#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۱:‌ فضاهای برداری (تعاریف اولیه)

در قسمت‌های گذشته، مبحث مقدمات ریاضی فیزیک به اتمام رسید و هم اکنون وارد مبحث اصلی درس شده‌ایم. در این قسمت، یک معرفی از فضاهای برداری خواهیم داشت و تعاریف آن را بیان خواهیم کرد. فضاهای برداری در اکثر زمینه‌های فیزیک از جمله مکانیک کوانتومی و نسبیت عام و ... ، کاربردهای فراوانی دارند. بنابراین یادگیری این ساختار برای یک فیزیک‌دان نظری الزامی است.

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۲:‌ فضاهای برداری (مثال‌ها)

در قسمت قبلی ساختار کلی فضاهای برداری را معرفی کردیم. اما از آنجایی که تعاریف مجرد بود، ممکن است شهودی از فضاهای برداری به بیننده منتقل نکرده باشد. بنابراین در این ویدیو چندین مثال از فضاهای برداری مختلف را بررسی کرده‌ایم.

🔗 لینک قسمت‌های قبلی:
🎞 قسمت ۱: فضاهای برداری (تعاریف اولیه)

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۳:‌ زیرفضاها

اکنون که با مفهوم کلی فضاهای برداری آشنا شدیم، قصد داریم تا در این فضاها جستجو و ساختارهای آن را پیدا کنیم. در این ویدیو ابتدا به معرفی زیر فضاها پرداخته و سپس ساختارهای مختلف یک فضای برداری مرحله به مرحله برای ما آشکار می‌شوند.

🔗 لینک قسمت‌های قبلی:
🎞 قسمت ۱: فضاهای برداری (تعاریف اولیه)
🎞 قسمت ۲: فضاهای برداری (مثال‌ها)

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۴:‌ زیرفضاها (ادامه)

در قسمت گذشته زیر فضاها را معرفی و آنها را بررسی کردیم. در این قسمت ابتدا با مرور مفاهیم ویدیو گذشته شروع کرده و از تعریف پایه‌ها به تعریف بُعد در فضاهای برداری و همچنین ساختارهای دیگر می‌رسیم.

🔗 لینک قسمت‌های قبلی:
🎞 قسمت ۱: فضاهای برداری (تعاریف اولیه)
🎞 قسمت ۲: فضاهای برداری (مثال‌ها)
🎞 قسمت ۳: زیرفضاها

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#معرفی_کتاب

✅فیزیک و پراگماتیسم
(خاطره‌ای از ورنر هایزنبرگ)

پیش از آنکه به سر کار جدیدم بروم، به من مرخصی دادند تا سفری برای تدریس به آمریکا بکنم. بنابراین در فوریه 1929 در یک روز بسیار سرد از برمرهاون با کشتی عازم نیویورک شدم.... بیشتر وقت‌ها کار ما به بحثهای طولانی درباره تحولات اخیر فیزیک اتمی می‌کشید. بخصوص یکی از این بحثها را که با همراه جوانم، به نام "بارتون هواگ" داشتم به خاطر دارم. ... من چیز غریبی را که در این سفر حس کرده بودم برای او بازگو کردم: به خلاف اروپاییها که نظرشان نسبت به جنبه‌های انتزاعی و تجسم ناپذیر فیزیک جدید، از قبیل دوگانگی ذره و موج و خصلت آماری قوانین طبیعی، توام با اکراه و غالباً دشمنی آشکار بود، به نظر می‌آمد که بیشتر فیزیکدانان آمریکایی بدون آنکه زیاد ملاحظه‌کاری به خرج دهند، آمادگی پذیرش رهیافت جدید را دارند. ... او در جواب گقت: « شما اروپاییها، و بخصوص شما آلمانیها، تلقی‌تان از این مفاهیم جدید طوری است که گویی پای اصول در میان است، اما نظر ما ساده‌تر است. ... سرانجام مطالعه فرایندهای اتمی به ما نشان داد که نه فیزیک کلاسیک می‌تواند از عهده توجیه شواهد تجربی برآید و نه الکترودینامیک و بنابراین فیزیکدانان خواه‌ناخواه مجبور شدند که از قوانین و معادلات پیشین فراتر بروند و در نتیجه مکانیک کوانتومی به وجود آمد. علی‌الاصول رفتار فیزیکدانان، و حتی فیزیکدانان نظری، شبیه مهندسی است که پل تازه‌ای می‌سازد. ... »
(هایزنبرگ) پرسیدم: «پس شما اصلا تعحب نمی‌کنید که یک الکترون در یک مورد مثل موج به نظر بیاید و در مورد دیگر مثل ذره؟ به نظر شما کل قضیه چیزی نیست جز تعمیم فیزیک قدیم، منتها به طرق نامنتظر؟»
(هواگ) « چرا تعجب می‌کنم؛ اما به هر حال می‌فهمم که چنین چیزهایی در طبیعت رخ می‌دهد و کاری از هم از دست ما ساخته نیست. ... شاید لازم باشد این ساخت‌های جدید را "موج‌-ذره" بنامیم و مکانیک کوانتومی را توصیف ریاضی رفتار آن‌ها بدانیم.»
(هایزنبرگ) « نه، به نظر من این راه حل بیش از انداره ساده است. چون به هر حال، موضوع بحث ما از خصوصیات الکترون نیست، بلکه از خصوصیات هر نوع ماده و هر نوع تابش است. ... »

