دو گانگی ماهیت نور

ماهیت ذره ای بودن نور :

اسحاق نیوتن بنیان گذار مکانیک کلاسیک در سال ۱۶۷۲نظریه ذره ای بودن نور را ارائه داد وی معتقد بود که یک منبع نور ذرات بینهایت نور را با سرعت ثابت روی خط راست گسیل می کند و هنگامی که این ذرات به شبکیه چشم برخورد نمایند چشم قادر به دیدن خواهد بود وی برای اثبات نظریه خود ازمایش اتاق تاریک را انجام داد بعدها ماکس پلانک با انجام ازمایش اثر فتوالکتریک نظریه کوانتمی خود را بیان نمود که طی ان اشعه ماورای بنفش با تابش روی صفحه فلزی قادر بود تعدادی الکترون از صفحه جدا کند و این نشان میداد که انرژی گسیل شده به صورت بسته های انرژی (کوانتومهای معین ) در اثر برخورد به الکترونها انرژی خود را به انها میدهد و انها را ازاد می کند بعدها انیشتین نیز فرمول انرژی ذرات نور ( فوتونها- کوانتم های انرژی ) را ارائه داد E=nhf و بدین ترتیب نظریه کوانتمی پلانک و فرمول انیشتین مهر تاییدی بر نظریه ذره ای نیوتن زدند.

البته بزرگترین مشکل نظریه کوانتمی نور پدیده های تداخل نور بود و نمی توانست علت بوجود امدن نقاط تاریک روی پرده را توصیف کند زیرا دو کوانتم نورانی یک جنس و یک ماهیت چطور در اثر تداخل با هم یکدیگر را خنثی می کردند و نقاط تاریک بوجود می اوردند بدون انکه اصل بقای انرژی نقص شود. در اینجا بود که نظریه موجی نور پدیرفتنی تر می نمود.

نظریه موجی نور:

کریستیان هویگنس فیزیکدان هلندی ماهیت نور را موجی دانست و پخش و بازتابش نور نور و شکست نور را نشانه موجی بودن نور می دانست.سپس توماس یانگ با استفاده ازمایش پراش نور در شکاف مصاعف توانست طول موج نور را اندازه گیری نماید و بدین ترتیب ماهیت موجی نور نیز اثبات گردید.

جنس امواج نور:

امواج نور از نوع امواج الکترو مغناطیسی است که برای انتشار احتیاج به محیط
مادی ندارد یک موج الکتر مغناطیسی ترکیبی است از دو میدان عمود برهم
الکتریکی و مغناطیسی که در شکل زیر به ترتیب با موجهای زرد رنگ و ابی
رنگ نشان داده شده است:

خواص امواج الکترو مغناطیسی نور:

۱- نور در خلاء دارای سرعت ثابت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر برساعت است که بالاترین سرعت است.
۲- نورهای مختلف دارای طول موجهای مختلف وشدت نور متفاوت هستند.
۳-سرعت نور درمحیط های شفاف مختلف تغییر میکند.

طیف الکترومغناطیسی نور سفید:

همانطور که در شکل زیر دیده می شود نور قرمز دارای بیشترین طول موج۷۰۰ نانومتر و نور بنفش دارای کمترین طول موج ۴۰۰ نانومتر می باشند.

Lambda = c / f
همانطور که در فرمول فوق می بینید هر چقدر طول موج کمتر بسامد یا فرکانس بیشتر است و طبق فرمول انرژی فوتونهای نور انیشتین E=nhf انرژی نیز بیشتر خواهد شد به همین علت پرتوهای نوری بنفش پر انرژی تر از پرتوهای نور قرمز هستند (n=تعداد فوتونهاو h=ثابت پلانک است)

