دانلود مقاله علم فیزیک

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می‌کند. مفاهیم بنیادی پدیده‌های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می‌شوند. این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می‌شوند، بطوری که قوانین فیزیک و روابط ریاضی باهم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دوتایی قادرند کلیه پدیده‌های فیزیکی را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک

 از روزگاران باستان مردم سعی می‌کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که: چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ ، چرا برخی مواد سنگینترند؟ و ... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود. قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می‌شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می‌گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند.

 در برابر سؤالاتی که پیش می‌آمد گاه خرافاتی درست می‌کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می‌شد که بیشتر آنها نادرست بود. این تئوریها اغلب برگرفته از عبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی‌شدند و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می‌شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی به نظر می‌رسید.

جهان به دو قسمت تقسیم می‌شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان. مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز «فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر «فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند «فیزیک» ، « آسمان» ، « آثار جوی» ، « مکانیک» ، « کون و فساد» و حتی«مابعدالطبیعه» دیده می‌شد.  

تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین بار به منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود (قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند. بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روز به روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده‌تر شد، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیعترین ابعاد نجومی را شامل می‌شود. اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می‌باشد. نقش فیزیک در زندگی هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بی‌سواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می‌کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و ... نمونه‌هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می‌باشند.

 پدیده‌های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و ... همه با فیزیک توجیه می‌شوند. برنامه‌های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و ... با کمک فیزیک مخابره می‌شوند. با این نمونه‌های ساده می‌توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می‌شود.

فیزیک و سایر علوم

 فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتمها را توصیف می‌کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و ... . فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و ... نیز کاربرد فراوان دارد. 

اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک در سایر علوم و رشته‌ها را نمایان می‌کند. علاوه برآن استفاده روز افزون از اشعه لیزر در جراحیها و دندانپزشکی ، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و ... نمونه‌هایی از کاربردهای بی‌شمار فیزیک در علوم دیگر می‌باشند.

تلسکوپ

همه علاقمندان به دنیای شگفت انگیز ستاره شناسی می خواهند تلسکوپی داشته باشند و با آن به کاوش زیبایی های آسمان شب بپردازند. ولی در هنگام خرید تلسکوپ، دوربین دوچشمی و یا هر وسیله درشتنما، تردیدها و دودلی ها کار خرید را دشوار می کند، کدام تلسکوپ را بخرم؟ برای خرید تلسکوپ نباید عجله کرد و نجوم را حتماً نباید با تلسکوپ شروع کرد ولی شما که مطالعه کافی کرده اید و حالا نیاز داشتن تلسکوپ را حس می کنید حتماً این مقاله را با دقت بخوانید.

بزرگنمایی واقعی تلسکوپ چقدر است؟

 گول شعارهای تبلیغاتی را درباره بزرگنمایی تلسکوپ نخورید. در بعضی از این تبلیغات می نویسند: با بزرگنمایی بیش از 500 برابر!!! و بدین وسیله می خواهند وانمود کنند هر چه قدرت بزرگنمایی تلسکوپ بیشتر باشد، آن تلسکوپ بهتر است. اما این قضیه حقیقت ندارد. برعکس، از نظر متخصصین بزرگنمایی مهمترین خصوصیت یک تلسکوپ نیست. به طور نظری، تلسکوپ ها را می توان طوری ساخت که بزرگنمایی بسیار زیادی داشته باشند! اما برای بدست آوردن بیشترین بزرگنمایی تلسکوپ باید این نکته را در نظر داشت که تصویر بدست آمده باید واضح و از کیفیتی قابل قبول برخوردار باشد. این در صورتی است که به ازای هر 5/2 سانتی متر قطر شیئی تلسکوپ نباید بیش از 50 برابر بزرگنمایی به دست آورد. پس بهترین بزرگنمایی قابل قبول برای یک تلسکوپ 3 اینچی (75 میلیمتری) 150 برابر است. استفاده از بزرگنمایی های بیشتر (استفاده از چشمی های با فاصله کانونی کم) تصویری نا واضح و مات به دست خواهد داد.

بزرگنمایی تلسکوپ عبارت است از نسبت فاصله کانونی شیئی به چشمی:

 فاصله کانونی شیئی / فاصله کانونی چشمیm =

 مشخصه اصلی یک تلسکوپ چیست؟

مشخصه اصلی یک تلسکوپ گشودگی (قطر عدسی یا آینه اصلی) آن است. هرچه قطر گشودگی تلسکوپ بیشتر باشد نور بیشتری را جمع آوری می کند و تصویر واضح و روشنتری به دست می دهد. در این صورت می توان اجرام کم نوری مثل سحابی ها و کهکشان ها را دید.

توان جمع آوری نور، با مجذور قطر عدسی متناسب است. قطر مردمک چشم در هنگام شب تقریباً 6 میلیمتر است. پس تلسکوپی با قطر 24 میلی متر (4 برابر قطر چشم)، 16=42 بار بیشتر از چشم نور جمع آوری می کند. تلسکوپ 48 میلی متری، 64 بار بیش ازچشم نور جمع می کند و...

توان تفکیک، یعنی اینکه تلسکوپ جزئیات جرم مورد رصد را چقدر تفکیک می کند. در نور زرد-سبز (میانه طیف مرئی)، توان تفکیک بر حسب ثانیه قوس از رابطه زیر حساب می شود:

عدد  5/12 تقسیم بر قطر شیئی = توان تفکیک (a)

 نسبت کانونی یا عدد f عبارت است از : فاصله کانونی / قطرعدسی

 کدام تلسکوپ، شکستی، بازتابی یا اشمیت-کاسگرن؟

 معمولا" تلسکوپ ها را به دو نوع اصلی شکستی و بازتابی تقسیم می کنند. در تلسکوپ شکستی از یک عدسی برای جمع آوری و کانونی کردن نور استفاده می شود. در تلسکوپ بازتابی یک آینه مقعر نور را کانونی می کند. هر دو برای رصد مناسبند. اما هر کدام مزایایی خاص دارند. تلسکوپ های بازتابی اغلب گشودگی زیاد دارند، اما نسبتاً ارزان هستند. (قیمت یک بازتابی 4 اینچی و یا 100 میلی متری تقریباً 200 تا 300 هزار تومان است در حالی که بهای یک شکستی با همین قطر حدود 400 تا 500 هزار تومان است !)

با وجود این تلسکوپ های شکستی معمولاً تصاویری واضح تر نسبت به تلسکوپ های بازتابی به دست می دهند. منجمان آماتوری که می خواهند جزئیات سطح سیارات را نگاه کنند از تسلکوپ شکستی، و آنهایی که می خواهند به اجرام کم نور مثل سحابی ها و کهکشان ها نگاه کنند از تلسکوپ بازتابی استفاده کنند.

 نوع سومی هم از تلسکوپ ها به بازار آمده است که تقریباً ترکیبی از این دو نوه به نام کاتادیوپتریک که در آنها از آینه مقعر به عنوان شیئی و از یک عدسی تصحیح کننده در جلوی لوله تلسکوپ استفاده می شود. به این نوع تلسکوپ اشمیت-کاسگرن هم گفته می شود. حسن این نوع تلسکوپ ها در آن است که معمولاً طول لوله تلسکوپ کمتر است و عدسی ابتدای لوله نقش تصحیح کننده پرتوهای نور را دارد. این مدل ها هم محسنات تلسکوپ های بازتابی و هم شکستی را دارا است و حجم کم آنها حمل و نقل شان را ساده می کند. اما قیمت آنها کمی گران است. دو تولید کننده عمده این تلسکوپ ها، شرکت Celestron و دیگری Meade است. تلسکوپ های شرکت Celestron از نظر اپتیکی از شرکت Meade پیشی گرفته است. اما شرکت Meade در بخش الکترونیکی تلسکوپ از مرغوبیت بیشتری برخوردار است.

 تلسکوپ بزرگ بهتر است یا کوچک؟

 این حقیقت دارد که تلسکوپ بزرگتر جزئیات بیشتر و اجرام کم نورتر را بهتر نشان می دهند بسیاری را به این باور می کشانند، که تلسکوپ های کوچک ارزش خریدن ندارند. اما حتی یک تلسکوپ شکستی 60 میلیمتری می تواند با نشان دادن اجرام زیادی شما را سال ها سرگرم و مجذوب کند.

 بسیاری از علاقمندان به ستاره شناسی؛ همین تلسکوپ های کوچک را برای همیشه نگه می دارند. اگر چه داشتن یک تلسکوپ بزرگ در تخیل همه ما خانه کرده و آدم را هیجان زده می کند، اما داشتن تلسکوپ های بزرگ دردسر هم دارد. برای حمل به حیاط، پشت بام، یا اتوموبیل یا هنگام نصب این تلسکوپ ها، دردسرشان آشکار می شود. بهترین تلسکوپ بزرگترین تلسکوپ نیست. بهترین تلسکوپ، تلسکوپی است که همیشه بتوانید از آن استفاده کنید. حمل و استفاده آسان، معیارهای اصلی برای استفاده از تلسکوپی است که می خواهید از آن با لذت رصد کنید.

دوربین های تک چشمی یا دو چشمی به درد رصد های نجومی می خورند یا نه؟

 دوربین های تک یا دوچشمی که اغلب مورد استفاده شکارچیان است یکی از راحت ترین، با صرفه ترین و شاد واجب ترین وسیله ای است که حداقل برای شروع یادگیری منظره آسمان و صورفلکی به کار می آید. این دوربین ها میدان دید وسیعی دارند. البته عیب عمده این دوربین ها بزرگنمایی ثابت آن ها است، چون چشمی آن ها قابل تعویض نیست. عیب عمده دیگر این دسته از دوربین ها مشکل استقرار آن ها است. اغلب دوربین های تک چشمی روس سه پایه نصب نمی شوند و نگه داشتن دوربین های دو چشمی دردسرهای فراوان دارد. به رغم میدان دید زیاد این دوربین ها، حتی با وجود ساخت پایه ای برای رفع اشکال استقرار آن ها، هنوز مشکل ردیابی اجرام باقی است. با همه این ها، هنوز دوربین های تک چشمی و دوچشمی یکی از ابزارهای لازم برای هر اخترشناس حرفه ای و آماتور است و تازه، عیوب آن به قیمت کم شان می ارزد.

استقرار سمت ارتفاعی بهتر است یا استوایی؟

 پایه های سمت-ارتفاعی، درست مانند پایه های دروبین عکاسی فقط به بالا و پایین و چپ و راست حرکت می کنند و از این رو لوله تلسکوپ فقط در همین جهات حرکت خواهد کرد. بهترین نوع از پایه های سمت-ارتفاعی، آنهایی هستند که پیچ حرکت آرام دارند که به درد دنبال کردن جرم مورد نظر می خورند (البته فقط در جهت های گفته شده). با وجود این، پایه های سمت-ارتقاعی نمی توانند ستاره ها را در حرکت قوسی شان دنبال کند.

پایه های استوایی پیچیده ترند و برخلاف سمت ارتفاعی می توانند ستاره ها را بدون دردسر، در مسیرشات از شرق به غرب دنبال کنند. اگر تلسکوپ موتوری هم برای ردیابی داشته باشد. این کار را به صورت خودکار انجام می دهد. داشتن موتور ردیاب، کمک بسیار بزرگی است، چون مثلاً هنگام استفاده از بزرگنمایی 100 یا بیشتر، میدان دید تلسکوپ کاهش می یابد و در کمتر از 40-50 ثانیه جرم مورد نظر از میدان دید خارج می شود.

تنظیم های مجدد و قراردادن جرم مورد نظر در مرکز میدان دید کاری است خسته کننده و از طرفی هر بار هنگام تنظیم، امکان لرزش تلسکوپ و در نتیجه ابهام تصویر هم وجود دارد.

بهترین فاصله کانونی برای تلسکوپ ها کدام است؟

 فاصله کانونی تلسکوپ و اینکه این فاصله چقدر باید باشد، مهمترین مشخصه تلسکوپ نیست. تلسکوپ های با فاصله کانونی کم (400 تا 700 میلیمتر) بزرگنمایی کم و میدان دید زیاد دارند. در عوض فاصله کانونی زیاد (1300 تا 3000 میلیمتر) بزرگنمایی زیاد و میدان دید کمی دارند. به همین دلیل، تلسکوپ های با بزرگنمایی کم را برای مشاهده اجرام کم نور و معمولاً کهکشان خودمان استفاده می کنند و تلسکوپ های با بزرگنمایی زیاد را بیشتر برای مشاهده سیارات انتخاب می کنند.

تلسکوپ

خیلی ها فکر می کنند که گالیله تلسکوپ را اختراع کرده است اما واقعیت این است که یک عینک ساز هلندی اول دوربین را ساخت. در واقع گالیله اولین کسی بود که در ایتالیا ساختن دوربین را یاد گرفت و با ان به آسمان نگاه کرد. برای این کار هم از پادشاه و کلیسا و ... هدیه گرفت و یک مستمری بسیار زیاد سالیانه هم بهش اختصاص دادند. باز هم بر خلاف تصور خیلی ها ، دوربینی که گالیله با اون کار می کرد از دو عدسی محدب (یکی شیئی و یکی چشمی ) ساخته نشده بود بلکه عدسی شیئی - جلوییه - محدب بود و عقبیه یا شیئی، مقعر بود که باعث می شد تصویر تشکیل بشود و جلوتر از جایی که هست دیده شود. دوربینهای کوچولوی قدیمی ای که ممکنه شما هم داشته باشین، همینطوری هستند.

به این تلسکوپ هایی که از دو عدسی محدب استفاده میکنند "شکستی" یا "انکساری" می گویند. یعنی نور را می شکنند (در سرعتش تغییر ایجاد می کند) و با این کار نور را کانونی می کنند. تلسکوپ در واقع وسیله ای است که به خاطر جمع آوری نور بیشتر (نسبت به چشم انسان) اهمیت دارد نه به دلیل بزرگنمایی. در واقع چشم انسان کمتر از یک سانتیمتر مربع برای جذب نور (درواقع عصبهای حسی برای احساس نور) دارد. پس اگه قطر شیئی تلسکوپی مثلا 10 سانتیمتر باشد، بیشتر از سی برابر چشم آدم نور جذب می کند. این باعث می شود که اجرام خیلی کم نورتر هم دیده شوند.