ادامه 👇

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

👆
...
(بارتون هواگ) « اما شما چرا نمی‌خواهید مکانیک نسبیتی را شکل اصلاح شده مکانیک نیوتونی بنامید؟»
(هایزنبرگ) « من فقط با اصطلاح "شکل اصلاح شده" مخالفم، زیرا ممکن است منشا بدفهمی‌هایی بشود، ... . سوء تفاهم، بخصوص، با این تصور شما رابطه دارد که پیشرفت در فیزیک از نوع پیشرفت در زمینه مهندسی است. به تصور من، مقایسه دگرگونیهای اساسیی که در گذر از مکانیک نیوتونی به مکانیک نسبیتی یا کوانتمی رخ می‌دهد با اصلاحاتی که مهندسان در کار خود به عمل می‌آورند،‌ از بیخ و بن اشتباه است. چون اصلاحاتی که مهندسان می‌کنند، مستلزم تغییر مفاهیم بنیادی ایشان نیست و در نظر ایشان، اصطلاحات فنی همان معنای قدیمی خود را حفط می‌کنند. ... اما حوزه‌هایی در تجربه وجود دارند که در آنجا از نظام مفاهیم مکانیک نیوتونی کاری ساخته نیست. در این حوزه‌ها به ساختهای مفهومی جدید از نوعی که در نظریه نسبیت یا مکانیک کوانتومی عرضه ‌می‌شود، نیاز داریم. ... »

📚 فیزیک و پراگماتیسم، کتاب جزء و کل (نویسنده: ورنر هایزنبرگ)

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۵:‌ جمع مستقیم فضاهای برداری

در این قسمت ایده تقسیم کردن یک فضا به زیرفضاهایی مناسب را مطرح می‌کنیم. ایده ساختن یک فضای برداری از روی چندین زیرفضا، با جمع کردن آن زیرفضاها، مطلبی است که در این قسمت و قسمت بعدی پیگیری خواهیم کرد.

🔗 لینک قسمت‌های قبلی:
🎞 قسمت ۱: فضاهای برداری (تعاریف اولیه)
🎞 قسمت ۲: فضاهای برداری (مثال‌ها)
🎞 قسمت ۳: زیرفضاها
🎞 قسمت ۴: زیرفضاها (ادامه)

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#تدریس_فیزیک
#ریاضی_فیزیک

🟡 بخش دوم: بردارها و نگاشت‌های خطی

✅ قسمت ۶:‌ جمع مستقیم فضاهای برداری (ادامه)

در این قسمت ادامه مبحث ویدیوی قبلی را پیگیری خواهیم کرد.

🔗 لینک قسمت‌های قبلی:
🎞 قسمت ۱: فضاهای برداری (تعاریف اولیه)
🎞 قسمت ۲: فضاهای برداری (مثال‌ها)
🎞 قسمت ۳: زیرفضاها
🎞 قسمت ۴: زیرفضاها (ادامه)
🎞 قسمت ۵:‌ جمع مستقیم فضاهای برداری

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#نیرو، #نیروهای_بنیادین، #اتحاد_نیروها
#متن_علمی، #گرانش، #الکترومغناطیس

📝 ذرات بنیادین عالم مانند پروتون، نوترون و الکترون برای ایفای نقش در جهان هستی و انجام کنش متقابل با یکدیگر از چهار قانون اساسی پیروی می‌کنند که مجموع آنها را قوانین چهارگانه طبیعت می‌نامیم. اگر جهان هستی را به یکی از زبان‌های بشری تشبیه کنیم، ذرات در حکم واژه‌ها و نیروها در نقش دستور زبان هستند. البته دستور زبان بسیار ساده ای که توانسته فقط با استفاده از چهار قاعده اصلی، کتابی با شکوه و زیبا بیافریند و عامل پیدایش موجودات هوشمندی شود که صفحات این کتاب را ورق بزنند، در مورد آن نیروها بیندیشند و از عهده توصیف کمی و کیفی آن بخوبی برآیند. شواهد محکمی در دست است که نشان می دهد منشا این چهار نیرو ابتدای خلقت، یک ابرنیروی واحد بوده که با افت شدید دما در نخستین لحظات پس از بیگ بنگ به چهار نیروی متفاوت شکسته شده و کنترل جهان هستی را به دست گرفته است. آشناترین و ملموس ترین عضو این خانواده، نیروی گرانش است.

✅ نیروی گرانش:

گرانش، نیروی جاذبه‌ای است که میان همه ذرات دارای جرم وجود دارد. افتادن اجسام بر اثر نیروی گرانش میان تک تک ذرات کره زمین و همه ذرات جسم مورد نظر روی می‌دهد. متراکم شدن مواد پس از انفجار بزرگ و تشکیل کهکشان‌ها و همین‌طور تجمع گازها درون کهکشان‌ها برای تشکیل ستارگان، حاصل نیروی گرانش است. چرخش ماه به دور زمین و زمین به دور خورشید و خورشید به دور مرکز کهکشان راه شیری هم بدون وجود گرانش ممکن نیست. گرانش به حرکت اجرام آسمانی نظم و آهنگ می‌بخشد.
گرانش دو ویژگی منحصربه فرد دارد. نخست این که این نیرو همیشه جاذبه است. حتی دو ذره با بار الکتریکی یکسان هم یکدیگر را بر اثر گرانش جذب می‌کنند، ولی این نیرو به قدری ضعیف است که تاب مقاومت در برابر نیروی دافعه الکتریکی آن دو را ندارد. ویژگی دیگر گرانش دوربرد بودن آن است. در فواصل کیهانی که جرم ساختارها چشمگیر است، نیروی گرانش بخوبی اثر خود را آشکار می‌کند. فاصله میان کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا حدود 2.5 میلیون سال نوری است؛ ولی نیروی گرانش میان آن‌ها، از این فاصله هم موثر است و این دو کهکشان با سرعت 300 کیلومتر بر ثانیه در حال نزدیک شدن به یکدیگر هستند و حدود 4.5 میلیارد سال دیگر به هم برخورد خواهند کرد.

✅ نيروي الكترومغناطيس:

این نیرو، اجزای ماده را کنار هم می‌نشاند. الکترون را در اتم مقید و با پیوند اتم‌ها به یکدیگر مولکول‌ها و ساختارهای بزرگ‌تر را تولید می‌کند. این نیرو مسئول همه تغییرات شیمیایی است و اساس کار آن یک جمله معروف است: «بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیرهمنام همدیگر را جذب می‌کنند.» چرخش الکترون به دور پروتون برخلاف چرخش زمین به دور خورشید نمی‌تواند ناشی از نیروی جاذبه باشد، چراکه با جرم ناچیز الکترون و پروتون نیروی گرانش حاصل بسیار ناچیز و قابل چشم پوشی است. بنابراین به نیرویی با سازوکاری متفاوت نیاز داریم. نیروی الکترومغناطیسی باعث می‌شود الکترون با بار منفی جذب بار مثبت هسته اتم شود و با چرخش به دور هسته، اتم‌های پایدار به وجود بیاورد. نیروی الکترومغناطیسی 36^10 بار قوی تر از گرانش است؛ یعنی اگر بزرگی گرانش را به اندازه یک نخود تشبیه کنیم، بزرگی نیروی الکترومغناطیسی از کل عالم هستی بزرگ‌تر است. زمانی که یک براده آهن جذب آهن ربا می‌شود، یک مجموعه کوچک با تعداد محدودی الکترون و پروتون بر کل نیروی گرانش حاصل از برهم کنش همه ذرات براده آهن با همه ذرات کره زمین غلبه می‌کند. نیروی الکترومغناطیسی با ایجاد پیوند میان اتم‌ها و مولکول‌ها ماده را می‌سازد و به آن انسجام می‌بخشد و باعث می‌شود سیب پس از افتادن از درخت به درون زمین فرو نرود.
ولی اگر نیروی الکترومغناطیسی میان بارهای همنام باعث می‌شود آنها یکدیگر را دفع کنند چگونه ممکن است 92 پروتون با بار مثبت همراه 143 نوترون، درون هسته یک اتم تجمع کنند و اتمی مانند اورانیوم 235 را به وجود آورند؟ پاسخ به این پرسش، دانشمندان را به کشف نیروی سوم یعنی نیروی هسته‌ای قوی هدایت کرد.

ادامه👇

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

👇 ادامه

✅ نيروي هسته‌ای قوی:

نیرویی که باعث پایداری هسته اتم می‌شود نیروی هسته‌ای قوی نام دارد. پسوند قوی، از شدت این نیرو نسبت به نیروی الکترومغناطیسی حکایت دارد. نیروی هسته‌ای قوی به قدری کوتاه برد است که حوزه تاثیر آن به درون هسته اتم محدود است و ما هیچ گاه نمی‌توانیم احساس مستقیم و درک ملموسی مانند آنچه از گرانش و الکترومغناطیس داریم از آن داشته باشیم. اگر یک متر را به ده میلیارد قسمت مساوی تقسیم کنیم، به فاصله ای می رسیم که می توانیم نیروی الکترومغناطیسی بین دو ذره باردار را احساس کنیم ولی برای احساس نیروی هسته‌ای قوی باید یک متر را ابتدا به یک میلیارد قسمت و سپس هر قسمت را به یک میلیون قسمت دیگر تقسیم کنیم.
پروتون و نوترون که خود از ذراتی کوچک تر به نام کوارک ساخته شده، تحت نفوذ این نیروی قوی قرار دارد. البته اگر یک نوترون پر انرژی وارد یک هسته سنگین مانند اورانیوم 235 شود نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی هسته‌ای قوی چیره خواهد شد و با متلاشی شدن هسته، انرژی فراوانی آزاد می‌شود. این پدیده شکافت هسته‌ای نام دارد و در ساخت بمب اتم از همین قاعده ساده استفاده می‌شود. ولی نیروها لزوما دو ذره را به سمت یکدیگر نمی‌کشند. نیروی چهارم نیرویی است که نقش اصلی آن کمک به واپاشی عناصر، تبدیل آنها به عناصر دیگر و ایجاد اثر رادیواکتیویته است.

✅ نیروی هسته ای ضعیف:

این نیرو باعش واپاشی نوترون و پروتون و تبدیل آنها به یکدیگر است که در نتیجه به هسته یک عنصر به عنصر دیگر تبدیل می‌شود. این تبدیل عناصر، عامل اصلی پرتوزایی و تولید انرژی هسته‌ای است. نقش این نیرو در واکنش‌های هسته‌ای خورشید و تبدیل هیدروژن به هلیم بسیار حیاتی است. این نیرو 11^10 مرتبه از نیروی الکترومغناطیسی ضعیف‌تر است و برد آن خیلی کوتاه‌تر از نیروی الکترومغناطیسی و با برد نیروی هسته‌ای قوی قابل مقایسه است.

✅ اتحاد نيروها:

اواسط قرن 19 میلادی کلارک ماکسول توانست نشان دهد نیروهای الکتریکی و مغناطیسی که تا آن زمان تصور می‌شد دو نیروی متفاوتند در واقع دو روی یک سکه به نام نیروی الکترومغناطیسی هستند. شاید خود ماکسول هم از درک جایگاه ویژه کشف شگفت انگیزش باخبر نبود، ولی زمانی که اواخر قرن 20 عبدالسلام و واینرگ نشان دادند نیروی الکترومغناطیسی و هسته‌ای ضعیف هم در انرژی‌های بالا به یک نیرو به نام الکتروضعیف تبدیل می‌شوند اوضاع دگرگون شد. ظاهرا همه نیروها در انرژی‌های بالا مانند آنچه بلافاصله پس از انفجار بزرگ وجود داشت با هم متحد می‌شوند. البته تلاش‌هایی که تاکنون برای اثبات اتحاد همه نیروها صورت گرفته هنوز به پاسخ قطعی منجر نشده است.

منبع:
لینک صفحه وب

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#تصویر_علمی

✅ شماتیک کلی چهار نیروی موجود در طبیعت.

#نیرو، #نیروهای_بنیادین، #اتحاد_نیروها
#متن_علمی، #گرانش، #الکترومغناطیس، #ترجمه

✅ گرانش چیست؟

📝 گرانش، در میان نیروی الکترومغناطیس و هسته‌ای قوی و ضعیف، یکی از چهار نیروی بنیادین جهان است. با وجود فراگیر بودن و اهمیت آن، اما هنوز برای دانشمندان یک معما باقی مانده است.
دانشمندان باستان که سعی در توصیف جهان داشتند توضیحات خود را در مورد چرایی سقوط اجسام به سمت زمین ارائه دادند. ارسطو، فیلسوف یونانی اظهار داشت که اجسام تمایل طبیعی به حرکت به سمت مرکز جهان دارند، جایی که به اعتقاد او مرکز زمین است.
اما بعداً مفاخر سیاره ما را از موقعیت اولیه خود در کیهان خارج کردند. نیکولاس کوپرنیک، دانشمند لهستانی، متوجه شد که اگر خورشید مرکز منظومه شمسی باشد ، مسیرهای سیارات در آسمان بسیار بیشتر معنا می یابد. نیوتون بینش کوپرنیک را گسترش داد و استدلال کرد همانطور که خورشید سیارات دیگر را به سمت خود جذب می‌کند، همه ی اجسام به یکدیگر نیروی گرانش وارد میکنند.
نیوتن در رساله معروف خود "اصول ریاضی و فلسفه طبیعی" ، آنچه را كه امروزه قانون جهانی گرانش نیوتون نامیده می شود، توصیف كرد:

fg=G mM/r²

گرانش قوی است ، اما نه آنقدر زیاد.
نیروی گرانش ضعیف‌ترین نیروی بنیادین است. یک آهنربا که گیره‌ای را بر اثر نیروی الکترومغناطیس به سمت بالا می‌کشد، بر نیروی گرانش کل زمین غلبه می‌کند. فیزیکدانان محاسبه کرده اند که گرانش 10⁴ مرتبه ضعیف‌تر از الکترومغناطیس است.
اما تأثیرات گرانش را می توان به وضوح در اجرامی با مقیاس بزرگ مانند سیارات، ستارگان و کهکشان ها مشاهده کرد. اما این نیرو میان اجسام با مقیاس عادی و روزمره بسیار ناچیز و اندازه‌گیری آن بسیار دشوار است. به علت ضعیف بودن ثابت گرانش که عددی از مرتبه 10 به توان -11 است. و از آنجا که این ثابت بسیار ضعیف است دانشمندان باید برای اندازه‌گیری اثرات آن تجهیزاتی با حساسیت بسیار بالا طراحی کنند. و تا کنون مقدار دقیق ثابت گرانش از تجهیزات آنان دور مانده است، در حالی که اکثر ثابت‌های جهانی دیگر با دقت بسیار بالاتری شناخته شده‌اند.

آلبرت انیشتین انقلاب بعدی را در درک ما از گرانش ایجاد کرد. نظریه نسبیت عام وی نشان داد که گرانش از انحنای فضا-زمان ناشی می‌شود، به این معنی که حتی پرتوهای نور هم که باید از این انحنا پیروی کنند، توسط اجرام بسیار بزرگ خم می‌شوند.
از نظریه‌های اینشتین برای حدس و گمان در مورد وجود سیاهچاله‌ها استفاده شد. در مجاورت یک سیاهچاله، قانون جهانی گرانش نیوتن دیگر به طور دقیق نحوه حرکت اجرام را توصیف نمی‌کند، بلکه معادلات میدان تانسوری انیشتین برتری دارند.
ستاره شناسان از زمانی که سیاهچاله‌های واقعی موجود در فضا را کشف کرده‌اند، حتی موفق به گرفتن یک عکس دقیق از یک سیاهچاله عظیم که در مرکز کهکشان ما زندگی می‌کند، می شوند. تلسکوپ‌های دیگر نیز اثرات سیاهچاله‌ها را در سراسر جهان مشاهده کرده‌اند.
طبق قانون Minute Physics، اعمال قانون گرانش نیوتن در اجسام بسیار سبک، مانند افراد، سلول‌ها و اتم‌ها ، تا حدودی یک مرز بدون مطالعه باقی مانده است. محققان تصور می‌کنند که چنین چیزهایی با استفاده از همان قوانین گرانشی سیارات و ستاره‌ها یکدیگر را جذب می‌کنند، اما چون گرانش بسیار ضعیف است، مطمئن بودن از آن دشوار است.
شاید نیروی گرانشی بین اتم‌ها به جای اینکه به صورت عکس مجذوری باشد، متناسب با مکعب عکس فاصله‌شان از یکدیگر باشد. اما ابزارهای فعلی ما راهی برای بیان آن ندارند. جنبه های نو و پنهان واقعیت، تنها در صورتی قابل دستیابی است که بتوانیم چنین نیروهای جاذبه‌ای کوچک را بسنجیم.

گرانش اما، به طریقی دیگر دانشمندان را متحیر می‌کند. مدل استاندارد فیزیک ذرات، که فعالیت تقریباً همه ذرات و نیروهای شناخته شده را توصیف می‌کند، جاذبه را کنار می‌گذارد. در حالی که نور توسط ذره‌ای به نام فوتون حمل می‌شود، فیزیکدانان تصور نمی‌کنند ذره‌ای معادل برای گرانش وجود داشته باشد، که به آن گراویتون گفته می‌شود.
کشف مهم دیگر جامعه فیزیک در قرن بیستم، یعنی گردآوری گرانش در چارچوبی نظری با مکانیک کوانتوم، همچنان یک کار ناتمام است. چنین تئوری‌ای درباره همه چیز(همانطور که شناخته شده است) ممکن است هرگز محقق نشود.

📝 مترجم: ساناز افشاری

منبع:
https://www.livescience.com/37115-what-is-gravity.html

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#الکترومغناطیس ، #متن_علمی ، #اتحاد_نیروها ، #نیروهای_بنیادین ، #فیزیک ، #فیزیک_نظری ، #ماکسول

🖋 مروری بر معادلات ماکسول

✅ معادله شماره 1:
این معادله، که صورت دیفرانسیلی قانون گاوس است، یکی از معادلات اساسی در مبحث الکترواستاتیک می‌باشد. کافی است که چگالی بار الکتریکی در فضا را داشته باشید تا این معادله به شما میدان الکتریکی را بدهد. این معادله به صورت موضعی چگالی بار الکتریکی را به واگرایی میدان الکتریکی مربوط می‌کند. در این معادله میدان الکتریکی و چگالی بار، هر دو می‌توانند تابع مکان (3 بعدی) و زمان باشند.

ادامه👇

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

ادامه👇

✅ معادله شماره 2:
از صورت این معادله می‌فهمیم که ظاهرا در طبیعت واگرایی میدان مغناطیسی همیشه 0 است. در واقع انگار تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد تا مقدار این واگرایی را عیر صفر بکند. کافی است که یک مقایسه کوچک با معادله شماره 1 بکنید. در آنجا چگالی بار الکتریکی که متضمن بارهای تک قطبی الکتریکی بودند، واگرایی میدان الکتریکی را غیر صفر می‌کردند. اما تا کنون در طبیعت تک قطبی مغناطیسی مشاهده نشده. این معادله یک عدم تقارن در معادلات ماکسول به وجود آورده است، به این معنا که وقتی تک قطبی مغناطیسی نداشته باشیم، خبری از جریان مغناطیسی هم نیست و دو معادله بعدی از نظر ظاهری تفاوت‌های اساسی دارند. جالب است بدانید که چندین تیم تحقیقاتی هم‌اکنون به دنبال تک قطبی‌های مغناطیسی می‌گردند تا به نوعی این تقارن را به معادلات ماکسول برگردانند. سوال درباره تک قطبی مغناطیسی در حوزه دیگری در فیزیک نیز بررسی شده که بحث میدان‌های کوانتومی و کوانتش دیراک است که برای بررسی این موضوع می‌توانید به کتاب‌های پیشرفته الکترومغناطیس مراجعه کنید.

✅ معادله شماره 3:
این معادله که صورت دیفرانسیلی قانون القای فارادی می‌باشد، دو میدان الکتریکی و مغناطیسی را به هم مربوط می‌کند. به زبان گفتاری، تغییرات زمانی میدان مغناطیسی، منجر به چرخش میدان الکتریکی می‌شود. این از نقاط عطف در تاریخ علم بود، که فارادی توانست نشان دهد که چطور تغییرات شار میدان مغناطیسی سبب تولید جریان الکتریکی می‌شود. علامت منفی در طرف راست معادله حکایت از قانون لنز دارد، که بیان می‌دارد، جهت میدان الکتریکی القایی به نوعی است که انگار سیستم می‌خواهد با تغییر شار میدان مغناطیسی مخالفت کند.

✅ معادله شماره 4:
این معادله نیز صورت دیفرانسیلی قانون آمپر است که بیان می‌کند جریان الکتریکی، سبب چرخش میدان مغناطیسی می‌شود. تا به اینچا ظاهرا مشکلی نیست و شاید تنها به نابغه‌ای نظیر ماکسول نیاز داشتیم تا نقصان بسیار کوچک در این معادلات را تشخیص دهد و سعی در رفع آن نماید. رفع آن نقصان کوچک منجر به جمله دوم سمت راست معادله شد که به نوعی بیان می‌کند که تغییرات میدان الکتریکی نیز سبب چرخش میدان مغناطیسی می‌شود. البته تا آن روزها اثر این جمله دوم در آزمایشات دیده نشده بود چراکه بسیار اثر کوچکی است و این ماکسول بود که با نبوغ خود،‌ از راهی کاملا نظری توانست تشخیص دهد که وجود این جمله الزامی است. بدون در نظر گرفتن این جمله، میدان‌های الکتریکی و مغناطیس که بهتر است از این به بعد آن‌ها را الکترومغناطیسی خطاب کنیم، به صورت ایستا در سرتاسر فضا وجود دارند. ولی اگر جمله دوم سمت راست معادله را در نظر بگیریم اتفاقی فوق‌العاده هیجان انگیز رخ می‌دهد. پس از حل معادلات می‌فهمیم که میدان‌های الکترومغناطیسی در فضا به صورت امواج منتشر می‌شوند. در واقع تصویر ایستای قبلی،‌ جای خود را به تصویر دینامیکی جدید داد. چون هر موجی سرعتی دارد، ماکسول بر آن شد تا سرعت این امواج را محاسبه بکند که نتیجه هیجان انگیز دیگری پدید آمد. سرعت این امواج برابر سرعت نور است و اولین بار در تاریخ سرعت نور به صورت نظری به پارامترهای محیط ربط داده شد. این اولین شاهد بود بر اینکه نور یک موج الکترومغناطیسی است.

در روند کشف هرکدام از این معادلات افراد بسیار سهیم بودند، که در نهایت فارادی قدم‌های نهایی را برداشت و مفهوم میدان را وارد بازی کرد. در آخر هم که ماکسول با ارائه یک مدل نظری که هر کدام از این میدان‌ها را به صورت برداری نمایش می‌داد، کار را به اتمام رساند. ما چندین قدم مهم در فهم رازهای طبیعت برداشتیم و هنوز قدم‌های اساسی باقی مانده بود. نظریه الکترومغناطیسی ماکسول از همان ابتدا با مکانیک نیوتنی سازگار نبود و همین انگیزه‌ای بود برای انیشتین که نظریه نسبیت خاص خود را به وجود آورد. همچنین مدل‌های اتمی آن روزها، تعارض بسیار با نظریه ماکسول داشت و همچنین مسئله تابش جسم سیاه، که همه این‌ها انگیزه‌ای بود برای به وجود آمدن نظریه کوانتوم. هر دو این انقلاب‌های بزرگ در علم از کار ارزشمند دانشمندان پیشین الکترومغناطیسی نشأت گرفت. دانشمندان معاصر بر دوش غولان ایستادند و قدم‌های بعدی را طی کردند.

🖋 نویسنده: مهدی فراهانی

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

گروه تکامل فیزیکی آغاز سال ۱۴۰۰ را خدمت شما عزیزان شادباش عرض میکند.
با آرزو سلامتی و بهترین ها برای شما عاشقان فیزیک 🌸

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#معرفی_گرایش_فیزیک
#اپتیک #لیزر

✅معرفی رشته مهندسی اپتیک و لیزر

مهندسی اپتیک و لیزر رشته ای در علوم مهندسی و یکی از شاخه های مهم علم ریاضی و فیزیک است که به مطالعه خواص نور و نحوه تعامل آن با ماده، نحوه تولید، انتقال، شناسایی و اندازه گیری نور می پردازد و شامل به کار بردن نور و لیزر برای تحقیق، طراحی و توسعه تکنولوژی و زیرساخت ها در طیف وسیعی از زمینه ها میباشد.
در این رشته، دانشجویان با انواع لیزر و اپتیک و کاربردهای آنها، اسپکتروسکوپی لیزری(اندازه گیری طول موج و فرکانس)، فن آوری ساخت قطعات اپتیکی و مبانی علمی اپتیک و کاربرد آن در تجهیزات اپتیکی، اپتوالکترونیکی و لیزری و … آشنا می شوند و قادر به طراحی و ساخت تجهیزات اپتیکی و لیزری مورد نیاز در زمینه های مختلف می باشند. پردازش تصویر، پردازش اطلاعات، ارتباطات بی سیم، فناوری الکترونیکی(شامل دستگاه های پخش دیسک فشرده، تلویزیون های با کیفیت بالا و چاپگرهای لیزری)، مشاهدات نجومی، تحقیقات اتمی، رباتیک، پروژه های نظامی، نظارت بر کیفیت آب، نظارت در زیر دریا و اقدامات پزشکی از دیگر برنامه هایی است که مهندسان کار می کنند.
اپتیک فیزیکی مربوط به خصوصیات موج نور است. اپتیک کوانتوم مطالعه فوتون ها یا ذرات منفرد نور می باشد و اپتیک هندسی که شامل ابزارهای نوری است، برای تشخیص و اندازه گیری نور استفاده می شود.
از دیگر زیرشاخه های اپتیک، اپتیک غیرخطی، اپتیک الکترونی، مغناطیسی نوری و اپتیک فضایی می باشد.
مهندسان اپتیک و لیزر دانش خود در زمینه اپتیک را با سایر مفاهیم مهندسی مانند مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ترکیب کرده تا برنامه هارا پردازش کرده و سپس دستگاه هارا با استفاده از فناوری لیزری بسازند.
آنها سیستم های نوری دقیق را برای دوربین ها، تلسکوپ ها یا سیستم‌های لنز طراحی می‌کنند. آنها مشخصات مورد نیاز را تعیین میکنند و تنظیماتی را برای کالیبراسیون و تنظیم دقیق دستگاه های نوری انجام می دهند. مدارها و اجزای مربوط به دستگاه هایی را که از فناوری نوری استفاده می‌کنند طراحی و توسعه می‌دهند. برخی از مهندسان نوری برای آزمایش و اندازه گیری عملکرد سیستم های نوری، ابزار بازرسی را طراحی و ساخت می‌کنند. در طراحی این تجهیزات، آنها آزمایش می‌کند که آیا همه قطعات طبق نیاز عمل می‌کنند و سوء عملکرد قطعات را تشخیص می دهند و نقص را برطرف می‌کنند. آنها به همراه مهندسان برق و مکانیک روی طراحی کلی سیستم ها با استفاده از اجزای لیزری کار می‌کنند.

ادامه👇🏻

⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

ادامه👇🏻

برخی از مهندسان اپتیک و لیزر در لیزر و فیبر نوری تخصص دارند. این مهندسان که به آنها مهندس فیبر نوری گفته می‌شود تجهیزات و اجزایی را که از فناوری لیزر و فیبر نوری استفاده می کنند را طراحی، توسعه، اصلاح و ساخت می‌کنند.
از لیزر ها برای تولید پرتوهای بسیار قدرتمند نور استفاده می‌شود که از طریق فیبر نوری که رشته‌هایی مانند الیاف شیشه ای با روکش پلاستیک هستند، قابل انتقال است.
با استفاده از این فناوری لیزرها می توانند موادی به سختی الماس را برش دهند، مسافت‌های طولانی را بدون هیچگونه اتلاف انرژی طی کنند و حرکات بسیار کوچک را تشخیص دهند. از لیزر همچنین می‌توان برای ثبت، ذخیره و انتقال اطلاعات استفاده کرد. این مهندسان ممکن است در آزمایش سیستم های لیزری یا توسعه برنامه های لیزری در زمینه‌ای مانند ارتباطات از راه دور، پزشکی، دفاع، تولید و ساخت و ساز مشارکت داشته باشند. به عنوان مثال از لیزرها در روش‌های جراحی و تجهیزات تشخیصی پزشکی استفاده می‌شود. از آنها در صنایع تولیدی برای هم ترازی علامت گذاری و برش فلزات و پلاستیک ها استفاده می‌شود. برنامه‌های نظامی مانند سیستم های ناوبری و سیستم های بالستیک و تسلیحاتی از فناوری لیزر استفاده می‌کنند. مناطق دیگر که مهندسان اپتیک و لیزر از آن استفاده می کنند شامل رباتیک، هولوگرام، اسکن دیسک فشرده و چاپ است. در این میان طیف سنج ها، آنالیزورهای طیف کنتورهای انرژی دیجیتال، کالری سنج ها مترهای لیزری، آشکارسازهای نشر و وات متر را می توان به عنوان ابزارهای مورد نیاز نام برد.
لازم به ذکر است که نرم افزارهای زیر، جزء پرکاربردترین ابزارها برای دانشجویان این رشته است:
Zemax
MATLAB
OptiFiber
در سال های اخیر علم و رشته مهندسی اپتیک و لیزر در سطح جهانی پیشرفت های بسیار زیادی داشته است و کشور ما نیز از این پیشرفت ها بی بهره نمانده و این رشته در ایران نیز با نوآوری ها و کشف های زیادی همراه بوده است. بنابراین شاهد رشد بسیاری در بازار کار این رشته خواهیم بود.
بیمارستان ها و مراکز درمانی مجهز، صنایع نظامی(بخش های متعدد)، سازمان انرژی اتمی، مراکز تحقیقاتی وزارت بهداشت، مراکز تحقیقاتی صنعتی کارخانه های بزرگ از جمله محیط های کاری برای مهندسان اپتیک و لیزر می باشد.

✍🏻جمع آوری: زهرا محمدحسینی

⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#معرفی_گرایش_فیزیک
#فوتونیک
✅ معرفی رشته فوتونیک

فوتونیک علمی است که گستره آن شامل ایجاد، انتشار، انتقال، مدولاسیون، سوئیچینگ، تقویت و آشکارسازی نور می شود. با اختراع لیزر و پس از آن با ساخت فیبر نوری، شاخهٔ اپتیک در علم فیزیک آنقدر گسترده و کاربردهای آن آنقدر زیاد شد که مبحثی جدید موسوم به فوتونیک در علم متولد گردید.
در این علم آنچه نقش اساسی را بر عهده دارد بر هم کنش نور (فوتون) و ماده است در حالی که در علم الکترونیک نقش اصلی بر عهده ی برهم کنش الکترون و ماده است. لذا با توجه به اینکه فوتون از نظر بر هم کنش با ماده هزاران برتری نسبت به برهم کنش الکترون با ماده دارد هر روزه شاهد نشانه های این برتری در عرصه ی فناوری های نوین هستیم، به طوری که با رونق علم فوتونیک در اوایل دهه ی ۱۹۸۰، رفته رفته سهم علم الکترونیک در فناوری و زندگی ما کاهش می یابد. لیزر، فیبر نوری، نیمه هادی‌ها و نانو‌فوتونیک از جمله مباحث مطرح در این رشته است. 
دروس امتحانی آزمون کارشناسی ارشد این رشته: زبان عمومی و تخصصی، مکانیک کوانتومی، الکترونیک و فیزیک مدرن هر یک با ضریب ۱ والکترومغناطیس با ضریب ۲ می باشد. داوطلبان این رشته بیشتر دارای مدرک کارشناسی فیزیک، مهندسی اپتیک و لیزر و بعضاًَ از رشته مهندسی برق می باشند. نکته جالب توجه در آزمون این رشته، درصد پایین رتبه های برتر این رشته در درس الکترونیک است که باید مورد توجه علاقه‌مندان این رشته قرار گیرد زیرا همان طور که می دانید نمرات بالا در دروسی که دیگران نمره پایینی دارند تاثیر زیادی در افزایش نمره کل دارد.
از جمله موضوعات مطرح در این رشته می توان به موارد زیر اشاره کرد: 
- ساخت، توسعه و مطالعات بر روی لیزرهای مختلف با طول موج و توان های متفاوت
- به کارگیری لیزرهای ساخته شده و خریداری شده در طرح های مختلف
- مطالعه و توسعه پایه‌ای در اپتیک کوانتومی مطالعه و توسعه فیزیک نیمه‌هادی در جهت مطالعه انواع لیزرهای نیمه‌هادی و ساخت آنها 
- مطالعه برروی آشکار‌سازهای نیمه‌هادی 
- مطالعه و ساخت فیبرنوری و بررسی کاربردهای فیبر در جهت رفع مشکلات مخابراتی کشور 
- مطالعه و پژوهش در زمینه نانوفوتونیک به منظور رسیدن به تکنولوژی قطعات دیجیتالی فوتونی و نهایتاً پردازنده های فوتونیکی

