زمين مي ناميم  و حدود 6600  تريليون تن  يعني 6600000000000000000000 تن مي باشد.

      براي اين منظور از اين قانون عمومي كه بر اساس ان هر دو جسم يكديگر را جذب مي كنند  استفاده كرده اند  اين امر علت پيدايش نيروي جاذبه است .به زبان ساده قانون جاذبه بيان مي كند  كه روشي به وسيله ي نيرويي كه بستگي به جرم و فاصله ي انها از هم دارند  بسوي هم كشيده مي شوند . اشياي بزرگ نيروي بزرگتري دارند  هرچه اشيا از يكديگر دورتر باشند  اين نيرو كوچكتر ميشود . براي اندازه گيري  وزن زمين به اين صورت عمل ميكنند : وزنه ي كوچكي از يك ريسمان اويزان شده  و پس از تعيين موقعييت صحيح وزنه گلوله اي به جرم يك تن به ورقه ي اويزان شده نزديك  مي شود  نيروي جاذبه اي كه  بين وزنه و گلوله بوجود مي ايد  باعث مي شود  كه وزنه كمي از حالت قائم منحرف مي شود ( در واقع اين مقدار كمتر از 0.00002  ميلي متر  است .)بنابر اين ميتوانيد ببينيد كه اندازه گيري با چه دقتي بايد صورت گيرد .

       بعد از ان اندازه گيري دانشمندان ميتوانند از رياضيات  براي تعيين وزن زمين كمك بگيرند . انها نيروي جاذبه ي زمين بر روي  وزنه ها را اندازه گيري كرده و نيروي جاذبه ي گلوله ي يك تني را به روي وزنه ي اويزان نيز اندازه گرفته  و تفاوت نسبي را اندازه گرفته و با ان جرم زمين را نشان مي دهند .  

 

 

راضیه امیرخانلو ـ شاهد      

 

 

فقط حدود 4درصد عالم ازماده ، به شكلي كه ما مي شناسيم تشكيل شده است  يعني ماده معمولي كه ما مي شناسيم و در ازمايشگاه وجود دارد، فقط 4درصد كل عالم را مي سازد. 23درصد عالم را ماده تاريك سرد تشكيل داده كه دانشمندان اطلاعات خيلي كمي درباره اش دارند و 73درصد باقي مانده را انرژي تاريك عجيب تشكيل مي دهد كه تقريباً تنها چيزي كه در مورد ش ميدانيم ، اين است كه وجود دارد!

 

فائقه خواجوی ـ دوم ریاضی شاهد

 

       

 

دید کلی

می‌توان هسته اتم را به عنوان جرم نقطه‌ای و بار آن را به صورت بار نقطه‌ای در نظر گرفت. هسته شامل ، تمامی بارمثبت و تقریباً تمامی جرم اتم است، در نتیجه مرکزی تشکیل می‌‌دهد که حرکت الکترونی حول آن رخ می‌‌دهد. هر چند هسته عمدتاً از طریق نیروی جاذبه کلنی خود با الکترونها ساختار اتمی را تحت تأثیر قرار می‌‌دهد اما بعضی آثار نسبتاً دقیق را در طیف‌های اتمی می‌‌توان به آن نسبت داد.

اجزای اصلی هسته

ذراتی که تمامی هسته‌ها از آنها ترکیب یافته‌اند پروتونها و نوترونها هستند. در حالت کلی به این ذرات نوکلئون می‌‌گویند. خواص نوکلئونها

بار

پروتون هسته اتم H (ایزوتو پ سبک اتم هیدروژن) است. پروتون دارای یک بارمثبت است که از نظر بزرگی با بار الکترون برابر است. نوترون دارای بار e 10^-13 (10^-18 برابر بار الکترون است) ولی چون خیلی کوچک است آن را خنثی می‌‌گیریم و لذا در برهمکنشی با الکترون نیروی ضعیفی از خود نشان می‌‌دهد.

جرم

پروتون و نوترون دارای جرم تقریباً یکسان هستند، جرم نوترون از جرم پروتون اندکی (کوچکتراز 0.1 درصد) بیشتراست. این ذرات هر دو دارای انرژی سکون حدود یک گیگا الکترون ولت هستند.

اسپین

یک ویژگی مهم پروتون و نوترون اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی ، یا به اصطلاح اسپین هسته‌ای آنها است. اعداد کوانتومی اسپین هسته‌ای پروتون و نوترون هردو برابر ½ هستند.

گشتاور مغناطیسی هسته‌ای

گشتاور مغناطیسی پروتون در همان راستای اسپین هسته‌ای آن است، بزرگی گشتاور هسته‌ای ، مؤلفه گشتاور مغناطیسی پروتون را در امتداد راستای کوانتش فضایی برحسب مگنتون هسته‌ای به دست می‌‌دهد. گشتاور مغناطیسی نوترون درخلاف راستای اندازه حرکت زاویه‌ای آن است. گشتاور مغناطیسی غیر صفر نوترون حاکی از آن است که ، با وجود صفر بودن بار کل ، یک توزیع غیر یکنواخت بار در داخل آن وجود دارد.

نیروهای هسته‌ای

از آنجا که پروتونها در داخل هسته در فاصله کمی از همدیگر قرار دارند، نیروی رانشی کولنی بین آنها خیلی بزرگ است. برای آنکه هسته در حالت تعادل قرار گیرد، این نیرو را باید یک نیروی ربایشی دیگر (نیروی هسته‌ای) خنثی کند. این نیرو در قوی‌ترین حالت خود ، از نیروی کولنی خیلی قوی‌تر است. ولی ، نیروی هسته‌ای فقط در گستره محدودی قوی است. از جنبه‌های مهم نیروی هسته‌ای ، استقلال آن از بار است. نیروی مؤثر بین دو نوکلئون ، از اینکه دو پروتون ، دو نوترون و یا یک پروتون و یک نوترون باشند، متشکل است. نیروی بین دو نوکلئون با اسپین موازی نسبت به نیروی بین دو نوکلئون با اسپین پادموازی قویتر است.

پتانسیل یوکاوا

بر خلاف نیروی کولنی ، که بستگی به فاصله آن به صورت ساده r²/1 است، نیروی هسته‌ای بطور خیلی پیچیده‌ای به فاصله وابسته است. پتانسیل حاصل از این نیرو را پتانسیل یوکاوا گویند. پتانسیل تابع نمایی از فاصله هسته‌ای است. به علت این رفتار نمایی ، پتانسیل و نیرو سریعا با افزایش فاصله به صفر میل می‌‌کند.

شعاع هسته‌ای

شعاع هسته‌ای بطور تقریبی از نتایج آزمایشهای پراکندگی ذره آلفا محاسبه می‌‌شود. اگر چه توزیع این ذرات پراکنده تنها با برهمکنش کولنی برای فواصل بزرگتر از ^14-10 متر توجیه می‌‌شود، اما وقتی ذرات آلفا تقریباً در این فاصله از مرکز هسته قرار می‌‌گیرند از قانون کولن تبعیت نمی‌‌کنند. در این حالت ، شعاع هسته‌ای را می‌‌توان به صورت آن فاصله‌ای از مرکز هسته تعریف کرد که در آن نیروی هسته‌ای از اهمیت برخوردار است. نتایج به دست آمده از پراکندگی نوترونی برای شعاع هسته بیانگر تابعیت شعاع هسته‌ای از عدد جرمی‌‌ هسته‌ای (A) است. که شعاع هسته با ریشه سوم عدد جرمی متناسب است.

منبع:اینترنت .شبکه رشد

همایش سیب و کتاب

پیرامون معرفی و بزرگداشت علم فیزیک ـ اردیبهشت ۸۵

 دبیرستان های شاهد و توحید ـ  گلوگاه

تابش به سه طریق می تواند با ترازهای انرژی ابر هم کنش کند .

1ـ نوع اول بر هم کنش ، اتم در یک حالت بر انگیخته ،با گسیل یک فوتون به حالت پایین تر می رود که به آن برهم کنش گسیل خود به خود می گویند که آن را به صورت زیر نمایش می دهند.

                                  (( فوتون     اتم       اتم  ))

2ـ نوع دوم بر هم کنش ، جذبه القابی که اتم در حالت پایه یک فوتون ( با انرژی مناسب ) جذبه می کند و به حالت برانگیخته می رود به صورت نمادین .

                                  (( اتم         فوتون + اتم ))

3ـ نوع سوم بر هم کنش ، که مسئول عملکرد لیزر به شمار می آید ، گسیل القابی (یا تحریک شده ) است . در این فرآیند ، اتمدر حالت برانگیخته است .یک فوتون عبوری با انرژی مناسب اتم را وا می دارد تا با گسیل یک فوتون به حالت پایین تر ، یا پایه برود .