ماهیت نور همدوس لیزر

عمل لیزرها بستگی به گسیل القایی دارد. که بوسیله ضریب انیشتین B21 مشخص می شود. میزر ‏به معنی تقویت کهموج بوسیله گسیل القایی تابش است و لیزر به همان معنی برای نور است. ‏میزرها مدتی قبل از لیزرها بوجود آمدند. علت عمده اینکه ، اتلاف انرژی حاصل از فرآیند رقیب گسیل خود به خودی در طول موجهای بلند خیلی کمتر است (A21.B21 = V3).‏

مجموعه‌ای از اتمها یا مولکولها با ترازهای انرژی (1) و (2) را در نظر می‌گیریم که تحت ‏تابش نوری به فرکانس V12 قرار گرفته‌اند. هر اتم در حالت (1) دارای احتمال در واحد زمان (B12P (V12 برای اضافه کردن یک فوتون و در نتیجه تضعیف نور است در حالی که هر اتم حالت (2) دارای ‏احتمال (B12P(V12 برای اضافه کردن یک فوتون و در نتیجه تقویت نور است.‏

مکانیزم تابش همدوس لیزری

سرشتیهای تابش لیزر بطور کامل از این واقعیت ناشی می‌شود که تابش گسیل شده دقیقا دارای ‏همان فاز و جهت تابش القایی است. به عبارتی اگر تقویت بر تضعیف فزونی یابد اتمهای بسیاری را ‏می‌توان وادار به تابش همدوس کرد. در حالتهای عادی ، تعداد اتمها در حالت (1) بیشتر از اتمهای حالت (2) هستند. بطوری که در تعادل گرمایی ، جذب با ضرب e-hv/KT که گسیل القایی غالب می‌آید. برای بدست آوردن تقویتی خالص باید تجمع معکوس گردد.

این کار ، به هر میزانی ، در ناحیه مرئی ، به تنهایی کافی نیست. زیرا تعداد زیادی از اتمهای ‏برانگیخته بطور خود به خودی یعنی غیر همدوس فرو می‌افتند و از نقطه نظر تقویت همدوس تلف ‏می‌شوند. برای جبران کردن این اتلاف ، تقویت همدوس را ، با در برگرفتن تابش یک در حفره تشدید ‏کوک شده به فرکانس V12 ، می‌افزایند. در نواحی مرئی و فرو سرخ یک چنین حفره‌ای زوج آینه ‏موازی با ضریب انعکاس بالا ، هر کدام واقع در یک انتهای ماده مورد تجمع معکوس حاصل می‌شود.‏

امواج ایستاده حاصل از انعکاسات متعدد بین دو انتهای این حفره دامنه‌ای به مراتب بیشتر از امواج ‏متحرکی دارند که تنها عبور ساده‌ای از درون ماده را ارائه می‌کنند. از آنجایی که حفره برای نور ‏دقیقا عمود بر آینه تنظیم شده است. لذا باریکه فرودی از انتهای آینه (یکی از آینه‌ها کمی قابلیت ‏عبور دارد) به شدت جهت دار است.

عوامل اتلاف تابش لیزری

پاشندگی را می‌توان تا حد ده سانتیمتر در هر کیلومتر کوچک کرد. علاوه بر آن چون رفتار تابش ‏طوری است که گویی از یک نوسانگر غیر میرای تنها ، بجای تعداد زیادی نوسانگر نامربوط به هم ‏، منشأ گرفته است. لذا ناشی از جابه جایی دوپلر یا فشار ، یا حتی ناشی از طول عمر طبیعی ، هیچ ‏پاشندگی فرکانسی بوجود نمی‌آید. بنابرین نوار طول موج می‌تواند فوق العاده باریک باشد و ‏محدودیت آن اساسا توسط پارازیتهای گرمایی یا پایداری حفره تشدید معین می‌شود.

برای یک لیزر گازی ν/ν∆ که معرف پاشندگی نوری لیزر می‌باشد، ممکن است از مرتبه 14-10 ‏باشد. که همان مرتبه افت و خیز گرمایی و مکانیکی آینه است. این را می‌توان با حد دوپلر عادی که ‏حدود 6-10 است، مقایسه کرد. این چگالش انرژی چه از نظر فضایی و چه طیفی علت اصلی شدت ‏زیاد میزرها و لیزرهاست.

در اکثر موارد انرژی به صورت تپه‌هایی به طول عمر چند میکرو ثانیه یا کمتر گسیل می‌شود، یعنی ‏چگالش نیز زود گذر است. قدرت قله‌ای تابش حاصل از یک لیزر یاقوت چند مگاواتی چیزی حدود 1012 مرتبه بیشتر از قدرت تابش خورشید در همان زاویه باریک فضایی و نوار فرکانسی است. اما این ‏تپه فقط -710 ثانیه عمر دارد. از طرق مختلف دستیابی به تجمع معکوس در اینجا بحث نخواهد شد، ‏زیرا تعداد کتابهای قابل دسترس در این زمینه بسیار زیاد است.

پمپاژ لیزر

اصل عمومی ، عبارت از انتخاب یک تراز فرا پایدار (2) و تجمع آن از طریق فروافت از تراز بالاتر ‏‏(3) است که خود بوسیله جذب تابش به طول موجهای کوتاه تر ، از حالت پایه به آن حالت رسیده ‏است، این فرآیند به پمپاژ نوری (1) موسوم است. بطور مثال ، در لیزر یاقوت نور قرمز 6943 ‏آنگستروم از طریق فرو افت اتمهای ناخالص کرومیوم از یک تراز فرا پایدار (2) به حالت پایه (1) بوجود می‌آید.

روش دیگر پمپاژ نوری بوسیله لیزر گازی هلیوم - نئون نشان داده شده است. از آنجایی که تمام ‏ترازها تیزند. لذا انرژی فقط می‌تواند در نوارهای بسیار باریک فرکانس جذب شود و برانگیزش ‏توسط درخشی از تابش پیوسته بسیار نامؤثر خواهد بود. در عوض تراز (2) در نئون از طریق ‏برخورد با اتمهای هلیوم فرا پایدار به همان انرژی ، حاصل از یک تخلیه الکتریکی مداوم تجمع می‌یابد. گذار لیزری (1) <--- (2) به حالت پایه پایان نمی‌یابد. بنابراین تراز (1) تجمع نسبتا کوچکی دارد ‏و عمل معکوس کردن تجمع می‌تواند بدون فرا پایدار شدن تراز (2) تحقق پذیرد. در واقع هر دو ‏تراز (1) و (2) به زیر ترازهای متعددی شکافته می‌شوند. در این فرآیند خطوط متعدد فروسرخ و لیزر با نور قرمز ایجاد می‌شود.

لیزر پالسی

‏برخلاف آنچه در حالت جامد انتظار می‌رود تراز (2) به جای نوار ، یک تراز تیز است، زیرا تراز پر ‏3d یون کرومیوم توسط الکترونهای خارجی از تأثیر میدانهای بلور محفوظ می‌ماند. این تراز بوسیله گدازهای غیر تابشی از نوار عریض (3) تجمع می‌یابد، در این حالت انرژی به شبکه کریستالی ‏منتقل می شود. درخشی از تابش پیوسته برای برانگیختن اتمها به تراز (3) بکار می‌رود. به علت ‏برانگیزش درخشی و نیاز به اتلاف انرژی شبکه ، این لیزر به صورت تپش کار می‌کند. بازتابهای ‏متعدد به صیقل کردن و نقره اندود کردن سطوح انتهایی خود یاقوت حاصل می‌شود.

طیف نمایی با لیزرها و میزرها

گونه‌های وسیعی از میزرها و لیزرهای گازی و جامد تا کنون ساخته و پرداخته شده‌اند که تمامی ‏ناحیه طیفی از کهموج تا فرابنفش نزدیک را ، هر چند عموما در فرکانسهای ثابت معینی ، در بر می‌‏گیرند.

