مقاله در مورد فیزیک ، تحقیق در مورد ، تحقیق دانشجویی ، انواع مقالات دانشجويي ، دانشجوی ، دانش آموزي

فیزیک و تاریخچه فیزیک

ماقبل تاریخ
همانطور که متقدمین از روی تجربه و امتحان به خواص باطنی پاره‌ای از اجسام بی‌پرده و از ترکیب مواد به وسایل مختلف (تشویه، تکلیس، تقطیر و غیره) مواد شیمیائی بدست آورده و برای علمای شیمی جدید مایه‌ای درست کرده‌اند، همینطور هم تحقیق در خواص فیزیکی اجسام از مسائل تازه نیست و از قدیم الایام انسان درصدد کشف آنها بوده و از توجه به تغییرات و خواص ظاهری به بعضی اصول و قواعد فیزیکی پی برده و فیزیک جدید در حقیقت مولود توجهات و تحقیقات متقدمین می‌باشد.
مثلاً‌ تالس که قدیمی‌ترین و معروفترین حکمای سبعه است و تقریباً در شش قرن قبل از میلاد می‌زیسته محقق ساخت که از مالش کهربا خاصیتی در آن به ظهور می‌رسد که اجسام سبک را جذب می‌کند، همچنین فیثاغورث حکیم و ریاضی‌دان معروف یونانی و شاگردهایش به پاره‌ای مسائل و قضایای صوت پی برده بودند. (این دانشمند اول کسی است که زمین را متحرک می‌دانست).
ارسطو نیز در چهار قرن قبل از میلاد تئوریهای دقیقی در باب کائنات الجو (از قبیل جرثقیل، منجنق، میزان‌الغلظة و پیچ (پیچ ارشمیدس Vis sans pin) را اختراع نموده.
البته موضوع محاصرة سیراکوز را به توسط رومیان و سه سال مقاومت اهالی آن شهر را به وسیله نقشه‌های ارشمیدس اغلب در تاریخ دیده‌ایم. گویند یکی از وسایلی که ارشمیدس برای دفاع از وطن خود بکار می‌برد این بود که به وسیله آئینه‌های مقعر اشعه آفتاب را جمع کرده به جانب کشتیهای دشمن منعکس می‌ساخت وبدین‌وسیله آنها را آتش می‌زد.
همچنین قانونی را که راجع به «اجسام مرتمسة در مایعات» وضع کرده از قوانینی است که به وسیلة اتفاق غریبی به کشف آن نائل شده است:
هیرن پادشاه سیراکوز به زرگری دستور داده بود که تاجی از طلای خالص برای او بسازد، زرگر در ساختن تاجی تقلب کرده مقداری نقره با آن ممزوج کرده و نزد هیرن بود. اتفاقاً پادشاه به زرگر ظنین شد و برای اطمینان خاطر خود ارشمیدس را بطلبید و او را مأمور تحقیق خلوص یا عدم خلوص تاج نمود. ارشمیدس مدتها در این باب فکر می‌کرد ولی راه‌حلی به نظرش نمی‌رسید تا روزی که به حمام رفته بود در خزینه آب احساس کرد که دست‌ها و پاهایش سبکتر به نظرش می‌آید.
این مسئله کوچک روزنة امیدی برای او پیدا و بدین‌وسیله به کشف حقیقت بزرگی نایل گردید. معروف است که در اثر حالت غیرطبیعی که از اکتشاف مزبور برای ارشمیدس دست داده بود با همان حال برهنگی از حمام خارج و دوان دوان به جانب خانه سلطان روان گردید و فریاد می‌زد: Eureka! Eureka یعنی یافتم، یافتم . در واقع هم وسیله کشف تقلب زرگر را از روی کشف قانون کلی «تعیین وزن خالص مخصوص اجسام نسبت به آب» پیدا کرده بود.
قانونی را که ارشمیدس به وسیلة فوق موفق به کشف آن گردیده موسوم به D’Archimede Principle و به قرار ذیل می‌باشد:
بر کلیه اجسام مرتمسه در سیال (مایعات و گازها) فشاری از تحت به فوق وارد می‌آید که مقدار آن مساوی است با وزن سیال تغییر مکان یافته.
بالاخره بطلیموس (قرن دوم میلادی) منجم و ریاضی‌دان یونانی نیز تحقیقات عمیقی راجع به نور کرده و کتاب نفیسی در این مبحث از خود باقی گذارده است.
پس از بطلمیوس تحقیقات فیزیکی تا قرن ۱۳ میلادی متوقف شد و حتی می‌توان گفت که رو به انحطاط گذارد. فقط عده‌ای از قبیل جابر و محمدبن موسی در این رشته زحماتی کشیده و اطلاعات قابل توجهی کسب کرده بودند.
● قرون وسطی
اما تحصیل فیزیک در کشورهای غربی از قرون سیزدهم شروع می‌شود علمای معروف این علم در این قرن عبارتند از: راجر بیکن و آلبرت کبیر.
▪ در این عصر دو اختراع مهم بعمل آمد:
یکی آئینه‌های صیقلی و دیگری عینک (Salvino Degli-Armati)
در قرن چهاردهم استعمال ))قطب نما تعمیم یافت. قرن پانزدهم راجع به ««فیزیک تقریباً چیز مهمی ندارد.
بالعکس در قرن شانزدهم مخصوصاً مباحث ثقل و نور و مغناطیس رو به کمال رفته‌اند. در این زمان فراسکاتور (ایتالیائی) قانون ترکیب قوه، را وضع کرد،‌ Gardon ریاضیات را با فیزیک مربوط ساخت، Moralyeus عمل زجاجیه چشم را به واسطة آثار عدسیها به مورد تجربه گذارد.
جانسن ))میکروسکپ را اختراع «۱۵۹۰» و روبرت ««نورمن انگلیسی میل مغناطیسی را تعیین نمود. بالاخره ژیلبرت اولین تجارت علمی الکتریکی و مغناطیسی را در کتاب معروف خود (Magnete)تدوین و منتشر ساخت.
● فیزیک جدید
پایة فیزیک جدید در قرن هفدهم به توسط گالیله گذارده می‌شود؛ این دانشمند شهیر ایتالیائی متولد شهر پیزا رفته بود اتفاقاً چشمش به قندیلی می‌افتد که به سقف آویزان بود و آهسته نوسان می‌کرد چون خوب متوجه شد دید: نوسانات که رفته رفته از وسعت خود می‌کاستند زمانشان پیوسته تغییر ناپذیر می‌ماند _ بدین طریق قانون متحدالزمان بودن «Lsoc hronisme » نوسانات کوچک پاندول را کشف و بعد هم بلافاصله مورد استعمال آن برای تنظیم ساعتهای دیواری از نظرش خطور کرد.
دماسنج، ترازوی آبی و دوربین نجومی از اختراعات و اصول ««دینامیک جدید و عده‌ای از قوانین نقل از کشفیات اومی‌باشد.گالیله نه تنها فیزیکدان«« معروفی بوده بلکه در ««ریاضیات و نجوم مقامی بس ارجمند داشته. این دانشمند درسال ۱۶۰۹ اولین دوربین نجومی را در شهر ونیز بنا نهاد و به وسیلة آن حرکت ماه را بدور محور خود مشاهده کرد.
رصدهای دقیق گالیله او را به سلسله هیئت کپرنیک هدایت نمود و به عکس نظر به قدما که زمین را مرکز عالم سماوی می‌دانستند ثابت کرد که مرکز عالم شمسی آفتاب است نه زمین. بیان این نظریه در آن زمان در ایتالیا که به منزلة کفر و زندقه محسوب می‌شد و بخصوص دربار رم با این نظر بشدت مخالفت کرده و گالیله را وادار کردند سوگند یاد کند دیگر به اظهار چنین نظریه‌ای زبان نگشاید‌، گالیله نیز خواهی نخواهی قبول کرد ولی در سال (۱۶۳۲) در مراجعت به فلورانس کتابی تدوین و در آن جمیع ادله و براهین خود را در موضوع سلسلة هیئت مزبور بیان نمود.
باری دانشمند ایتالیائی برای صرف اظهار حقیقت اواخر عمر را بطور نیمه اسیر و شدیداً تحت نظر انگیزیسیون می‌زیسته تا اینکه بالاخره در سال (۱۶۴۲) زندگانی را بدرود و خود را از شر دشمنان علم و حقیقت آسوده ساخت.
اگر چه مخترع دماسنج گالیله می‌باشد ولی نقطه ذوب یخ را برای صفردماسنج (Hooke) قرار داد و ثبوت نقطه جوش آن را Halley تعیین کرد. بالاخره دماسنجی که صعود منظم درجات حرارت را نشان دهد به توسط Renaldini ساخته شد.
دکارت قوانین انکسار و تئوری رنگین کمان را بنا نهاد. توریچلی میزان الهوا را ساخت که پس از او پاسکال آن را برای اندازه‌گیری ارتفاعات بکار برد. تحقیقات و تجسساتی که پاسکال در تعادل مایعات کرد او را به اختراع منگنه آبی راهنما شد.
در همین دوره آکادمی دل سیمانتو Academie Del cimento که لئوپلد دومدیسی در فلورانس تشکیل داده بود کمک زیادی به پیشرفت شاخه های گوناگون فیزیک نمود.
چندی بعد در فرانسه نیروی جاذبه را اندازه گرفتند و مقدار (G) تصحیح شد (۸۱/۹متر) مجدداً اسحاق نیوتن بعد از شنیدن این خبر به خیال اول خود رجوع نموده و آن را موضوع حساب قرارداد، گویند در اواخر همین که دید نتیجه موافق پیش‌بینی اوست از فرط شعف نتوانسته محاسبه را به اتمام رساند.
اسحاق نیوتن به واسطه استدلال رفته رفته به کشف این قانون کلی نایل شد: هر دو ذره مادی یکدیگر را به نسبت معکوس مجذور فاصله و مقدار جرمشان جذب می‌کنند.
خلاصه این عالم شهیر به واسطه اکتشافات و اختراعات خود یک روح جدید به فیزیک (بخصوص مبحث نور) بخشید. حلقه‌های رنگین (Anneaux colrees) و تجزیه نور بالون اصلیه آن از اکتشافات و تلسکوپ آئینه‌دار از اختراعات او است.
رمر (Ronmer) سرعت نور را اندازه گرفت و ماریت (فرانسوی) و بویل (Boyle) (انگلیسی) قانون فشار گاز را وضع کردند.در درجه حرارت ثابت حجم هر بخار یا گاز با فشار ی که بر آن وارد می‌آید نسبت معکوس دارد .
بویل ماشین تخلیه هوا را که Otto de Cueriche قاضی عدلیه شهر ماگدبورگ اختراع کرده بود تکمیل نمود. بالاخره اولین طرح ماشین بخار به توسط Papin ریخته شد.
اگر چه قرن هجدهم برای فیزیک بدرخشندگی قرن هفدهم نمی‌باشد ولی به هرحال آن را قرن بی‌ثمری هم نمی‌توان نامید.
در این قرن صوت بر روی مبانی محکم قرار گرفت: قانون تارهای مرتعشه را سوور طرح‌ریزی، و تایلر(Taylor) و (Bevnoulli) و Euler و (D’Alambtrt) تکمیل کردند.
دوفه جذب و دفع‌های الکتریکی را تحت تحقیق درآورد. دوفه می‌گوید:
”من در تجربیات خود قانونی یافتم که غالب مشکلات را حل می‌کند و تا درجه‌ای راه تاریک را روشن می‌سازد.
اجسام الکتریزه هر چیز غیر الکتریک را جذب می‌کنند و چون الکتریزه شدند دفع می‌نمایند و تا طلائی را بدوا لوله بلوری الکتریزه جذب می‌کند ولی فوراً دفع می‌نماید و تا هنگامی که ورقه طلا مجاور جسم دیگری نشود تا الکتریسته آن را خارج شود جذب نمی‌گردد.”
علاوه بر این دفع الکتریسته را به دو بخش نموده و می‌گوید:
اتفاق به من قانون عمومی‌تر و مهمتری آموخت و در الکتریسته تغییری کامل داد و آن این است که الکتریسته دو نوع است که من یکی را شیشه‌ای و دیگری را سقزی می‌نامم. خواص دو نوع الکتریسته مزبور این است که دو الکتریسته هم جنس یکدیگر را دفع و دو الکتریسته مختلف‌ همدیگر را جذب می‌نمایند. بلور‌، سنگ، سنگهای بزرگ، پشم و بسیاری از اجسام دیگر جزء نوع اول و کهربا، سقزها، ابریشم، نخ، کاغذ و غیره، جزء نوع دوم می‌باشند.
بعد قوانین و اصول کولن در خصوص جذب و دفع باعث شد که الکتریسته تحت محاسبات دقیق درآید.
گری ثابت کرد که بدن انسان را می‌توان الکتریزه نموده و دوفه در تجربه‌ای که همه تماشاچیان را مبهوت ساخت از بدن انسان جرقه درآورد. در سقف اطاق خود چند ریسمان ابریشمی می‌آویخت و در زیر آن چیزی گهواره مانند بسته در آن می‌خوابید خود را با میله کلفت بلوری الکتریزه می‌نمود و چون کسی دست به طرف او دراز می‌کرد از بدنش جرقه می‌جست اولین دفعه‌ای که دوفه این تجربه را نمود موجب تعجب بسیار شاگرد خود آبه نله که بعدها عالم مشهوری شد گردید. آبه نله می‌گوید «هیچوقت تعجبی را که از رویت جهش جرقه از بدن انسان برایم دست داد فراموش نمی‌کنم». خلاصه کارهای دوفه به تجسسات بی‌فایده علما خاتمه داد و از آن بعد الکتریسته وارد تاریخ تازه‌ای گردید.
Muschenbroech بطری لید را اختراع کرد (۱۷۴۳) و فرانکل شباهت تخلیه الکتریکی و صاعقه را نشان داد و در نتیجه برق گیر را برای حفظ ساختمان از برق اختراع نمود. تجربه گالوانی، ولتا را به اختراع پیل (۱۸۰۰) یعنی اساس الکتریسته جاری هدایت کرد و آن به قرار ذیل است:
ابتدا ستون فقرات ناحیه قطنی قورباغه‌ای را به دو قسمت کرده فوراً قسمت تحتانی را پوست می‌کنند بعد مابین دو عصب قطنی را که در طرفین ستون فقرات مثل رشته‌های سفیدی به نظر می‌آیند مفتولی از مس داخل می‌کنند سر دیگر مفتول وصل به مفتول دیگرست که از روی ساخته شده، هر وقت سر مفتول مسی را به اعصاب قطنی وسر مفتول رویی را به عضلات یکی از پای قورباغه وصل کنیم پاهای حیوان تا شده و تکان می‌خورد و هر دفعه که این دو مفتول را مجاور آن دو عضو کنیم این اثر تجدید می‌شود: این دو فلز «مس و روی) که به شکل قوسی ساخته شده‌اند برای جریان الکتریسته با بدن قورباغه تشکیل مدار می‌دهد.
باید دانست که مبحث مغناطیس الکتریک نتیجه اکتشافات دو عالم سابق الذکر یعنی ارستد و آمپر می‌باشد و همانطور که نام این دو دانشمند در یک موقع و یک عصر و یک مبحث برده شده همانطور هم جهات تشبیه در بسیاری از مباحث بین ایشان موجود بود: اولاً هر دو معاصر بوده تولدشان دو سال و وفاتشان یک سال با یکدیگر فرق داشته‌، ثانیاً آمپر فقط یکسال بیش از ارستد عمر کرده (عمر آمپر ۷۵ و عمر ارتسد ۷۴ سال است). ثالثاً هر دو در ابتدای تحصیل در نهایت فقر و پریشانی بسر می‌بردند و به خرج و کفالت اولیای دیگر و معلمین خود تحصیل را تکمیل کردند. رابعاً ارتسد در عنفوان جوانی اشعاری می‌سرود که چندان بی‌اهمیت نبوده آمپر نیز قطعات نظمی گفته که بعضی از آنها را آراگو و دیگران ضبط کرده‌اند. پنجم آمپر فیلسوف و حکیم نیز بوده و ارستد هم فلسفه و حکمت را نزد بزرگترین فلاسفه یعنی کانت آموخته و از این علم نیز بهره کافی داشت، ششم در باقی علوم نیز با یکدیگر شباهت داشته باشند.
فاراده (Faraday) ابتدا الکتریسیته را بنا نهاد، اصول گالوانوپلاستی را ژاکبی اهل پتروگرادواسپنسر اهل لندن وضع الکینگتن و روالتس را مطلاکاری بکار بردند.
گالوانوپلاستی صنعتی است که توسط تجزیه الکتریکی فلزات را در قالب مخصوص رسوب و مورق می‌کنند به نحوی که به جدار آن نچسبد و خود تشکیل شکل درونی قالب را بدهد. چنانکه سابقاً ذکر شد آمپر عمرش وفا نکرد و بعد از او به نتیجه رسیدند چنانکه آراگو قانون او را تکمیل کرده و تعمیم داد و گوس یکی از بزرگترین ستاره شناسان و ریاضی دانان آلمان اختراع تلگراف را تکمیل کرده و بعدها طبیعی‌دان آمریکائی موسوم به مرس الفبائی برای تلگراف درست کرده دستگاه آن را ساخت و دستگاه تلگرافی وی که به تلگراف مرس موسوم است هنوز در کلیه کشورهای معمول و مرسوم می‌باشد. آراگو علاوه بر تکمیل قوانین آمپر و ارستد اکتشافات و تحقیقات علمی دیگر هم کرده است منجم««له ثابت کرد که در عالم خلاء وجود ندارد بلکه در تمام فضای لایتناهی جسم سیال بسیار رقیقی موسوم به ««اتر موجود است که در همه جا حتی در خلل و فرج اجسام جای دارد و نیز اثبات نمود که اجسام نورانی دارای ارتعاشات بسیار سریعی هستند و اثر این ارتعاشات را با سرعت زیادی به ما منتقل می‌کند. پس از تکمیل تلگراف طولی نکشید که به واسطه تجربیات هرتز آلمانی در خصوص انتشار امواج الکتریکی باب جدیدی برای تلگراف بی‌سیم باز شد چنانکه پس از او مارکنی ایتالیائی و برانلی فرانسوی تجربیات او را تعقیب و بالاخره تلگراف بی‌سیم را عمل کردند. در اینجا بی‌مناسبت نیست که بطور اختصار شرحی از تاریخ تلگراف بیان شود. در قدیم الایام بین چینی‌ها و یونانی‌ها و رومی‌ها مرسوم بود که در اوقات جنگ برای اخبار یا استخبار از وضعیات دستجات قشون خود و یا دادن دستورات سوق الجیشی در بالای برجهای مخصوص ویا قلل تپسه‌ها و کوه‌ها آتش روشن می‌کردند و به وسیله حرکت دادن مشعل‌های بزرگ و علامات و اشاراتی که قبلاً قرارداد کرده بودند مطالب خود را به طرف مقابل می‌فهماندند. مردم گل مرسومشان این بود که از افراد خود به فواصل متساوی پست می‌گذارند و این مأموران کنایات در مورد قرارداد را فریاد کنان به پست‌ها می‌رساندند.
پس از هجوم و استیلای وحشیان و تا مدتی بعداز آن یعنی تا قرن شانزدهم این نوع علائم اخباری از بین رفت. از قرن شانزدهم به بعد مجدداً این ترتیب مخابره شروع شد و تا قرن هجدهم ادامه داشت در این قرن کلدشاپ مهندس و فیزیکدان فرانسوی یک دستگاه تلگراف هوائی اختراع کرد و اولین دفعه مجمع کنوانسیون آن را برای پیغام و اطلاع خبر فتح کننده اتریشی‌ها به کار برد. بالاخره پس از آنکه دامنه الکتریسته وسعت یافت، واسطة انتقال اخبار جریان الکتریسیته شد. اولین دستگاه تلگرافی دنیا در سال ۱۷۷۴م به توسط لزاژ فرانسوی در ژنو ساخته شد. هر دستگاه تلگراف (باسیم) شامل چهار قسمت است: اولاً یک منبع الکتریکی از قبیل پیل یا آکومولاتر، ثانیاً یک دستگاه ارسالی خبر که بتوان منبع الکتریک را به وسیله مفتول‌های فلزی (سیم) به پست مقابل مربوط ساخت بطوری که تلگرافچی بتواند با اراده خود جریان را قطع و وصل کند. ثالثاً‌ سیم، واسطة ارتباط و هادی جریان الکتریسیته دستگاه ارسال است به دستگاه ضبط. چهارمً‌ دستگاهی برای ضبط خبر که به توسط آلات مخصوص علامت و رموز را در روی نواری از کاغذ ثبت کند. سیمهای تلگرافی بر سه نوعند: هوائی،‌ زیرزمینی و زیرآبی سیمهای هوائی _ زیرزمینی و زیرآبی سیمهای هوائی _ چون مقاومت سیمهای مسی چندان زیاد نیست و ممکن است زود بزود گسیخته شود لهذا سیمهای هوائی را با آلیاژهای مسی می‌سازند این مفتولها به واسطه مقره‌های چینی به تیرهای فلزی یا چوبی ثابت و در هوا نگاه داشته شده است. سیمهای زیرزمینی _ مرکب است از چند مفتول مسی بهم پیچیده که از یک ورقه ضخیم گوتاپیرکا پوشیده و روی آنرا یک ورقه سرب کشیده‌اند. سیم‌های زیرزمینی و زیرآبی _ این نوع سیمها معمولاً مرکبند از یک دسته هفت‌تائی مفتول مسی متصل به هم که روی آن را با یک ورقه ضخیم از جسم عایقی پوشانده‌اند. این ورقه عایق از سیمهای فولادی مستور است و دور این مفتولها نوار مارپیچی شکل علفی (از جنس شاهدانه) الوده به قطران پیچیده‌اند

فيزيك در زندگي

فيزيك در زندگي
فيزيك از واژه يوناني physikos به معني « طبيعي» و physis به معني « طبيعت» گرفته شده است. پس فيزيك علم طبيعت است به عبارتي در عرصه علم پديده هاي طبيعي را بررسي مي كند.

علم فيزيك

علم فيزيك رفتار و اثر متقابل ماده و نيرو را مطالعه مي كند.مفاهيم بنيادي پديده هاي طبيعي تحت عنوان قوانين فيزيك مطرح مي شوند.اين قوانين به توسط علوم رياضي فرمول بندي مي شوند به طوريكه قوانين فيزيك و روابط رياضي با هم در توافق بوده و مكمل هم هستند.و دو تايي قادرند كليه پديده هاي فيزيكي را توصيف نمايند.

تاريخچه علم فيزيك

- از روزگاران باستان مردم سعي مي كردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند كه:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخي مواد سنگينترند؟ و... همچنين جهان ، تشكيل زمين و رفتار اجرام آسماني مانند ماه و خورشيد براي همه معما بود.

- قبل از ارسطو تحقيقاتي كه مربوط به فيزيك مي شد ، بيشتر در زمينه نجوم صورت مي گرفت. علت آن در اين بود كه لااقل بعضي از مسائل نجوم معين و محدود بود و به آساني امكان داشت كه آنها را از مسائل فيزيك جدا كنند. در برابر سوالاتي كه پيش مي آمد گاه خرافاتي درست مي كردند، گاه تئوريهايي پيشنهاد مي شد كه بيشتر آنها نادرست بود.

اين تئوريها اغلب برگرفته ازعبارتهاي فلسفي بودند و هرگز بوسيله تجربه و آزمايش تحقيق نمي شدند. و بعضي مواقع نيز جوابهايي داده مي شد كه لااقل بصورت اجمالي و با تقريب كافي بنظر مي رسيد.

- جهان به دو قسمت تقسيم مي شد: جهان تحت فلك قمر و مابقي جهان.مسائل فيزيكي اغلب مربوط به جهان زير ماه بود و مسائل نجومي مربوط به ماه و آن طرف ماه نيز« فيزيك ارسطو» يا بطور صحيحتر« فيزيك مشائي» بود كه در چند كتاب مانند« فيزيك»،« آسمان»،« آثار جوي»،« مكانيك»،« كون و فساد» و حتي« مابعدالطبيعه» ديده مي شد.

- تا اينكه در قرن 17 ، گاليله براي اولين باربه منظور قانوني كردن تئوريهاي فيزيك ، از آزمايش استفاده كرد. او تئوريها را فرمولبندي كرد و چندين نتيجه از ديناميك و اينرسي را با موفقيت آزمايش كرد. پس از گاليله ، اسحاق نيوتن ، قوانين معروف خود «قوانين حركت نيوتن) را ارائه كرد كه به خوبي با تجربه سازگار بودند.

- بدين ترتيب فيزيك جايگاه علمي و عملي خود را يافت و روزبه روز پيشرفت كرد، مباحث آن گسترده تر شد، تا آنجا كه قوانين آن از ريزترين ابعاد اتمي تا وسيعترين ابعاد نجومي را شامل مي شود. اكنون فيزيك مانند زنجيري محكم با بقيه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پيشرفت مي باشد.

نقش فيزيك در زندگي

- هر فرد بزرگ يا كوچك، درس خوانده يا بيسواد ، شاغل يا بيكار خواه ناخواه با فيزيك زندگي مي كند. عمل ديدن و شنيدن ، عكس العمل در برابراتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و... نمونه هايي از امور عادي ولي در عين حال وابسته به فيزيك مي باشند.

- پديده هاي جالب طبيعي نظير رنگين كمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگي ماه و خورشيد و... همه با فيزيك توجيه مي شوند.

- برنامه هاي راديو ، تلويزيون ، ماهواره ، اينترنت ، تلفن و... با كمك فيزيك مخابره مي شوند.

- با اين نمونه هاي ساده ، مي توان تصور كرد كه اگر فيزيك نبود و اگر روزي قوانين فيزيك بر جهان حاكم نباشند، زندگي و ارتباطات مردم شديدا دچار مشكل مي شود.

فيزيك و ساير علوم

- فيزيك، ديناميك و ساختار دروني اتم ها را توصيف مي كند. و از آنجا كه همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمي كه در ارتباط با ماده باشد، با فيزيك نيز مرتبط خواهد بود. علومي نظير: شيمي ، زيست شناسي ، زمين شناسي ، پزشكي ، دندانپزشكي ، داروسازي ، دامپزشكي ، فيزيولوژي ، راديولوژي ، مهندسي مكانيك ، برق ، الكترونيك ، مهندسي معدن ، معماري ، كشاورزي و ... .

- فيزيك درصنعت ، معدن ، دريانوردي ، هوانوردي و... نيزكاربرد فراوان دارد. اينكه ابزار كار هر شغلي و هر علمي مبتني براستفاده ازقوانين و مواد فيزيكي است، نقش اساسي فيزيك درساير علوم و رشته ها را نمايان مي كند. علاوه برآن استفاده روزافزون از اشعه ليزر در جراحي ها و دندانپزشكي، راديوگرافي با اشعه ايكس در راديولوژي ، جوشكاري صنعتي و... نمونه هايي از كاربردهاي بيشمار فيزيك در علوم ديگرمي باشند.

فيزيك و آينده

با اين روند رو به رشدي كه علم فيزيك در كنار ساير علوم دارد، مي توان اميدوار بود كه در آينده به چراها و چگونگي هاي عالم طبيعت پاسخ داده شود و اين دنياي فيزيك سكوي پرتاب به عالم متا فيزيك باشد.
در آينده شايد فيزيك بتواند ...
- رسيدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور سازد.
- مثالهاي عجيب نسبيت را عملي كند.
- معماي مثلث برمودا را حل كند.
- واقعيت يوفوها( بشقاب پرنده ها) را مشخص كند.
- به راز وجود يا عدم وجود هوش فرا زميني واقف شود. و...

فيزيك علم شناختن قانون هاي عمومي و كلي حاكم بر رفتار ماده و انرژي است. كوشش هاي پيگير فيزيكدانان در اين راه سبب كشف بسياري از قانون هاي اساسي، بيان نظريه ها و آشنايي با بعضي پديده هاي طبيعي شده است. هرچند اين موفقيت ها در برابر حجم ناشناخته ها، اندك است ليكن تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان اميد بسيار آفريده كه انسان مي تواند رازهاي هستي را دريابد. انسان در يكي دو قرن اخير، با بهره گيري از روش علمي و ابزارهاي دقيق توانسته است در هر يك از شاخه هاي علم، به ويژه فيزيك دنياي روشن و شناخته شده خود را وسعت بخشد. در اين مدت با دنياي بي نهايت كوچك ها آشنا شده، به درون اتم راه يافته تا انواع نيروهاي بنيادي طبيعت را شناخته، الكترون و ويژگي هاي آن را دريافته و طيف گسترده امواج الكترومغناطيسي را كشف كرده است.
فيزيك كه تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مكانيك، گرما، صوت، نور و الكتريسيته را شامل مي شد اكنون در اوايل قرن بيست و يكم در اشتراك با ساير علوم (مانند شيمي، زيست شناسي و...) روز به روز گسترده تر و ژرفاتر شده و بيش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را در برگرفته است (دانشنامه فيزيك تعداد شاخه هاي فيزيك را ۳۳ مورد معرفي كرده است.)
فناوري
فناوري، چگونگي استفاده از علم، ابزار، راه و روش براي انجام كارها و برآوردن نيازها است. به عبارت ديگر فناوري به كارگيري آگاهي هاي انسان براي تغيير در محيط به منظور رفع نيازها است. اگر علم را فرآيند شناخت طبيعت تعريف كنيم، فناوري فرآيند انجام كارها خواهد بود.در گذشته مثلاً در كشور ايران تا حدود يك صد سال پيش، زندگي ساده و ابتدايي بود و كارها با ابزارهاي ساده و روش هاي اوليه انجام مي شد. كشاورزي، حمل ونقل، تجارت، ساختمان سازي با روش هاي سنتي و ابزارهايي كه در طول زمان از راه تجربه به دست آمده بود صورت مي گرفت.
گرچه انسان به برخي از قانون هاي طبيعي دست يافته بود ليكن علم و عمل كمتر اثر متقابل در يكديگر داشتند. دانشمندان راه خود را مي پيمودند و صنعتگران و ابزاركاران به راه خود مي رفتند تا آنكه عصر جديد آغاز شد و تمدني به وجود آمد كه همه چيز در راه مصالح زندگي انسان و توانايي او به كار گرفته شد.
در سال ۱۶۶۳ ميلادي «جامعه سلطنتي لندن» تاسيس شد و هدف خود را ارتقاي سطح علوم مربوط به امور و پديده هاي طبيعي و هنرهاي مفيد از طريق آزمايش و تجربه به نفع «ابناي بشر» انتخاب كرد. چهار سال بعد فرهنگستان علوم فرانسه در پاريس شكل گرفت و بر مفيد واقع شدن علم تاكيد فراوان شد. اعضاي اين فرهنگستان براي هرچه به ثمر رساندن تحقيقات علمي در زندگي انسان، به تلاش پرداخته و از اين بابت حقوق دولتي دريافت مي كردند.۱
در سال ۱۸۵۳ موزه علوم لندن با نام «هيات معتمدين دايره علم و هنر و موزه ملي علم و صنعت» گشايش يافت اما نزديك تر شدن علم و صنعت سبب شد كه در سال ۱۸۸۲ بخش هاي مختلف اين موسسه در هم ادغام شود و سازمان جديدي با نام «دايره علوم كاربردي و تكنولوژى» تاسيس شود.
علم، كوشش در جهت دانايي و فناوري تلاشي در جهت توانايي است. اين هر دو اثر متقابل در هم داشته اند. دانش سبب شد كه ابزارها و روش ها كامل تر شوند و ابزارها نيز دقت انسان را در اندازه گيري ها و رسيدن به نتايج علمي بيشتر كرده است.
اكنون بسياري از موضوع ها و مباحث فيزيك پيامدهاي كاربردي داشته و عملاً در فناوري ها موثر بوده است. فناوري هاي ارتباطات، فناوري هاي حمل ونقل (خشكي، دريايي، هوايي و فضايي)،فناوري هاي توليد (كشاورزي _ صنعتي)، فناوري هاي استخراج انواع معادن و فناوري هاي ساختمان و انواع ماشين ها و فناوري هاي آموزشي وابسته به دانش مكانيك، الكتريسيته، الكترومغناطيس، ترموديناميك، فيزيك هسته اي، نورشناسي، فيزيك بهداشت، فيزيك پزشكي و... است.
در اين مقاله فقط به نقش فيزيك در فناوري هاي بهداشت و درمان مي پردازيم تا مشخص شود چه اندازه فيزيك در تشخيص و درمان بيماري ها و بهداشت محيط موثر است.
نقش فيزيك در تشخيص بيماري ها
پزشكان براي تشخيص بيماري ها از انواع وسايل ساده مانند دماسنج و فشارسنج، گوشي طبي (استتوسكوپ) تا دستگاه هاي بسيار پيچيده مانند ميكروسكوپ الكتروني، ليزر و هولوگراف كه همه براساس قانون هاي فيزيك طراحي و ساخته شده استفاده مي كنند. در اين قسمت به ساختمان و طرز كار برخي از آنها مي پردازيم.
راديوگرافي و راديوسكوپي
راديوگرافي عكسبرداري از بدن با پرتوهاي ايكس و راديوسكوپي مشاهده مستقيم بدن با آن پرتوها است. در عكاسي معمولي از نوري كه از چيزها بازتابش مي شود و بر فيلم عكاسي اثر مي كند استفاده مي شوند در صورتي كه در راديوگرافي پرتوهايي را كه از بدن مي گذرند به كار مي برند.
پرتوهاي ايكس را نخستين بار در سال ۱۸۹۵ ميلادي، ويلهلم كنراد رنتيگن استاد فيزيك دانشگاه ورتسبورگ آلمان كشف كرد. اين كشف بسيار شگفت انگيز بود و خبر آن با سرعت در روزنامه هاي جهان منتشر شد. جالب است كه رنتيگن بر روي پرتوهاي كاتدي كار مي كرد و به طور اتفاقي متوجه شد كه وقتي اين پرتوها، كه همان الكترون هاي سريع هستند به مواد سخت و فلزات سنگين برخورد مي كنند پرتوهاي ناشناخته اي توليد مي شود او اين پرتوها را پرتو ايكس به معني مجهول ناميد.
پرتوهاي ايكس قدرت نفوذ و عبور بسيار زياد دارند. به آساني از كاغذ، مقوا، چوب، گوشت و حتي فلزهاي سبك مانند آلومينيوم مي گذرند، ليكن فلزهاي سنگين مانند سرب مانع عبور آنها مي شود. اشعه ايكس از استخوان هاي بدن كه از مواد سنگين تشكيل شده اند عبور نمي كنند در صورتي كه از گوشت بدن به آساني مي گذرند. همين خاصيت سبب شده كه آن را براي عكسبرداري از استخوان هاي بدن به كار برند و محل شكستگي استخوان ها را مشخص كنند. براي عكسبرداري از روده و معده هم از پرتوهاي ايكس استفاده مي شود ليكن براي اين كار ابتدا به شخص مايعاتي مانند سولفات باريم مي خورانند تا پوشش كدري اطراف روده و معده را بپوشاند و سپس راديوگرافي صورت مي دهند.
كشف پرتوهاي ايكس كه به وسيله رنتيگن عملي شد سرآغاز فعاليت هاي دانشمنداني مانند تامسون، بور، رادرفورد، ماري كوري، پيركوري، باركلا و بسياري ديگر شد به طوري كه نه فقط چگونگي توليد، تابش و اثرهاي پرتو ايكس و گاما و نور شناخته شد بلكه خود اشعه ايكس يكي از ابزارهاي شناخت درون ماده شد و انسان را با جهان بي نهايت كوچك ها آشنا كرد و انرژي عظيم اتمي را در اختيار بشر قرار داد.
پرتوهاي ايكس در پزشكي و بهداشت براي پيشگيري، تشخيص و درمان به كار مي رود به طوري كه در فناوري هاي مربوطه يكي از ابزارهاي اساسي است.
سونوگرافي
سونوگرافي عكسبرداري با امواج فراصوت است. فراصوت امواج مكانيكي مانند صوت ۲ است كه بسامد آن بيش از ۲۰ هزار هرتز است. اين امواج را مي توان با استفاده از نوسانگر پتروالكتريك يا نوسانگر مغناطيسي توليد كرد.
خاصيت پيزوالكتريك عبارت است از ايجاد اختلاف پتانسيل الكتريكي در دو طرف يك بلور هنگامي كه آن بلور تحت فشار يا كشش قرار گيرد و نيز انبساط و انقباض آن بلور هنگامي كه تحت تاثير يك ميدان الكتريكي واقع شود. بنابراين هرگاه از يك بلور كوارتز تيغه متوازي السطوحي عمود بر يكي از محورهاي بلور تهيه كنيم و اين تيغه را ميان دو صفحه نازك فولادي قرار دهيم و آن دو صفحه را به اختلاف پتانسيل متناوبي وصل كنيم، تيغه كوارتز با همان بسامد جريان منبسط و منقبض مي شود و به ارتعاش درمي آيد و در نتيجه امواج فراصوت توليد مي كند. پديده پيزوالكتريك در سال ۱۸۸۰ به وسيله پيركوري كشف شد و از آن علاوه بر توليد امواج فراصوتي، در ميكروفن هاي كريستالي و فندك استفاده مي شود.
امواج فراصوتي داراي انرژي بسيار زياد است و مي تواند سبب بالا رفتن دماي بافت هاي بدن انسان، سوختگي و تخريب سلول ها شود. از اين امواج در دريانوردي، صنعت و پزشكي استفاده مي شود.
در پزشكي براي تشخيص، درمان و تحقيقات اين امواج را به كار مي برند. دستگاهي كه براي عكسبرداري به كار مي رود اكوسكوپ۳ يا سونوسكوپ۴ است. اساس كار عكسبرداري با امواج فراصوت بازتابش امواج است در اين عمل دستگاه گيرنده و فرستنده موجود است و از بسامدهاي ميان يك ميليون تا پانزده ميليون هرتز استفاده مي كنند. دستگاه مولد ضربه هاي موجي در زمان هاي بسيار كوتاه يك تا پنج ميليونيم ثانيه را در حدود ۲۰۰ ضربه در ثانيه مي فرستد و اين ضربه ها در بدن نفوذ مي كند و چنانچه به محيطي برخورد كند كه غلظت آن با محيط قبلي متفاوت باشد پديده بازتابش روي مي دهد و با توجه به غلظت نسبي دو محيط مقداري از انرژي ضربه هاي فراصوت بازتابش مي شود. دستگاه گيرنده اين امواج را دريافت مي كند و به كمك دستگاه الكتروني و يك اسيلوسكوپ آن را به نقطه يا نقاط نوراني به تصوير تبديل مي كند. عكسبرداري با فراصوت را براي تشخيص بيماري هاي قلب، چشم، اعصاب، پستان، كبد و لگن انجام مي دهند.

وسايل الكتروپزشكي
بخشي از وسايل تشخيص بيماري ها، دستگاه هايي هستند كه براساس قانون هاي مربوط به الكتريسيته و الكترونيك ساخته و به كار گرفته مي شوند. نمونه اي از اين دستگاه ها عبارتند از الكتروكارديوگراف، الكتروبيوگراف و الكترو آسفالوگراف. اين دستگاه ها مي توانند با رسم نمودارهايي وضع سلامت يا بيماري را براي پزشك مشخص كنند. ممكن است اين دستگاه ها مجهز به نوسان نگار باشند و در نتيجه نمودارها مستقيماً بر روي يك صفحه تلويزيون مشاهده شود. نمونه اين دستگاه ها كارديوسكوپ است كه معمولاً در اتاق بيمار قرار مي گيرد و بر آن منحني ضربان قلب بيمار مشاهده مي شود. در الكتروكارديوگراف به جاي آنكه منحني ها مستقيماً ديده شود آن منحني ها (نمودارها) بر روي نواري از كاغذ ثبت و ضبط مي شود و پزشك از روي آنها مي تواند وضعيت قلب و نوع بيماري را تشخيص دهد.
الكتروآنسفالوگرافي دستگاهي است كه با آن بيماري هايي چون صرع، تومورهاي مغزي، ضربه، اعتياد به دارو و الكل تشخيص داده مي شود و كار اين دستگاه با استفاده از فعاليت هاي الكتريكي كه در سطح بدن ظاهر مي شود، صورت مي گيرد. اندازه گيري ها نشان مي دهد كه در قشر مغز تغييرات پتانسيل الكتريكي منظمي انجام مي شود. «اين پتانسيل هاي الكتريكي به استثناي حالت بيهوشي عميق يا قطع جريان خون به مغز هميشه وجود دارند. هنگامي كه قشر مغز خراب شود، اين نقش تغيير مي كند. با قرار دادن الكترودهاي پهن يا الكترودهاي سوزني شكل بر روي پوست سر مي توان امواج را از پوست سر به سمت دستگاه ثبات هدايت كرد... اين امواج نتيجه پتانسيل هاي كار نورون هاي عصبي قشر مغزند كه در سطح مغز ظاهر مي شوند ... خاصيت مهم اين امواج بسامد آنها است. گستره معمولي اين بسامد از يك تا ۶۰ هرتز تغيير مي كند... اين امواج برحسب بسامد، ولتاژ، محل هاي تلاقي، شكل امواج و نقش هايي كه دارند، ارزيابي مي شوند.»۵
تهيه طرح هاي سه بعدي از بدن