                        (( فوتون 2 + اتم           فوتون + اتم ))

فرض کنید مجموعه ای از اتمی را که همگی در یک حالت برانگیخته هستند ، در اختیار داریم . مثلاً در شکل زیر فوتونی از اتم اول میگذرد دو لبه گسیل القابی یا لیزر می شود و در نتیجه به وجود امدن دو فوتون می شود هریک از این دو فوتون باعث یک فرآیند گسیل القابی می شوند ، و چهار فوتون تولید می کند ، این فرآیند یعنی دوبرابر شدن تعداد فوتون ها در مرحله اول می یابد، تا باریکه شدیدی از فوتون ها که همگی هم سو و هم جهت اند ، تشکیل شود . این فرآیند که به ساده ترین شکل بیان شد اساس کار لیزر را تشکیل می دهد .

این مدل ساده ی لیزر به دلایلی کار ساز نبود، نخستین لیزر راقیمان در سال 1960 ساخته و ب مبنای اتم سه ترازی بود که آن هم به دلایلی کار ساز نبود ، و لیزر چهار ترازی را ساختند که اتم از حالت برانگیخته دیده می شود و سپس مانند لیزر سه ترازی به حالت شبه وامی پاشد ، گذار لیزری از حالت شبه پایدار به یک حالت برانگیخته ادامه می یابد که به نوبه خود به سرعت به حالت پایه وا می پاشد ، پس اتم در حالت پایه اش نمی تواند در انرژی گذار لیزری جذب کند و یک لیزر عملی در اختیار داریم و چون حالت کوتاه عمر پایینتر به سرعت وا می پاشد ، جمعیت آن همواره از حالت شبه پایدار کمتر است که وارونی جمعیت را  می کند .

 

 

حالت کوتاه عمر

                                                     ((لیزر چهار ترازی ))   

حالت شبه پایدار

گذارش شبه لیزری

حالت کوتاه عمر

حالت پایه

سودابه محمودجانلو ـ دوم ریاضی ـ توحید

سيد محمود حسابي، در سال 1281هجري شمسي، از پدر و مادري تفرشي، در تهران زاده شدند.
 پس از سپري نمودن چهار سال از دوران كودكي در تهران، به همراه خانواده( پدر، مادر و برادر)، عازم
 شامات گرديدند. در هفت سالگي ، تحصيلات ابتدايي خود را، در بيروت، با تنگدستي و مرارت هاي
 دور از وطن، در مدرسه كشيش هاي فرانسوي، آغاز كردند، و همزمان، توسط مادر فداكار، متدين و
 فاضله خود( خانم گوهر شاد حسابي) ، تحت آموزش تعليمات مذهبي و ادبيات فارسي ، قرارگرفتند.
 استاد، قران كريم را، حفظ و به آن اعتقادي ژرف داشتند . ديوان حافظ را، نيز از بر داشته، و به بوستان
وگلستان سعدي، شاهنامه فردوسي ،مثنوي مولوي و منشات قائم مقام اشراف كامل داشتند .
شروع تحصيلات متوسطه ايشان، مصادف با آغاز جنگ جهاني اول،و تعطيلي مدارس فرانسوي زبان
بيروت بود . از اين رو ،پس از دو سال تحصيل در منزل ، براي ادامه ، به كالج آمريكايي بيروت رفتند ،
ودر سن هفده سالگي ، ليسانس ادبيات ، درنوزده سالگي ليسانس بيولوژي ، وپس از آ ن مدرك
مهندسي راه وساختمان را ، اخذ نمودند . در آ ن زمان با نقشه كشي وراه سازي ، به امرار معاش
خانواده ، كمك مي كردند  . استاد همچنين ، دررشته هاي پزشكي ، رياضيات وستاره شناسي ، به
 تحصيلات آكادميك پرداختند . شركت راه سازي فرانسوي كه ، ايشان در آن مشغول به كار بودند ، به
پاس قدرداني از زحماتشان ، استاد را براي ادامه تحصيل ،به كشور فرانسه ، اعزام كرد وبدين ترتيب ،
 درسال 1924 (  م ) ، به مدرسه عالي برق پاريس وارد،   ودر سال 1925 ( م ) فارغ التحصيل شدند .
هم زمان با تحصيل دررشته معدن ، در راه آ هن برقي فرانسه ،مشغولبهكارگرديدند . وپس از پايان تحصيل
 در اين رشته ، كار خود را در معادن آ هن شمال فرانسه ، ومعادن زغال سنگ ايالت (( سار )) ، آغاز
كردند .سپس به دليل وجود  روحيه علمي ، به تحصيل وتحقيق در دانشگاه سوربن ،در رشته فيزيك
پرداختند ،و در سال 1927 (  م  )  در سن بيستوپنج سالگي ، دانش نامه دكتراي فيزيك خو د را ، با ارائه
 رساله اي تحت عنوان ((  حساسيت سلول هاحساسيت سلول هاي فتو الكترونيك )) ، با درجه عالي
 ، از دست بزرگ ترين دانشمند  روز جهان ، پروفسور فابري ، دريافت كردند .
استاد ، باشعر وموسيقي سنتي ايران ، وموسيقي كلاسيك غرب ، به خوبي آشنا بودند ، ودر نواختن
 ني ، ساز دهني ،ويولن وپيانو ، تبحر داشتند . ايشان ، در رشته ورزشي ، مانند : كوهنوردي ، دوچرخه
 سواري ، دو ميداني وچوب پا ، موفقيت هايي كسب نمودند ،ودر شنا ، داراي ديپلم نجات غريق شدند .
از جمله دست آوردهاي عمر پربار استاد ، ومشاغلي كه در مسند آ ن خدمات علمي وفرهنگي شايان
 توجهي ارائه نمودند ، ميتوان به چند نمونه زير ، اشاره كرد: راه اندازي اولين ژنرا تورآبي ( آ سيابي)
 برق كشور ، به وسيله نصب تجهيزات برروي يك آ سياب آ بي ( آ شتيان ، نزديك تفرش 1305 هجري
 شمسي ) ، ايجاد اولين كارگاه هاي تجري در علوم كاربردي در ايران (1306 هجري شمسي ) ،
 ماموريت وزرات راه وترابري ( طرق وشوارع عامه ) ، براي تهيه اولي نقشه برداري علمي ، فني و
مهندسي كشور ( تهيه نقشه نوين راه ساحلي سراري ، ميان بنا در خليج فارس، بندرلنگه به بوشهر
 1306 هجري شمسي ) ، تاسيس مدرسه مهندسي وزارت راه وتدريس در آن ( 1307 هجري شمسي )
 ، تاسيس دارالمعلمين عالي وتدريس در آ ن( 1307 هجري شمسي ساخت اولين راديو در كشور
 ( 1307 هجري شمسي ) ، ايجاد اولين آ زمايشگاه علوم پايه در ايران ( 1307 هجري شمسي ) ،
 آغاز واژه گزيني فارسي وبرابري سازي علمي ( 1307 هجري شمسي ) ، تاسيس دانشسراي عالي
 وتدريس درآ ن ( 1308 هجري شمسي ) ، تاسيس اولين كارگاه ساخت قطعات دست ساز براي
 اتومبيل ها ي ايران ( 1309 هجري شمسي ) ، ساخت وراه اندازي اولين آنتن فرستنده دركشور
 ( 1309 هجري شمسي ) ، تاسيس اولين بي مارستان خصوصي در ايران ، به نام (( بيمارستان
گوهر شاد)) ( به ياد مادر گراميشان 1309 هجري شمسي ) ، ايجاد اولين ايستگاه هوا شناسي در ايران
 ( 1310 هجري شمسي ) ، ايجاد انجمن زبان فارسي وبنيان گذاري فرهنگستان زبان وعضويت پيوسته
 درآن ( 1310 هجري شمسي ) .
استاد، تنها شاگرد ايراني پروفسور انيشتين بوده ، ودر طول زندگي ، با دانشمندان تراز اول جهان ، نظير
 : شرودينگر ، بورن ، فرمي ، ديراك ، بوهر ،... وبا فلاسفه وادبايي همچون : اندره ژيد ، برتراند راسل
،... تبادل نظر داشته اند .
استاد به چهار زبان زنده دنيا : فرانسه ، انگليسي ، آلمانيوعربي مسلط بودند وبه زبان هاي : سانسكريت، لاتين ، يوناني ، پهلوي ،اوستايي ، تركي ، ايتاليايي وروسي اشراف داشتند .

 محبوبه کلبادی نژاد ـ دوم ریاضی ـ توحید