ایجاد لیزرها برای ناحیه فرابنفش دور موضوع به مراتب مشکلتری است. زیرا در فرکانسهای بالا ‏گسیل خود به خودی و اتلاف از طریق بازتاب به سرعت افزایش می‌یابند.

تا این اواخر استفاده از لیزرها در طیف نمایی به علت عدم قابلیت کوک آنها به فرکانسهای دلخواه ‏، محدود بود و معمولا بطور تصادفی می‌شد از یک منبع با فرکانس ثابت برای تجربه معین استفاده ‏کرد.

طیف نمایی رامان یک استثناء در این مورد است: طول موج تابش فرودی می‌تواند کاملا دلخواه ‏انتخاب شود و شدت زیاد لیزر بطور قابل توجهی مشکلات ناشی از ضعیف بودن خطوط رامان را ‏کاهش می‌دهد.

کاربردهای نور همدوس لیزر

برای سایر شاخه های طیف نمایی توسعه لیزرهای رنگین دورنمای هیجان انگیزی را عرضه می ‏دارد. لیزرهای رنگین در گستره وسیعی از طول موجها نور تاباند، و تقویت در هر طول موج دلخواه ‏از نور مرئی تا فروسرخ را می توان با انتخاب یک رنگ مناسب و جدا کردن نوار موجی مورد نیازاز ‏طریق توری پراش تا تداخل سنج بدست آورد.

از طریق روش دو برابر کردن فرکانس می‌توان گستره طول موج را به ناحیه فرابنفش گسترش داد. ‏با بکار بردن یک لیزر رنگین کوک پذیر به عنوان منبع پایه برای طیف نمایی جذبی می‌توان از یک ‏طیف نگار متعارف صرف نظر کرد.

شدت یک لیزر رنگین را می‌توان به آسانی تا حدی بزرگ کرد که بتواند تجمع هر حالت ‏برانگیخته شده مناسبی را ، که از طریق یک گذار تابشی از حالت اساسی بدست می‌آید، اشباع ‏کند. این بدان معنی است که می‌توان تجمع حالت پایه و حالت برانگیخته شده را واقعا با همدیگر ‏برابر کرد. در این صورت می‌توان اثرهای گوناگونی را در حالت برانگیخته نظیر جذب به حالتی ‏باز هم بالاتر ، فرآیندهای فرو پاشی برخوردی و تابشی و انتقال انرژی برانگیختگی به حالتهای مجاور را مورد بررسی قرار داد.

باید اضافه کرد که لیزرها وسیله‌ای فوق العاده مفید در یک آزمایشگاه طیف نمایی برای کارهای ‏ساده ولی اساسی نظیر تنظیم طیف نگارها ، میزان کردن تداخل سنجها و بدست آوردن شکلهای خطی ، دستگاههای مفیدی هستند.

از لیزرها بطور وسیعی در طیف سنج پلاسما به عنوان وسایل تشخیص برای اندازه گیری ‏مستقیم دما و چگالی الکترونی استفاده می‌شود.‏

منبع : رشد

ماهيت نور

درباره ماهيت نور سه نظريه قالب وجود دارد كه نظريات ديگر زير مجموعه ای از آن ميباشند ؛ نظريه نخست ديدگاه كلاسيك و سنتی نيوتن درباره نور است كه نور را متشكل از ذراتی با جرم و وزنی مشخص بنام فوتون معرفی ميكرد و انتشار نور درامتداد يك خط مستقيم را يكی از دلايل ذره ای بودن آن ميدانست ، ديدگاه دوم نظريه موجی بودن نور است كه پايه های اصلی آن بوسيله يانگ و فرنل پی ريزی شد آنها تلاش ميكردند با اشاره به پديده هايی مانند تداخل و پراش و قطبش نور ثابت كنند كه نور خاصيت موجی دارد ، اما اشكال كار در اين بود كه نور هم خاصيت ذره ای و هم خاصيت موجی بودن را از خود نشان ميداد ، پس موج سوم نور شناخت در قرن بيستم شروع شد ، در اين موج سوم كه انيشتين نيز از طرفدارانش بود ميخواستند ثابت كنند كه نور از بسته های انرژی به نام كوانتوم تشكيل شده است كه دارای خاصيت ذره ای و موجی به صورت توام هستند و جرم و وزن و فركانس دارند .

من با پذيرفتن ديدگاه سوم درباره نور سعی ميكنم آنرا كاملتر نمايم و بخشهای ناگفته اش را روشنتر نمايم، در اين ديدگاه مطابق نظريه مكس پلانك هر كوانتوم نور با انرژی ( e=hv)انتشار می يابد كه –h- يك ثابت جهانی بوده و مقدار آن برابر است با( JS 6/6256×10̄⁻³⁴=h ) و ( v) نيز فركانس كوانتوم نور ميباشد ، مشخص است كه هر چقدر فركانس بيشتر باشد مقدار انرژی كوانتوم نيز بيشتر ميشود ، اين كوانتومها ميتوانند مطابق ديدگاه پلانك با ضرايب مشخصی به الكترونهای اتم برخورد كرده و آنها را به مدارهايی بالاتر صعود بدهند ، از سوی ديگر در ديدگاه موجی نور گفته ميشود كه نور تركيبی از امواج الكتريكی E و مغناطيسی B ميباشد ،در ديدگاه من امواج الكتريكی و مغناطيسی نور كه با سرعت 300000 كيلومتر بر ثانيه حركت ميكنند ،در بازه های زمانی و مكانی مشخص در يكديگر به گونه عمود تداخل ميكنند ، در اين نقاط تداخل امواج كه لحظه ای و گذراست ، ذره يا همان فوتون متولد ميشود ، اما اين ذره ناپايدار است و با حركت امواج EوB ذره ناپديد و از نو در بازه زمانی و مكانی ديگری ظاهر ميشود ، پس نورهمواره در حال تبديل موج به ذره و ذره به موج ميباشد ، اين فوتونهاكه دارای جرم لختی يعنی جرم در حال حركت ميباشند و در سكون وجود ندارند جرمشان قابل اندازه گيری ميباشد و جرم اين فوتونها همان جرم بنيادی جهان است كه مقدار آن ربطی به فركانس نور نيز ندارد در واقع فرمول پلانك ( e=hv) كاملا درست ميباشد ، تنها برداشت ما از آن است كه اشتباه ميباشد ، بر خلاف تصور همگان ما به e=hv))نميتوانيم مفهوم بسته ای بودن و كوانتومی بودن بدهيم و آنرا به صورت ذره تصور كنيم ، زيرا همانطور كه ميدانيم (v=⅟t ) و (t e=h⁄ ) ميشود پس ( e ) به زمان تناوب (t ) نيز بستگی دارد پس ( e=hv) نميتواند يك كوانتوم و يا يك ذره باشد چرا كه يك ذره و يا يك كوانتوم در يك لحظه به الكترون برخورد ميكند و آنرا به مدار بالاتر گسيل ميدارد و نيازی به زمان تناوب (t ) ندارد و اگر الكترون با كوانتوم ( e=hv) ميخواست به مدار بالاتر صعود كند مطابق فرمول (t e=h⁄ ) به يك ثانيه وقت نياز داشت تا انرژی كوانتوم را دريافت كرده و به مدار بالاتر برود و اين با مفهوم بسته ای بودن نور در تضاد است ، در حقيقت آنچه را كه ما ميتوانيم به عنوان يك كوانتوم ثابت در نظر بگيريم (e=h)ميباشد كه يك مفهوم ثابت و جهانی است و آنچه كه الكترون را از مدار خود حركت ميدهد نه ( e=hv) ميباشد و نه (e=h) ، بلكه الكترون برای گسيل به مدار بالاتر نياز به انرژی (e=nhv) دارد كه( n) ميتواند يك عدد درست و يا يك عدد كسری باشد ( ½́∙⅓∙⅔⅕∙⅗ …. ) ، اين مقدار انرژي ( e=nhv) برای گسيل الكترون به مدار بالاتر در مدارهای مختلف اتم تفاوت ميكند و ثابت نيست و الكترون در زمان (t ) به مدار بالاتر جهش پيدا ميكند ، اين زمان بستگی به فركانس موج دارد هر چه فركانس موج بيشتر باشد زمان t ،( زمان گسيل الكترون به مدار بالاتر ) كوتاه تر خواهد بود ، فركانس نور در واقع تعداد فوتونها يی ميباشد كه در يك ثانيه منتشر شده و ميتوانند به الكترون برخورد كنند و آنرا به مدار بالاتر در اتم بفرستند جرم و انرژی همه اين فوتونها در همه امواج گوناگون نوريكسان و ثابت بوده و قابل اندازه گيری ميباشد ، از نگاهی ديگر ميتوانيم بگوئيم كه ( e=hv) هنگامي ميتواند به عنوان يك كوانتوم شناخته شود كه ( v=1) باشد در اين صورت ( e=h) را ميتوانيم به عنوان يك كوانتوم ثابت در نظر بگيريم كه از تر كيب يك ميدان الكتريكی E و يك ميدان مغناطيسیB ( عمود بر هم ) بوجود آمده است ، و به زمان تناوب (t ) نيزبستگی ندارد و لذا ميتوانيم آنرا به عنوان يك ذره و يا بسته انرژی بدون زمان در نظر بگيريم .

( e=h) همانطور كه پلانك آنرا به دست آورده است يك مقدار ثابت و جهانی است و كوچكترين مقدار انرژي شناخته شده جهان ميباشد ، ما ميتوانيم مقادير ديگر انرژی را بر اساس آن و به عنوان مضرب درستی از آن تعيين كنيم ، ، جرم اين كوانتوم ثابت و جهانی ( يا فوتون )كه در حقيقت جرم بنيادی جهان نيز ميباشد مطابق رابطه انيشتين (e=mc²)بدينگونه بدست می آيد :

با فرض: v=1 داريم : e=h پس e=mc²=h

پس جرم يك فوتون كه از تركيب ميدان الكتريكی- Bو E- بدست ميايد و جرم بنيادی جهان نيز ميباشد برابر است با :

M=h⁄c²

kg ⁵⁹ 77 × 10 ⁻7361777 =10¹⁶9×÷ M=6/6256×10̄⁻³⁴

فرضيه مهم يک دانشمند ايرانی درباره ماهيت نور

يک پژوهشگر ايرانی مقيم آمريکا، فرضيه جديدی را در مورد ماهيت نور ارائه کرده که می تواند در صورت اثبات، مفاهيم بنيادی فيزيک را دگرگون سازد.

به گزارش بخش خبر سايت اخبار فن‌آوري اطلاعات ايران، به نقل از بي بي سي، پروفسور شهريار صديق افشار، استاد دانشگاه "روآن" (Rowan) در نيوجرسی، پس از 8 سال تحقيق، توانسته ثابت کند که نور می تواند در هر لحظه به هر دو شکل موجی و ذره ای ديده شود و به اين ترتيب آنچه در فيزيک با نام "تعبير کپنهاگ" خوانده می شود و بر اساس انديشه های نيلز بوهر، فيزيکدان برجسته دانمارکی تعريف شده، دچار تناققض جدی خواهد شد.

بوهر که در سال های ميانی 1920 ميلادی، يکی از مبتکران تئوری کوانتوم بود، بارها و بارها با آلبرت اينشتين فيزيکدان که به جهت ارائه فرضيه الکترونيکی نوری جايزه نوبل گرفت، بر سر تئوری کوانتوم به بحث پرداخت.

نيلز بوهر معتقد بود که ذره ای يا موجی بودن نور، بستگی به سيستم آزمايش دارد ولی هيچگاه در آن واحد، هر دو ديده نخواهد شد و اساس مجادله او با اينشتين بر اين مبنا بود.

اينشتين که از تئوری کوانتوم ناخشنود بود، می خواست ثابت کند که فيزيک کوانتوم غلط است اما هيچگاه نتوانست ادعای خود را ثابت کند.

اکنون بر اساس مطالعات پرفسود افشار که پنجشنبه 22 ژوئيه در مجله علمی "نيو ساينتيست" New Scientist چاپ لندن، منتشر شده، بخشی از آن تئوری بوهر رد خواهد شد.

پروفسور افشار فارغ التحصيل دانشگاه هاروارد آمريکاست و نتايج تحقيقات خود را در اين دانشگاه نيز ارائه کرده است .

ابداع ماده اي براي توليد نور نامرئي در تاريكي

محققان دانشگاه جورجيا موفق به ابداع ماده اي نورزا شده اند كه پس از چند ثانيه جذب نور مي تواند براي مدتي طولاني از خود نور نامرئي ساطع كند.

استفاده از ابزارهاي "درخشان در تاريكي" كه پس از دريافت نور خورشيد از خود نور مرئي مي تابانند، به اندازه ساعتهاي مچي رايج بوده و معمول به شمار مي رود. اما اين ابزارها در زماني كه فرد بخواهد نقطه اي را روشن كند اما ديده نشود، كاربردي ندارد، به ويژه در مناطق جنگي استفاده از چنين ابزاري مي تواند جان سربازان را به خطر بياندازد.

در چنين شرايطي ابزاري كه بتواند نور نامرئي ايجاد كند مي تواند بسيار كاربردي باشد، ابزاري كه محققان دانشگاه جورجيا موفق به ابداع آن شده اند. اين محققان موفق به ابداع ماده اي شده اند كه مي تواند پس از يك دقيقه نورگيري در برابر خورشيد براي مدتي طولاني از خود نور فروسرخ ساطع كند و اين نور را تنها مي توان با كمك عينكهاي ديد در شب مشاهده كرد.

نورهاي مرئي فسفري از سال 1996 مورد استفاده انسانها قرار گرفته اند و امروزه براي ايجاد نورهاي رنگي تركيبات شيميايي متفاوتي وجود دارند. اين تركيبات در علائم رانندگي، ايمني، نمايشگرها و ديگر تجهيزات به كار گرفته مي شوند و ساعتها پس از دريافت نور خورشيد مي توانند در تاريكي از خود نور ساطع كنند.

اكنون محققان دانشگاه جورجيا با استفاده از يون كروم سه ظرفيتي موفق به ابداع اولين نمونه از نور فسفري قابل تنظيم نزديك به فروسرخ شده اند. الكترونهاي اين ماده در برابر نور فعال شده و به سطح بالاتري از انرژي مي روند و سپس دوباره به سطح انرژي اوليه خود سقوط مي كنند.

اين از دست دادن انرژي به شكل پرتوهاي نوري در طول موج نزديك به فروسرخ خود را نمايان مي سازند اما از آنجايي كه اين پرتوها از دوام بالايي برخوردار نبودند، دانشمندان براي حفظ آن چاره اي انديشيدند.

محققان از تركيبي از زينك و ماده اي آلي به نام "لانتانوم گالوژرمانات" كه يونهاي كروم سه ظرفيتي را در خود داشتند براي به دام انداختن انرژي آزاد شده از الكترونها و بهره برداري طولاني تر از نور ايجاد شده استفاده كردند. با اين كار ابتدا شدت تابش پرتوهاي نوري به سرعت كاهش يافت اما اين فرايند به تدريج كند شد و در مقابل سرعت از بين رفتن نور نيز كاهش پيدا كرد.

در حرارت اتاق اين انرژي ذخيره شده به صورت تدريجي آزاد شده و خود را به شكل نور مداوم فروسرخ نمايش مي دهد كه مي تواند براي دو هفته دوام داشته باشد.

محققان اين ابداع جديد را در زير نور خورشيد، نور فيلتر شده خورشيد و نور فلورسنت آزموده و دريافتند تركيب جديد تنها با دريافت چند ثانيه نور طبيعي حتي در يك روز ابري مي تواند براي مدتي طولاني نوردهي كند.

بر اساس گزارش پاپ ساينس، اين ماده به شكل مايع نيز مي تواند كاربردي باشد براي مثال مي توان از آن در ابزارهاي ويژه عمليات اعماق دريا استفاده كرد.

همچنين مي توان از اين تركيب جديد در ساخت سلولهاي خورشيدي با كارايي بالاتر، نانوذراتي با توانايي اتصال به سلولهاي سرطاني، و يا رنگهاي فروسرخي كه تنها با كمك دوربينهاي ويژه قابل مشاهده خواهند بود، استفاده كرد.

غيرممكني كه بالاخره ممكن شد: توليد نور از خلأ

دانشمندان چالمرز توانستند با موفقيت از خلأ، نور ايجاد كرده و اثري كه 40 سال پيش پيش‌بيني شده بود را مشاهده كنند.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، دانشمندان در يك آزمايش نوآورانه توانستند تعدادي از فوتون‌ها كه به طور مداوم در خلأ، ظاهر و ناپديد مي‌شدند را به تله بيندازند.

اين پژوهش كه در مجله نيچر منتشر شده، بر اساس يكي از دور از انتظارترين و مهمترين اصول مكانيك كوانتوم بوده كه طبق آن، خلأ به هيچ وجه خالي و پوچ نيست. در حقيقت، خلأ مملو از ذرات مختلف بوده كه دائما در هستي و نيستي نوسان دارند. اين ذرات ظاهر شده، براي يك لحظه كوتاه وجود داشته و دوباره ناپديد مي‌شوند. از آنجايي كه موجوديت اين ذرات بسيار سريع است، معمولا با عنوان ذرات مجازي از آنها ياد مي‌شود.

اين دانشمندان توانستند فوتون‌ها را از حالت مجازي آنها خارج كرده و به فوتون واقعي و نور قابل اندازه‌گيري، تبديل كنند.

در سال 1970 يك فيزيكدان اين رخداد را در صورتي پيش‌بيني كرده بود كه فوتونهاي مجازي از يك آينه كه به سرعت نور حركت مي‌كند، بيرون بجهند. اين پديده كه تاثير ديناميكي كاسيمير ناميده مي‌شود، اكنون براي اولين بار توسط دانشمندان چاملرز مشاهده شده است.

از آنجايي كه حركت يك آينه با سرعت نور ممكن نيست، دانشمندان از شيوه ديگري استفاده كردند كه در آن به جاي تغيير فاصله فيزيكي تا آينه، فاصله الكتريكي تا يك مدار كوتاه الكتريكي كه نقش آينه را براي ريزامواج ايفا مي‌كند، تغيير كرد.

اين آينه از يك مؤلفه فيزيك الكترونيك موسوم به دستگاه تداخل كوانتومي ابر رسانا (SQUID) تشكيل شده كه از حساسيت بالايي در برابر ميدانهاي مغناطيسي برخوردار است. با ميلياردها بار تغيير جهت ميدان‌مغناطيسي در ثانيه، دانشمندان توانستند اين آينه را با سرعت نزديك به 25 درصد سرعت نور بلرزانند.

از جمله دستاوردهاي اين آزمايش مي‌توان به افزايش درك انسان از نوسانات خلأ اشاره كرد كه به باور دانشمندان با انرژي تاريك كه در انبساط شتابدار جهان نقش دارد، در ارتباط است.

منبع: ايسنا