ادامه 👇🏻

⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

ادامه 👇🏻

🔍گرایش‌ها و ابعاد مختلف این رشته در کارشناسی ارشد

1⃣ فتونیک- الکترونیک
پیشرفت روز افزون تکنولوژی و ساخت قطعات الکترونیکی کوچک تا به آنجا ادامه یافته است که امروزه پیش‌بینی می‌شود که در چند سال آینده دیگر نتوان قطعاتی از این کوچک‌تر ساخت که قادر به عبور جریان الکتریسیته نیز باشند به گونه ای که در آن‌ها عبور یک الکترون برابر خواهد بود با برقراری جریان و عدم عبور آن یعنی قطع جریان الکتریکی. این مساله باعث شده تحلیل مدارات، دیگر از حوزه الکترونیک کلاسیک خارج شده و بررسی چنین سیستمی بر عهده مکانیک کوانتم نهاده شود که این نیز دارای مشکلات خود است. این امر باعث شده تا دانشمندان به فکر جایگزینی برای الکترون باشند که مشکلات الکترون را نیز نداشته باشد. از میان گزینه‌ها فوتون یعنی کوانتم‌های نور را جایگزینی مناسبی یافتند. بدین ترتیب باید به دنبال ساخت ادواتی بود که جای ادوات الکترونیکی را که در آن‌ها فوتون نقش اساسی بازی می‌کند، بگیرند. تحقیقاتی که این هدف را دنبال می‌کنند در حوزه فوتونیک-الکترونیک جای می‌گیرند.

2⃣ فوتونیک- فیزیک
شاخه دیگری از علم فوتونیک، فوتونیک- فیزیک است. در این شاخه نیز به مباحث بسیار زیادی از جمله روابط حاکم بر برهمکنش نور با ماده، میکروسکوپ‌های روبشی، میدان نزدیک نوری و … پرداخته می شود. در این شاخه بیشتر به بررسی تحقیقاتی و علمی قطعات اپتیکی می پردازند. برای مثال کار بر روی نحوه تولید و افزایش کیفیت فیبرهای نوری، کار گرایش فیزیک رشته فتونیک است اما به‌کار گیری و تولید این فیبرها کار گرایش‌های الکترونیک و مخابرات است.

3⃣ فوتونیک- مخابرات
مخابرات نوری فرمی از انتقال اطلاعات است که در آن نور واسط انتقال داده باشد. کانال چنین ارتباطی می‌تواند فضای آزاد، هوا یا فیبر نوری باشد. در مخابرات فیبر نوری، نور مورد استفاده، عموماً لیزر با طول موج حدود ۱۵۰۰ نانومتر است که بسته به کاربرد، بردهای مختلفی دارد. گسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت‌ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت، دقت و تسهیل از مهم‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری است. یکی از پر اهمیت ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری، آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم‌بندی در حوزه زمانی را دارا است. امروزه انتقال سیگنال‌ها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیک‌های وابسته به انتقال، شهرت و آوازه سیستم‌های انتقال ماهوارها را به شدت مورد تهدید قرار داده است. دیر زمانی ست که این مطلب که نور می تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق العاده آن به بهترین وجه استفاده کند. کار فوتونیک گرایش مخابرات ساخت و تحقیق در مورد این گونه قطعات نوری است که در مخابرات کاربرد بسیاری دارد.

▪️زمینه‌های اشتغال
این رشته اخیرا به رشته‌های دانشگاهی اضافه شده است و علم نسبتا جدیدی است ولی در کشور ما هنوز به طور کامل استفاده از این رشته تعریف نشده است. اما فارغ‌التحصیلان این رشته از لحاظ موقعیت شغلی وضعیت بهتری نسبت به فارغ‌التحصیلان رشته فیزیک دارند. این رشته در مخابرات مخصوصا بخش فیبر نوری و همچنین در قسمت ساخت قطعات نوری و اپتیکی کاربرد خوبی دارد.

✍🏻جمع آوری: زهرا محمدحسینی

⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#ویدیو_علمی
#سیاه_چاله ، #گرانش ، #نسبیت_عام ، #افق_رویداد

✅ سیاه چاله‌ها، از تولد تا مرگ
در این ویدیو بسیار جذاب، سیاه چاله‌ها معرفی می‌شوند. ابتدا تولد سیاه چاله‌های ستاره‌ای، نحوه تبدیل شدن یک ستاره به یک سیاه‌چاله توضیح داده می‌شود. سپس به معرفی یک سیاه‌چاله، اینکه چطور به نظر می‌آید، اگر شخصی به طرف آن برود چه اتفاقاتی در انتظارش خواهد بود و ... پرداخته خواهد شد. در نهایت بیان می‌کند که یک سیاه‌چاله کاملاً هم سیاه نیست.

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution

#کلاس_شب_کنکور ، #رفع_اشکال ، #کنکور_۱۴۰۰ ، #ریاضی_فیزیک ، #مکانیک_کوانتومی

✅ کلاس‌های شب کنکور ارشد فیزیک ۱۴۰۰:
با توجه به اینکه تقریباً تنها ۴ هفته تا کنکور ارشد فیزیک ۱۴۰۰ باقی مانده است، تصمیم گرفتیم که برای علاقه‌مندان کلاس‌هایی با هدف جمع‌بندی و مباحث کنکوری، رفع اشکال، حل سوالات سال‌های گذشته و ... برگزار بکنیم.
در برنامه امسال دو درس از مهم‌ترین و درصدآورترین درس‌های تخصصی فیزیک، که ریاضی‌فیزیک و مکانیک کوانتومی است، را در کلاس‌ها گنجانده‌ایم.
این کلاس‌ها در ۴ جلسه برگزار خواهد شد.

🛑 جهت ثبت‌نام و دریافت برنامه درسی، تنها تا تاریخ ۱۱ اردیبهشت فرصت دارید.

📋 برای ثبت‌نام، نام و نام‌خانوادگی خود به همراه شماره تماس، شماره دانشجویی و نام دانشگاه محل تحصیل خود را به یکی از محل‌های زیر ارسال کنید.
📧 Email : farahani.phys@gmail.com
📱 Whatsapp : +98 936 112 1494

🟢 و خبر خوب اینکه، به جهت اعتمادسازی علاقه‌مندان، جلسه اول رایگان خواهد بود.

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution