تبلیغات
فیزیک - اشعه ایكس
 
فیزیک
 
 
پنجشنبه 23 آذر 1391 :: نویسنده : محمد حسین اصغری


اشعه ایكس، شكلی دیگر از نورWilhelm Roentgen

در سال 1895 یك فیزیكدان آلمانی به نام ویلهِلم روئنتگن شكل جدیدی از پرتو را كشف نمود.وی آن را اشعه‌ی ایكس نامید كه برناشناخته بودن آن تاكید ورزد.این پرتوی اسرار آمیز قابلیت عبور از بسیاری مواد كه نور مرئی را جذب می كنند٬ داشت. همچنین اشعه‌ی ایكس قدرت جداسازی الكترون‌های آزاد اتم را دارد. بیش از سال ها٬ این خصوصیات استثنایی٬ اشعه‌ی ایكس را در بسیاری از زمینه ها مانند پزشكی و تحقیقات در مورد طبیعت اتم مؤثر ساخت. سرانجام اشعه‌ی ایكس به عنوان شكل دیگری از نور معرفی شد .

نور٬ حاصل از جهش ها ٬ ارتعاشات و بی نظمی كل ذرات می‌باشد.نور مانند یك توله سگ سرزنده است كه نمی‌تواند ساكن باشد.صندلی كه شما روی آن نشسته‌اید در نگاه و احساس غیر متحرك به نظر می رسد.اما اگر شما بتوانید از دید اتمی به آن نگاه كنید خواهید دید كه اتم ها و مولكول ها در حال ارتعاشند.صدها ترلیون مرتبه در ثانیه ارتعاش به هم برخورد می‌كنند. در حالیكه سرعت به دور گشتن الكترون 25000مایل در ساعت است.وقتی ذرات باردار برخورد می‌كنند بر اثر تغییرات ناگهانی حركتشان یك بسته انرژی تولید می‌كنند كه فوتون نامیده می‌شوند. فوتون ها با سزعت نور دور می‌شوند.در واقع آن ها نور یا امواج الكترومغناطیس هستند برای شروع یك استفاده فنی.

تا این زمان الكترون‌های باردار تنها ذره‌های شناخته شده هستند كه دارای بیشترین ناآرامی هستند و بنابراین عامل تولید بسیاری از فوتون‌های جهان می‌باشد.

اشعه X می تواند به واسطه برخورد بین یك الكترون و یك پروتون پر سرعت تولید شود.


اشعه ایكس، شكلی دیگر از نور

نور می‌تواند شكل‌های مختلفی داشته باشد.امواج رادیویی ٬ امواج میكرو ٬ فروسرخ٬مرئی٬بسیار درخشان ٬اشعه‌ی ایكس و امواج گاما شكل‌های مختلف نور هستند. امواج رادیویی از فوتون های كم انرژی ساخته شده‌اند.فوتون‌های بصری تنها فوتون‌هایی هستند كه به وسیله چشم دیده می‌شوند.این پرتوها میلیون‌ها بار از پرتوهای رادیویی معمولی پر انرژی تر هستند.انرژی پرتوهای ایكس صد تا هزار برابر بیشتر از فوتون‌های مرئی می‌باشند.سرعت ذرات هنگامی كه برخورد یا ارتعاش می‌كنند یك محدوده را در انرژی فوتون‌ها به وجود می‌آورند. هم چنین سرعت ٬ یك معیار اندازگیری دما نیز می‌باشد.(در یك روز گرم ذرات موجود در هوا نسبت به یك روز سرد سریعتر حركت می‌كند.)

دماهای خیلی پایین (صدها درجه زیر صفر سلسیویس) تولید امواج رادیویی با انرژی كم و فوتون های امواج میكرو می نماید٬ در حالیكه بدن سرد ما (در حدود 30 درجه سلسیوس)تولید امواج مادون قرمز می كند.دماهای خیلی بالا (میلیون ها درجه سلسیوس)اشعه‌ی ایكس تولید می‌كند.

گستره امواج الكترومغناطیس:طول موج  پرتوهای تولید شده به وسیله یك جرم معمولا مربوط به دماست.