در سال هاي ۷۰-۱۹۶۰ براي تشخيص بيماري ها چهار روش جديد ابداع شد:

الف _ گرمانگارى: نخستين روش گرمانگاري بود كه در سال ۱۹۶۲ عرضه شد. مي دانيم كه هر جسمي كه دمايش بالاتر از صفر مطلق (۲۷۳- درجه سلسيوس) باشد از خود امواجي تابش مي كند كه به نام امواج گرمايي معروف است. از اين خاصيت يعني انتشار امواج گرمايي از بدن انسان استفاده شده و اختلاف دماي قسمتي از بدن را به صورت تصويري رنگي تهيه مي كنند. اين روش براي تحقيق و بررسي رگ هاي خوني سطحي بدن مفيد است و با آن مي توان از وجود تومورها نيز باخبر شد.
ب- توموگرافى: پرتوهاي ايكس مي توانند از بافت هاي نرم بگذرند، ليكن ميزان جذب يا عبور آنها به غلظت بافت بستگي دارد. چنانچه پرتو ايكس در مسير خود از غده اي بگذرد، ميزان جذب آن نسبت به وضعيتي كه غده وجود نداشته باشد، تفاوت مي كند. به كمك كامپيوتر مي توانند تصويري را كه از بدن گرفته اند، پردازش كنند و اطلاعات دقيق مربوط به ساختمان بدن و وجود غده را مشخص نمايند. عملي كه با كمك پرتو ايكس و كامپيوتر براي تعيين غده ها صورت مي گيرد را توموگرافي مي نامند.
پ- هولوگرافي (تمام نگاري): دنيس گابور فيزيكدان نوع جديدي از عكاسي را در سال ۱۹۴۷ ابداع كرد كه بعداً در موارد گوناگون از جمله در پزشكي از آن استفاده شد. هولوگرافي براساس خواص امواج متكي است و تصويري كه از ريزشىء گرفته مي شود، سه بعدي است. در اين طريقه تصويري كه از هر عضو بدن گرفته مي شود، كاملاً همه قسمت هاي اطراف آن عضو ديده مي شود. براي تهيه عكس سه بعدي معمولاً از پرتوهاي ليزر استفاده مي شود.
ت- دستگاه تشديد مغناطيسي (NMR ) :اساس اين دستگاه بر اين خاصيت است كه هسته اتم هاي خاصي در صورت قرار گرفتن در ميدان مغناطيسي امواجي از خود تابش مي كنند كه قابل رديابي است. اين پديده در سال ۱۹۴۰ شناخته شد و كاربرد آن در پزشكي براي نخستين بار در سوئد توسط «اريش اودبلاد»۶ و از دهه ۱۹۵۰ شروع شد.
در سال ۱۹۷۳ در انگليس از طريق رديابي تابش تراكم اتم هاي هيدروژن در بافت هاي مختلف بدن نخستين تصوير NMR تهيه شد. از سال ۱۹۷۷ به بعد تصوير از مغز نيز به اين وسيله گرفته شد.

منابع و مآخذ:
۱- ايزديان، حبيب الله _ بيوفيزيك، حفاظت در مقابل اشعه _ دانشگاه تهران
۲- ترور آى. ويليامز _ اختراعات و اكتشافات در قرن بيستم _ ترجمه لاله صاحبي _ انتشارات يگانه - ۱۳۷۵
۳- بلت، فرانك.ج _ فيزيك پايه _ ترجمه: ناصر مقبلي، محمد خرمي _ انتشارات فاطمى.
۴- كارل آرنيو، برندا سي نيو _ فيزيك در خدمت علوم بهداشت _ ترجمه علي اصغر تكالو _ آستان قدس
۵- معتمدي، اسفنديار _ فيزيك زنده _ انتشارات مدرسه
۶- معتمدي، اسفنديار

_ ماوراي صوت _ انتشارات مدرسه
۷- هشترودي، دكتر محسن _ جهان انديشه، دانش و هنر _ كتابفروشي دهخدا
۸- هسل هوارد فليتر _ آشنايي با فيزيك در پرستاري _ ترجمه جهانشاه ميرزابيگي، پروين عزالدين زنجاني _ مركز نشر دانشگاهي

مقاله در مورد فیزیک ، تحقیق در مورد ، تحقیق دانشجویی ، انواع مقالات دانشجويي ، دانشجوی ، دانش آموزي در زمينه ، در مورد ، آماده براي چاپ ، دانلود

مقاله در مورد فیزیک ، تحقیق در مورد ، تحقیق دانشجویی ، انواع مقالات دانشجويي ، دانشجوی ، دانش آموزي

مطالب مشابه :

تحقیق در مورد درس فیزیک سال اول دبیرستان موضوع :سوختهای فسیلی

تحقیق فیزیک-اول دبیرستان

مقاله اي در مورد فيزيك كوانتمي

فیزیک

تحقیق فیزیک دوم دبیرستان

قرآن و فیزیک

مقاله در مورد فیزیک ، تحقیق در مورد ، تحقیق دانشجویی ، انواع مقالات دانشجويي ، دانشجوی ، دانش آموزي

روش تحقیق

فیزیک کوانتوم

پدر علم فیزیک ایران

تحقیق در مورد درس فیزیک سال اول دبیرستانموضوع :سوختهای فسیلی