هم چین خود فوتونها می‌توانند با الكترون‌ها برخورد كنند.اگر الكترون ها بیشتر از فوتون ها انرژی داشته باشند٬ برخور می‌تواند انرژی فوتون‌ها را افزایش دهد.در این صورت فوتون‌ها با انرژی پایین می‌توانند به فوتون ها با انرژی بالا تبدیل شوند.این فرایندپراكندگی كامپتون(Compton scattering )خوانده می شود. كه در مورد سیاهچاله ها٬جایی كه ماده چگال می شودو درجه حرارت میلیونی وجود دارد٬این پدیده اهمیت می یابد.فوتونهای جمع آوری شده در فضا توسط تلسكوپ اشعه ایكس ٬ لكه های  تاریك را آشكار میسازد.مناطقی كه در آن ٬ذرات به واسطه انفجارهای عظیم یا میدان گرانشی شدید٬به دماهای بالا برانگیخته میشوند یا انرژی كسب می كنند.

بازگشت پراكنده كامپتونی

این شرایط در كجا وجود دارد؟

در یك تغییر شگفت آور مكان٬ در دامنه‌ای به وسعت فضای وسیع بین كهكشان‌ها تا دنیای فروریخته و حیرت انگیز ستاره‌های نوترونی یا سیاهچاله‌ها.

خطوط نشری و جزبی:

وقتی یك الكترون آزادبه وسیله میدان الكتریكی یك پروتون یا یك اتم باردار(یون)شتاب داده می‌شود فوتون های ساطع شده می‌تواند یك دامنه گسترده از انرژی را بوجود آورند.انرژی‌ها وابسته به سرعت حركت الكترون‌ها و میزانی كه شتاب به آن‌ها داده شده است می‌باشند.انرژی فوتون های تولید شده تحت این فرایند طیف پیوسته خوانده می‌شود و می‌تواند به صورت یك منحنی پیوسته ترسیم شود.در مقایسه٬ اگر الكترون در حال گردش به دور هسته یك اتم خنثی یا باردار باشد٬طیف به صورت یك سری رأس های نوك تیز یا خطوط در می آید و این به خاطر تطابق گردش الكترون ها در اتم با نظریه كوانتم است.این گردش ها٬ یا بطور دقیق تر٬این سطوح انرژی ٬به واسطه مقدار انرژی كه دارند مجزا می شوند ٬درست همانند جدا شدن پله ها به واسطه بلندیشان .همان طور كه شما نمی توانید در موقیتی مابین گام های پله ای گامی بردارید ٬الكترون در اتم نمی تواند بین دو سطح انرژی قرار بگیرد.اتم برای هر عنصری مثل اكسیژن ٬كربن و ... سطح انرژی منحصر به خود دارد.

طیف NGC4151 منتقل شده با انرژی بالا توسط چندرا 

مطالعه دقیق انرژی فوتون های ساطع یا جذب شده به وسیله ذرات یك اتم یك طرح كلی را برای  حالت انرژی  آن اتم ارائه می دهد.با دانستن این طرح كلی و گسترده انرژی ستاره شناسان قادرند در امواج ساطعه از ستارگان و گازها ٬به محاسبه مقدار هر عنصر اقدام كنند .در این صورت ستاره شناسان می توانند تعیین كنند كه ستاره ها بیشتر از هیدروژن با مخلوطی از هلیم و همچنین عناصر سنگین تر مانند كربن٬نیتروژن و اكسیژن و مانند ان تشكیل شده اند.

به طور طبیعی الكترون در اتم در پایین ترین سطح انرژی(در پایین پله ها)قرار دارد.اما اگر اتم در اثر برخورد با یك الكترون آزاد یا یك اتم دیگر یا یك فوتون برانگیخته شود٬ پایین ترین سطح انرژی اشغال نخواهد شد.

انتشار اتمی

یكی از الكترون ها چرخنده به سرعت به این سطح می جهد و در بازگشت٬ انرژی در فرم فوتون مخصوص به آن سطح انرژی آزاد می كند. این فوتون خطوط گسیلش یك طیف را بالا می برد.یك گاز داغ متشكل از اتم ها یك طیف مركب از خطوط گسیلش را بیرون می برد كه این طیف بر اساس عناصر موجود در گاز می باشد.فرایندی عكس این هم می تواند رخ دهد .اگر جریانی از فوتون ها به یك گاز برخورد كند ٬آن دسته از فوتونهایی كه انرژیشان با انرژی اتم های موجود در گاز مطابقت می كند٬توسط گاز جذب می شود. این فرایند سری خطوط جذبی گاز را افزایش می دهد.

پرتوهای سیكلوترن(Synchrotron)

سوپرنوا٬اما این كل داستان نیست. اشعه‌ی ایكس می تواند تحت شرایط دیگر نیز به وجود آید. زمانی كه فیزیكدانان با اولین ذرات الكترونی كار می كردند٬ كشف نمودند كه الكترون ها بدون هیچ گونه برخورد می توانند فوتون تولید كنند. این امكان وجود داشت زیرا میدان مغناطیسی در شتاب دهنده ها باعث حركت سریع الكترون در یك مارپیچ تحت نیروی خطوط میدان مغناطیسی می شد. به این فرایند پرتوهای سیكلوترن گفته می شد. این ذرات كیهانی مانند الكترون ها می توانند به واسطه میدان های الكتریكی و مغناطیسی با سرعت هایی بالا٬ نزدیك به سرعت نور٬ شتاب بگیرند. این ذرات با انرژی بالا می توانند فوتون های سیكلوترن با طول موجی بیشتر از امواج رادیویی و انرژی مابین اشعه x و گاما تولید كند.

پرتوهای سیكلوترن :الكترون های در حال حركت در میدان مغناطیسی فوتون ها را ساطع می كنند 

پرتوهای سیكلوترن ساطع شده از منابع كیهانی دارای یك طیف گسترده یا فوتون های پراكنده همراه با طیف انرژی هستند. انرژی این پرتو٬ با سرعت كمتری نسبت به یك طیف ساطع شده از گاز داغ نزول می شود. وقتی پرتوی سیكلوترن در پس مانده های ابرنواخترها٬ جت های كیهانی یا منابع دیگر مشاهده می شوند٬ اطلاعاتی در مورد انرژی بالای الكترون ها و میدان مغناطیسی موجود به دست می آید.






نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


پنجشنبه 16 شهریور 1396 08:27 ق.ظ
I do accept as true with all the concepts you've introduced for your post.

They are really convincing and can definitely work.

Nonetheless, the posts are very quick for starters.
May you please prolong them a little from next time?
Thank you for the post.
سه شنبه 17 مرداد 1396 09:01 ق.ظ
Asking questions are genuinely nice thing if you are not understanding something totally, except this paragraph provides fastidious understanding even.
دوشنبه 16 مرداد 1396 04:15 ق.ظ
Remarkable! Its really remarkable paragraph, I have got much clear idea
concerning from this post.
دوشنبه 16 مرداد 1396 12:12 ق.ظ
Hey! I just wanted to ask if you ever have any trouble with hackers?
My last blog (wordpress) was hacked and I ended up losing several weeks of hard work due to
no back up. Do you have any solutions to prevent hackers?
جمعه 13 مرداد 1396 08:57 ب.ظ
I'm really enjoying the design and layout of your website.

It's a very easy on the eyes which makes
it much more enjoyable for me to come here and visit more often. Did you hire out a developer to create your theme?

Excellent work!
دوشنبه 9 مرداد 1396 09:46 ب.ظ
Hello, i read your blog from time to time and i own a similar one and i was just wondering if you get a lot of spam remarks?
If so how do you protect against it, any plugin or anything you can recommend?
I get so much lately it's driving me mad so any assistance is
very much appreciated.
شنبه 7 مرداد 1396 08:34 ق.ظ
Pretty! This has been an extremely wonderful post. Thank you for providing
these details.
یکشنبه 24 اردیبهشت 1396 11:13 ب.ظ
With havin so much content do you ever run into any problems of plagorism or copyright infringement?
My site has a lot of unique content I've either written myself or
outsourced but it looks like a lot of it is
popping it up all over the internet without my permission. Do you know any methods
to help prevent content from being stolen? I'd certainly appreciate it.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : محمد حسین اصغری
جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :