مساعدة في الفيزياء

[زهرة بيان]

السلام عليكم للجميع
ارجووووكم محتاجة مواضيع بحوث في مادة الفيزياء مواضيع علمية

[زهرة بيان]

بليييييييز ساعدوني محتاجاتو قبل 15 فيفري

[طيف الملاك¤اماني¤]

لم افهم قصدك بالتحديد

[mohamedkarim]

بحث علمي في الفيزياء عن المغناطيس . بحث علمي جاهز

تقديــــــــــم
اكتشف الإنسان قديمًا نوعًا مميزًا من الحجارة السوداء تختلف عن أنواع الحجارة الأخرى المعروفة ، إذ كان بإمكان هذه الحجارة أن تجذب إليها قطع الحديد الصغيرة .
وكان العرب هم الذين أدخلوا البوصلة إلى أوربا في العصور الوسطى عن طريق إسبانيا ( الأندلس) وبذلك تمكن الأوربيون من تحقيق اكتشافاتهم الجغرافية والتجارية الكبرى خلال القرنين الخامس عشر والسادس عشر.
ويستخدم المسلمون البوصلة هذه الأيام في تحديد اتجاه الكعبة المشرفة .
وتصنع بعض الأدوات مثل مفك البراغي ممغنطًا ، فإذا سقط برغي صغير في مكان ضيق داخل جهاز كمبيوتر مثلاً ، لا تصله اليد بسهولة ، يكون في مقدرة الفني التقاطه بسهولة باستخدام مفك البراغي الممغنط.
ولعل أكثر ما يثير الاستغراب والدهشة حول موضوع المغناطيسية هو أننا نعيش على سطح مغناطيس عملاق ، فللأرض قطبان مغناطيسيان تمامًا كالمغناطيس العادي أحدهما شمالي يقع في الجنوب الجغرافي للأرض وآخر جنوبي ويقع في الشمال الجغرافي للأرض.


قصة المغناطيس
تروي الأساطير أن راعيًا اسمه ماغنس كان يرعى غنمه ، فلاحظ أن طرف عصاه المصنوع من مادة حديدية ينجذب نحو بعض الحجارة ، فسميت هذه الحجارة باسم " الحجارة المغناطيسية " نسبة إليه بعد أن اكتشف هذه الظاهرة.
وربما تعود هذه التسمية إلى مقاطعة مغنيسيا ( Magnesia ) في آسيا الصغرى بالقرب من تركيا حيث اكتشفت هذه الحجارة المغناطيسية لأول مرة ، وأطلق اليونانيون على ذلك الحجر اسم الحجر العجيب أو الحجر المعدني وسمي فيما بعد باسم الحجر المغناطيسي ، كما أطلق اسم مغناطيس على القضيب المصنوع من المادة التي يمكن أن تكتسب خواص الحجر المغناطيسي .



المواد المغناطيسية
تسمى المواد التي يجذبها المغناطيس بشدة مواد مغناطيسية ، مثل المسامير الفولاذية ، ومشابك الورق ...
وهي مواد في الغالب مصنوعة من الحديد ، والكوبلت ، والنيكل ، والكروم والمنجنيز والجادولينيوم وغيرها ...
ويطلق عليها أحيانًا اسم المواد الحديدو مغناطيسية أو الفيرو مغناطيسية .




المواد غير المغناطيسية
وهي المواد التي لا تنجذب نحو المغناطيس ، مثل النحاس والخشب والزجاج ، وقد بيّنت التجارب أنه إذا استعملنا مغانط قوية جدًا ، فإن هذه المواد تتأثر تأثرًا طفيفًا بهذه المغانط ، وتصنف هذه المواد إلى قسمين : يسمى أحدهما المواد شبه المغناطيسية أو بارا مغناطيسية والقسم الآخر يسمى دايا مغناطيسية.



المغناطيس الطبيعي
وهو عبارة عن معدن يستخرج من الحجر المغناطيسي وله تركيب كيميائي يعرف باسم الماجنتايت أو أكسيد الحديد المغناطيسي Fe3O4 وهو أسود اللون ، ويجذب إليه المواد المغناطيسية وخصوصًا الحديد والنيكل والكوبلت وخلائطها ، كما أنه إذا علق تعليقا حرًا بحيث تسهل حركته في مستوى أفقي فإنه يتحرك إلى أن يستقر تمامًا في اتجاه الشمال والجنوب المغناطيسيين .
وهذا النوع ليس له شكل محدد أو شدة محددة ، وقد استخدمه الناس قديمًا لصنع البوصلة. ولم تعد هناك أهمية عملية للحجر المغناطيسي هذه الأيام حيث تستخدم بدلاً منه مواد مغناطيسية صناعية منتجة من الحديد أو سبائك خاصة تعطي مغناطيسات قوية.


المغناطيس الصناعي
تستخدم المغناطيسات في حياتنا في أغراض متعددة ، ولا يصلح المغناطيس الطبيعي لذلك ، لصعوبة تشكيله ولضعفه ، والمغناطيسات التي نستخدمها كلها مغناطيسات صناعية ، وتصنع من الصلب أو من إحدى سبائك الحديد ، وتشكل أولاً بالشكل المطلوب ثم تمغنط بإحدى طرق المغنطة .
ومع الزمن استطاع الانسان صنع مغناطيسات بأشكال مختلفة ، فمنها ما هو على شكل حذاء الفرس ، ومنها ما هو على شكل قضيب مسطح ، ومنها الاسطواني الشكل . كما توجد مغناطيسات على شكل حلقات ، وأخرى على شكل حرف U .
ويتميز المغناطيس الصناعي عن حجر المغناطيس بالآتي :
1 - يمكن التحكم في شكله تبعا للغرض المراد استخدامه فيه.
2 - يمكن التحكم في قوته المغناطيسية.
إن أول مغناطيس دائم تمت صناعته من الفولاذ في حين أن المغناطيسات الحديثة أقوى من ذلك بكثير وتنقسم إلى نوعين :


أ - السبائك المغناطيسية ( Alloy magnets ) :
وتحتوي على بعض الفلزات كالحديد والنيكل والنحاس والكوبلت والألمنيوم ولها أسماء تجارية مثل Alinco و Alcomax ويمكنكم البحث عبر شبكة الإنترنت حول هذه الأسماء لمعرفة مزيد من التفصيلات عنها .


ب - المغناطيسات الخزفية ( Ceramic magnets) :
وهذه الأنواع تصنع من مساحيق تسمى الفريت Ferrites وهي تتركب من أ**يد الحديد وأ**يد الباريوم ، وهي هشة ومن أسمائها التجارية Magnadur ، وهذا المسحوق الدقيق جدًا والذي يمكن مغنطة كل جزئ منه يستخدم لتغطية الشريط في شريط التسجيل وأقراص الكمبيوتر.
وقد أمكن الاستفادة منها في تصنيع البوصلة كتطبيق على توجه القطب الشمالي للمغناطيس دائمًا نحو القطب الجغرافي الشمالي للأرض عند التعليق الحر للمغناطيس ، كما تستخدم في المولدات والمحركات الكهربائية والسماعات والهواتف وغيرها ... .
في حين يتم خلط مسحوق الفريت مع البلاستيك والمطاط ( اللدائن ) ليكوّن مغناطيسًا لينًا أو لدنًا قابلاً للإنثناء بأي شكل من الأشكال .



خواص المغناطيس
سواء كان المغناطيس طبيعيًا أم صناعيًا فإن له خواص مميزة وأهمها التالي :



الخواص العامة للمغناطيس
1 - إذا علق المغناطيس من منتصفه عند مركز ثقله ، بحيث يكون حر الحركة في مستوى أفقي فإنه يتحرك أولاً إلى أن يسكن بحيث يتجه أحد قطبيه نحو الشمال المغناطيسي والقطب الآخر نحو الجنوب المغناطيسي ، ويكون محور المغناطيس منطبقًا على خط الزوال المغناطيسي للأرض .
فعندما يعلق المغناطيس تعليقًا حرًا أفقيًا فإنه يستقر بحيث يتجه طرف بذاته من طرفيه نحو الشمال دائمًا ، ولذلك أطلق عليه اسم القطب الباحث عن الشمال ، والذي نسميه اختصارًا القطب الشمالي ، كما يسمى القطب الموجود عند الطرف الآخر قطبًا جنوبيًا .
2 - المغناطيس له قطبان أحدهما شمالي والآخر جنوبي ، ومهما بلغ المغناطيس من القصر فإن له دائمًا قطبين، ويكتب أحيانًا على المغناطيس حرف N على أحد طرفيه ، وحرف S على الطرف الآخر ، ويعني ذلك أن الطرف الأول هو القطب الشمالي بينما الطرف الآخر هو القطب الجنوبي . وأحيانًا يصبغ القطب الشمالي باللون الأحمر بينما يصبغ القطب الجنوبي باللون الأزرق.
3 - تزداد قوة جذب المغناطيس للمواد المغناطيسية عند نقطتين قريبتين من طرفيه ، وتسمى كل منهما قطب المغناطيس ، ويسمى الخط الواصل بين هاتين النقطتين محور المغناطيس ، وتسمى المسافة بينهما الطول الفعال للمغناطيس ويرمز له بالرمز ( 2 ل) ، بينما يسمى البعد بين طرفي المغناطيس الطول الطبيعي للمغناطيس .
وعند غمر مغناطيس في وسط برادة حديد نلاحظ أن البرادة تتجمع عند طرفي المغناطيس ، بينما يتجمع مقدار ضئيل جدًا في منتصفه ، وتسمى المنطقة المتوسطة بين القطبين من المغناطيس بالمنطقة الحيادية أو منطقة الخمود.
4 - الأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب والأقطاب المغناطيسية المتشابهة تتنافر.
5 - قوتا قطبي المغناطيس الواحد متساويتان .
6 - يجذب المغناطيس بعض المواد وتسمى المواد المغناطيسية .
7 - قدرة المغناطيس على جذب الأشياء متفاوتة ، إذ يجذب المغناطيس الحديد المطاوع بقوة أكبر من قوة جذب الحديد الصلب والنيكل.
8 - قوة المغناطيس تنفذ عبر المواد غير المغناطيسية ولا تنفذ عبر المواد المغناطيسية .
9 - يفقد المغناطيس مغنطته بالطرق الشديد والتسخين بالحرارة وكذلك بالكهرباء .


السلوك الملاحظ بين الأقطاب المغناطيسية يتشابه مع ما يحدث بين الشحنات الكهربائية المتشابهة والمختلفة ، ولكن يوجد فرق جوهري بين الأقطاب المغناطيسية والشحنات الكهربائية إذ يمكن فصل الشحنات الكهربائية السالبة عن الشحنات الكهربية الموجبة كما يمكن إنتاج شحنات كهربية منفردة سالبة أو موجبة في حين لا يمكن أن يوجد قطب مغناطيسي منفرد ( قطب شمالي أو قطب جنوبي منفرد ) فأي محاولة لقطع المغناطيس لنصفين أو أكثر تنتج مغناطيسات أصغر وبقطبين أثنين شمالي وجنوبي .
فعندما تقطع المغناطيس إلى نصفين تحصل على مغناطيسين لكل منهما قطبان ، ولا يمكن بهذه الطريقة أو غيرها أن تفصل القطب الشمالي للمغناطيس عن القطب الجنوبي له.
أي لا يمكن أن نعزل أحد قطبي المغناطيس عن الآخر مهما استمرينا في تقطيع المغناطيس ، فكل مغناطيس مهما كان صغيرًا يكون ثنائي القطب .
ووسيلتنا الوحيدة لدراسة تأثير الأقطاب المغناطيسية بعضها على بعض هي استخدام مغناطيسات طويلة ، وبذلك يمكن إهمال تأثير الأقطاب البعيدة.


القانون الأساسي في المغناطيسية
عند تقريب قطبين مغناطيسيين متشابهين من بعضهما البعض فإن قوة تنافر تؤثر على كل منهما وتجعلهما يتباعدان عن بعضهما ، بينما عند تقريب قطبين مغناطيسيين مختلفين بعضهما من بعضهما فإنهما يتجاذبان ويقتربان من بعضهما. أي أن :
الأقطاب المغناطيسية المتماثلة تتنافر ، والأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب .
في حين أن أي قطب مغناطيسي سواء أكان شماليًا أم جنوبيًا فإنه يجذب نحوه المواد الحديدية التي ليس لها أقطاب .
لذلك فالتنافر يلاحظ فقط بين الأقطاب المغناطيسية المتشابهة في المواد الممغنطة .



حجر المغناطيس
هو خام الحديد المغناطيس، وهو معدن واسع الانتشار في الطبيعة ومعروف منذ القدم ومكون أولي في الصخور النارية. وقد اهتم به علماء المسلمين وبينوا كثيرا من خواصه وأهمها جذبه لقطعة من الحديد إذا قربت منه، وخصص البيروني في كتابه: الجماهر في معرفة الجواهر فصلا عن المغناطيس، وأشار إلى الصفة المشتركة بين المغناطيس، والعنبر (الكهربا) وهي جذبهما للأشياء، وبين أن المغناطيس يتفوق على العنبر في هذه الصفة، وأشار البيروني إلى أن أكثر خامات المغناطيس موجودة في بلاد الأناضول وكانت تصنع منها المسامير التي تستخدم في صناعة السفن في تلك البلاد، أما الصينيون فكانوا يصنعون سفنهم بضم وربط ألواح الأخشاب إلى بعضها بحبال من ألياف النباتات، ذلك أن هناك جبالا من حجر المغناطيس مغمورة في مياه بحر الصين كانت تنتزع مسامير الحديد من أجسام السفن فتتفكك وتغرق في الماء.
وأشار البيروني إلى رواسب المغناطيس في شرقي أفغانستان وبين أن الأجزاء السطحية من تلك الرواسب ضعيفة المغناطيسية بالمقارنة مع الأجزاء الداخلية منها ، والسبب هو تعرض الأجزاء السطحية من تلك الرواسب للشمس. وشبه العلماء المسلمون الحديد وحجر المغناطيس بالعاشق والمعشوق، فالحديد ينجذب إلى المغناطيس كانجذاب العاشق إلى المعشوق .
وبين العلماء المسلمون أن حجر المغناطيس يجذب برادة الحديد حتى لو كان هناك فاصل بينهما، بل إنه يجذب إبرة الحديد إليه، وهذه الإبرة تجذب بدورها إبرة أخرى إذا قربت منها وهكذا حتى لترى إبر الحديد مرتبطة مع بعضها بقوة غير محسوسة. وبجانب القوة الجاذبة للمغناطيس فإن له قوة طاردة أيضا، فإذا وضع مغناطيس فوق ربوة يسكنها النمل، هجرها النمل على الفور. وقد ذكر العلماء المسلمون ومنهم القزويني و شيخ حطين بعض عوامل فقدان المغناطيس لقوته الجاذبة ويكون ذلك إذا دلك بقطعة من الثوم أو البصل، وعندما ينظف المغناطيس من رائحة الثوم أو البصل، ويغمر في دم ماعز وهو دافئ عادت إليه خاصيته.
وبين العلماء المسلمون أن السكين أو السيف يكتسبان صفة المغناطيس إذا حُكا في حجر المغناطيس. ويحتفظ كل من السيف والسكين بخواصه المغناطيسية لفترة طويلة قد تصل إلى قرن من الزمان. ودرسوا الخواص المغناطيسية لحجر المغناطيس في الفراغ ومنهم الرازي الذي كتب رسالة بعنوان : علة جذب حجر المغناطيس للحديد ، وبين التيفاشي أن سبب انجذاب الحديد للمغناطيس هو اتحادهما في الجوهر (أي أن لهما تركيبا كيميائيا واحدا بلغة هذا العصر) . وتحدث العرب عن القوة الجاذبة وأوضحوا أن هناك علاقة بين بعض المعادن وبعضها الآخر فمثلا ذكر شيخ حطين في نخبة الدهر أن الذهب هو مغناطيس الزئبق. ولم يكن غريبا أن ينسج الإنسان في العصور القديمة بعض الأساطير حول حجر المغناطيس.
ومن هذه الأساطير أسطورة التمثال الحديدي المعلق في الفراغ في داخل قبة مصنوعة من حجر المغناطيس في دير الصنم بالهند ، وسبب تعلق هذا التمثال في الفضاء هو انجذابه لقبة المغناطيس وقد عرف سر ذلك حينما زار السلطان محمود بن سبكتين ذلك المعبد واقتلع أحد مرافقي السلطان حجرا من القبة المغناطيسية فاختل توازن التمثال المعلق وهوى إلى أرض القبة .
واستخدم المغناطيس في الطب القديم لإزالة البلغم ومنع التشنج، وأشار الأطباء المسلمون إلى أنه إذا أمسك المريض حجر المغناطيس زالت التقلصات العضلية من أطرافه، وكانوا يستخدمون حجر المغناطيس في تخليص الجسم من قطع الحديد التي تدخل فيه بطريق الخطأ وذلك بإمرار المغناطيس فوق جسم المصاب، وذكروا أن حجر المغناطيس يسكن أوجاع المفاصل والنقرس إذا وضع - بعد دعكه بالخل - فوق مواضع الألم.



العلاج المغناطيسي
هو أحد أنواع وسائل العلاج بالطب البديل التي تستخدم الطاقة المغناطيسية في علاج الكثير من الأمراض التي تصيب الجسم، والمغناطيس في حد ذاته لا يقوم بالشفاء، بل يهيئ بيئة متوازنة للجسم للإسراع من عملية الشفاء.
فقد أثبتت الدراسات العلمية الحديثة أن قوة المجال المغناطيسي للأرض قد قلت بنسبة 50 % عما كانت عليه منذ قرون مضت؛ مما أدى إلى نقص كمية الطاقة المغناطيسية التي يستفيد جسم الإنسان منها. كما ساهم مجتمعنا الصناعي الحديث بما يحيطنا به من أطر ومعدات معدنية - تمتص جزءا من الطاقة المغناطيسية المنبعثة لنا من الأرض- في تقليل فائدة وقوة الطاقة المغناطيسية التي يمكننا الحصول عليها.
لذلك تعتمد فكرة العلاج المغناطيسي على نفس قواعد الطاقة المغناطيسية في الطبيعة. حيث تخترق الطاقة المغناطيسية الجلد في موضع معين لتمتص عن طريق الشعيرات الدموية الموجودة في الجلد المغطي لهذا الموضع، فتسير في الدم حتى تصل إلى مجرى الدم الرئيسي الذي يغذى جميع الشعيرات الدموية الموجودة بالجسم. ويرجع امتصاص الطاقة المغناطيسية في الدم إلى احتواء هيموجلوبين الدم على جزيئات حديد وشحنات كهربية أخرى تمتص هذه الطاقة المغناطيسية؛ فينشأ تيار مغناطيسي في مجرى الدم يحمل الطاقة المغناطيسية إلى أجزاء الجسم المختلفة.
وتتسبب الطاقة المغناطيسية الممتصة في تحفيز الأوعية الدموية فتتمدد، وبالتالي تزداد وتتحسن الدورة الدموية؛ مما يؤدي لزيادة تدفق الغذاء -المتمثل في الطعام والأكسجين- إلى كل خلايا الجسم فتساعده على التخلص من السموم بشكل أفضل وأكثر كفاءة. وبالتالي تعادل المحتوى الهيدروجيني لخلايا وأنسجة الجسم، فتساعد هذه البيئة المتوازنة على تحسين أداء وظائف الجسم، وبالتالي يشفي الجسم نفسه بنفسه.
فالطاقة المغناطيسية تساعد الجسم على أن يشفي نفسه بنفسه عن طريق تحفيز الكيمياء الحيوية الموجودة في الجسم وبالتالي يحدث الشفاء بطريقة تلقائية.
ويلاحظ أن للطاقة المغناطيسية تأثيرا على كل أجزاء الجسم، وهذا التأثير قد يظل عدة ساعات حتى بعد إبعاد المجال المغناطيسي عن الجسم.


فوائد العلاج المغناطيسي
للعلاج بالمغناطيسية فوائد عديدة منها على سبيل المثال وليس الحصر ما يلي:
زيادة قدرة هيموجلوبين الدم على امتصاص جزيئات الأكسجين مما يزيد من مستويات الطاقة بالجسم.
تقوية خلايا الدم غير النشطة مما يؤدي لزيادة عدد الخلايا في الدم.
تمدد أوعية الدم برفق مما يساعد على زيادة كمية الدم التي تصل إلى خلايا الجسم. فيزداد إمدادها بالغذاء وتزداد قدرتها على التخلص من السموم بشكل أكثر فاعلية.
تقليل نسبة الكوليسترول في الدم وإزالته من على جدران الأوعية الدموية؛ مما يؤدي لتقليل ضغط الدم المرتفع للمعدل المناسب.
تعادل الأس الهيدروجيني في سوائل الجسم مما يساعد على توازن الحمض مع القلوي بالجسم.
إنتاج الهرمونات وإطلاقها يزداد أو يقل تبعًا لمتطلبات الجسم في أثناء فترة العلاج.
تعديل أنشطة الإنزيمات بالجسم بما يتناسب مع احتياجاته.
زيادة سرعة تجدد خلايا الجسم مما يساعد على تأخير الشيخوخة.
تساعد على تنظيم وظائف الأعضاء المختلفة بالجسم.
تساعد على التخلص من الإحساس بالألم عن طريق تهدئة الأعصاب، فعندما يتم إرسال الإشارات التي تعبر عن الألم للمخ تقوم الطاقة المغناطيسية بتقليل النشاط الكهربي وتغلق قنوات وصول هذه الإشارات للمخ؛ فيزول الألم.


الحالات التي يمكن علاجها بواسطة العلاج المغناطيسي
في دراسة قام بها د. ناكاجاوا مدير مستشفى إسوزا بطوكيو ( Dr. N. Nakagawa Chief of Tokyo's Izusa Hospital) استخدم فيها العلاج المغناطيسي لعلاج 11 ألف مريض يعانون من تشنج العضلات في الأكتاف ومنطقة الرقبة، قد تحقق الشفاء بنسبة 90% من بين هؤلاء المرضى.
ومن الحالات التي يمكن علاجها باستخدام العلاج المغناطيسي ما يلي:
خشونة وضعف مفاصل الأيدي والأرجل والأذرع والأقدام والأكتاف.
المشاكل الهضمية مثل: عسر الهضم، والتهاب المعدة… إلخ.
عدم انتظام عمليات التمثيل الغذائي بالجسم مثل نقص إنتاج الأنسولين.
شفاء بعض أنواع السرطان.
الإصابات مثل الجروح والحروق.
النزيف الذي ينتج عن ضعف الأنسجة والأعضاء مثل نزيف اللثة.
الأشكال المختلفة لالتهاب المفاصل.
كسور المفاصل والعظام.
عدوى وحصى الكلي.
انثناء المفاصل في أي جزء من أجزاء الجسم
عدم انتظام عملية التنفس مثل أمراض الربو والالتهاب الشعبي.
المشاكل الجلدية مثل حب الشباب والإكزيما.
تغير تحرك أيونات الكالسيوم بحيث تزداد في مناطق كسور العظام لتساعد على سرعة التئامها، أو تقل في مناطق المفاصل لعلاج الالتهابات التي تصيبها.
والعلاج المغناطيسي لا يهدف إلى علاج أمراض بعينها بقدر ما يهدف إلى إمداد الجسم بظروف مثالية؛ مما يساعده على أن يشفي نفسه بنفسه. فكما ذكرنا من قبل أن كل الجسم يتأثر بالطاقة المغناطيسية بغض النظر عن المنطقة التي يعالجها في الجسم. وقد أطلق د. كيميث مكلين (Dr. Kenneth McLean) أحد علماء معهد المغناطيسية بولاية نيويورك الأمريكية على العلاج بالمغناطيسية أنه عطية من الله؛ حيث أنه يفيد في علاج كل الأمراض وبدون أعراض جانبية تذكر.



هل العلاج المغناطيسي آمن؟
ومما يحسب للعلاج بالمغناطيسية أنه ليس دواء إدمان مثل بعض الأدوية، كما أنه لا يتفاعل مع أي دواء كما أوضحت الأبحاث أن أعراضه الجانبية ضئيلة جداً.
فالأعراض الجانبية للعلاج بالمغناطيسية قد تظهر –إن وجدت- بشكل واضح لعدة أيام قليلة بعد العلاج بالمغناطيسية؛ لأنه يساعد الجسم على التخلص من السموم وزيادة قدرته على امتصاص السوائل. وقد تظهر الأعراض متمثلة في الصداع والأرق وارتفاع درجة حرارة الجسم. وهذه الأعراض تزول بعد يوم أو يومين من العلاج وبشكل تلقائي.




البدء في العلاج
إن درجة شدة المرض ومدته هي التي تحدد قوة حجر المغناطيس المستخدم. ومن الأفضل أن يبدأ المريض باستخدام حجر مغناطيس ذي قوة منخفضة، ثم يزيد من قوته تدريجيًّا بعد ذلك، ويجب أن يتم معالجة الأطفال، والصغار، وكبار السن عن طريق مغناطيس كهربي منخفض القوة.
كما وجدت الأبحاث أن فترة العلاج بالمغناطيسية تزداد إذا كان المريض يعاني من الأنيميا، أو نقص الكالسيوم، أو العلاج بعقاقير تخمد نظام المناعة التلقائي بالجسم.
حالات يصعب معها استخدام العلاج المغناطيسي
هناك حالات يصعب علاجهم بواسطة العلاج المغناطيسي مثل:
النساء الحوامل
الأشخاص الذين يعانون من نوبات الصرع.
الأشخاص الذين يعيشون بالقلب الصناعي
الأشخاص الذين تحتوي أجسادهم على أجزاء تعويضية معدنية مثل الأطراف الصناعية.
كما لا يجب استخدام مجال مغناطيسي شديد القوة على الأطفال، أو العيون، أو منطقة المخ، أو القلب.


لا يجب أن يستخدم قطب جنوبي شديد القوة للمغناطيس في علاج الأورام وحالات السرطان وحالات العدوى البكتيرية والفيروسية.
ويجب الاحتفاظ بالمغناطيس الكهربي بعيدًا عن أجهزة الكمبيوتر، وبطاقات الائتمان، والفيديو، والبطاريات الموجودة في ساعات اليد والسماعات، والتليفونات المحمولة… إلخ.
نوع القطب المغناطيسي الذي يستخدم على الجسم
يتميز القطب الشمالي للمغناطيس باحتوائه على طاقة سلبية ويتميز عادة بلونه الأخضر لذلك يسمى (القطب الأخضر) وله تأثير كبير على النمو، حيث يحفز كل أشكال الحياة؛ لذلك لا يجب استخدامه في علاج العدوى والبكتيريا، إلا أن له تأثيرا كبيرا على تهدئة الأعصاب وإزالة الشعور بالألم أو تخفيفه؛ لذلك فاستخدامه أكثر شيوعا في علاج التهابات المفاصل والأمراض الجلدية والحروق وآلام الأسنان وعلاج بعض أنواع السرطان، وأمراض الجهاز الهضمي.
أما القطب الجنوبي فيتميز باحتوائه على طاقة موجبة، ويتميز بلونه الأحمر لذلك يسمى (القطب الأحمر) وهو أقل استخداما من القطب الشمالي إلا أن له فائدة في إسراع تجلط الدم لذلك يساعد في علاج نزيف الجروح، كما يقلل من أيونات الكالسيوم غير الطبيعية بالجسم. ويساعد على إذابة الدهون وإزالتها من على جدران الشرايين والأوردة.
كما يوصي بعض خبراء العلاج بالمغناطيسية باستخدام القطب الجنوبي للمغناطيس في علاج الجسم في نصف الكرة الأرضية الجنوبي، واستخدام القطب الشمالي للمغناطيس في علاج الجسم في نصف الكرة الشمالي.


سوق المنتجات المغناطيسية
ويستخدم العلاج بالمغناطيسية عدد كبير من لاعبي الجولف أو لاعبي الرياضات المختلفة بشكل أساسي ويومي؛ لما له من تأثير فعال في تقليل الإحساس بالألم وشفاء الكسور والتهابات المفاصل والتئام الجروح. ولا تزال قيمة مبيعات المنتجات المغناطيسية (كالأقراط المغناطيسية والأساور المغناطيسية – والنعال المغناطيسية… إلخ) في تزايد مستمر حتى وصلت في السنوات الأخيرة إلى حوالي 150 مليون دولار سنويا.
فنحن نقف الآن على أعتاب علم حديث هو في حقيقة الأمر قديم. وهذا العلم قد يؤدي إلى حدوث نقلة هائلة في مجال الرعاية الصحية والطب البديل على مدار الأعوام القليلة القادمة. عندئذ لن يكون عجيبًا قولنا بأنه من بين كل خمسة أمراض تصيب الجسم يمكن علاج أربعة منها عن طريق العلاج المغناطيسي.

[mohamedkarim]

بحث علمي حول علم الفيزياء





اشتهر علم الفيزياء بصعوبته بالمقارنة بالعلوم الأخرى ولكن كنوع من التحدي الذي نواجهه في حياتنا فإن النجاح في دراسة الفيزياء له متعة خاصة. فمن حصل على شهادة علمية في احد تخصصات الفيزياء فإنه يكون مرشح للنجاح في العديد من المجالات التي قد يوضع بها فعلم الفيزياء يكسب دارسه العديد من المهارات ومنها على سبيل المثال ليس للحصر:
التمثيل الرياضي لأية مشكلة لإيجاد الحل المنطقي لها.

اكتساب المهارات الكافية لتصميم التجارب وأجراءها،

العمق في إيجاد تفسير لنتائج التجارب.

اكتساب الخبرات في مجال البحث العلمي.


من يدرس الفيزياء
هل ترغب في معرفة كيف تعمل الأشياء من حولنا مثل الكمبيوتر والليزر والصواريخ الفضائية؟ وهل ترغب في إيجاد تفسير لما يدور في هذا الكون من ظواهر عديدة مثل الجاذبية والضوء والنجوم والعواصف والأعاصير والزلازل. هل ترغب في الشعور بمتعة الاكتشاف والمشاركة بالمعرفة العالمية وإجراء التجارب العلمية واكتشاف نظريتها. إذا كنت مغرم بهذا فإن الفيزياء هي لك...


ما هو علم الفيزياء
علم الفيزياء هو القاعدة الأساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء بدءاً بالجسيمات الأولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما (الحالة الرابعة للمادة) والدماغ البشري والأنظمة المعقدة والكمبيوترات السريعة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات والكون نفسه. أي أن الفيزيائيين يختصون بمعرفة اصغر عنصر لهذا الكون وهو الجسيمات الأولية إلى الكون الفسيح مرورا بالتفاصيل التي ذكرناها.




ماذا تقدم الفيزياء لدارسيها
معظم العلماء المشهورين مثل اينشتين ونيوتن وماكسويل .... كانوا فيزيائيين. يمكننا ان نقول ان الفيزيائيين هم أكثر العلماء المدربين في عدة مجالات مثل الرياضيات والكمبيوتر بل انهم أحيانا يتفوقون على اقارنهم المتخصصين لانهم يتعاملون مع هذه العلوم على اساس تطبيقي كما ان الفيزيائي يمكن ان يكسر الحواجز بين العلوم التطيبقية الاخرى كالكيمياء والبيولوجي والجيولوجيا والهندسة والطب ولا يجد الفيزيائي صعوبة في فهم اي نوع من العلوم المختلفة ولأهمية هذا العلم ظهرت تخصصات تجمع الفيزياء مع العلوم الاخرى مثل الجيوفيزياء والبيوفيزياء. عندما تظهر تطبيقات علمية جديدة او اجهزة متقدمة فإن علم الفيزياء يكون مطلوباً...


هل انت مرشح لدراسة الفيزياء
اذا كنت من المولعين بفهم وتعلم كيف تعمل الاشياء وتحب الرياضيات والكمبيوتر واجراء التجارب فإن عليك ان تصبح فيزيائياً. فإن دراسة هذا العلم سوف يشبع رغباتك وستجد في كل موضوعاته ما يزيدك زهوا وفخرا كلما اكتشفت جديد فدراسة الفيزياء مغامرة جدير بالاهتمام. ولا يجب عليك قبل التفكير في دراسة هذا التخصص بفرص العمل المتوفرة لك بعد اتمام الدراسة المهم ان تدرس ما يشبع رغباتك وان تستمتع بما تدرس ودع المستقبل للخالق.


ماذا يمكن ان يعمل متخصص الفيزياء
في اي مكان تتواجد فيه التكنولوجيا يجد الفيزيائي عمل له ويكون مفضل عن غيره لما يمتلكه من معلومات عن المبادئ الاساسية والخبرات الذاتية التي تؤهله للتعامل مع التكنولوجيا وتطورها بشكل اسرع. وفي الدول الصناعية المتقدمة لا يمكن ان يوجد فيزيائي عاطل عن العمل. فيمكن للفيزيائي ان يعمل في المجال الطبي حيث ان كل اجهزة التشخيص في المستشفيات يعتمد تشغيلها على الفيزياء مثل استخدام اشعة اكس والنظائر المشعة والرنين المغناطيسي والامواج فوق الصوتية واشعة الليزر والمنظار وغيرها من الاجهزة المستخدمة والتي هي تطبيقات لاكتشافات وابحاث الفيزيائيين ولا يمكن ان يكون هناك علاج بدون تشخيص فكلما تطورت وسائل التشخيص امكن التغلب على امراض كانت قاتلة. كذلك في مجال الاتصالات والاقمار الصناعية الذي يعتمد على تطور احد فروع الفيزياء وهو الالكترونيات. كما وان علم الفيزياء ضرورياً لمراكز الارصاد الجوية ومراكز التنبؤ بالزلازل ومراكز البحوث كما ان للفيزيائي دورا اساسياً في مجال التعليم لاعداد اجيال جديدة لاكمال مشوار التقدم العلمي. وكذلك في التطبيقات الصناعية ومراكز تطوير مواد جديدة ولا شك ان علم الفيزياء وراء تطور اجهزة الكمبيوتر بكافة مكوناته من المعالج إلى الذاكرة إلى الشاشة إلى اقراص الليزر وكلما تقدمت الابحاث الفيزيائية كما انعكس ذلك على تطور اجهزة الكمبيوتر وكفاءتها....


أفرع الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكا***ا

الديناميكا الحرارية

الكهرباء والمغناطيسية

الضوء

الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية

ميكا***ا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

فيزياء الحالة الصلبة

علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة:
الليزر

الطاقة الشمسية

البلازما

الاغشية الرقيقة

الالياف الضوئية

الفيزياء الاشعاعية

الجسيمات الاولية

الفلك

[kacimo.samy]

بحث فيزياء كامل عن ( الضوء )





مقدمه:
كان الإنسان في الماضي يعتبر أن الضوء ينتقل لحظيا بسبب سرعته العظيمة . ثم أوضح أوول رومر عام 1676أن للضوء سرعة محدودة بدراسة الحركة الظاهرية لقمر المشتري أيو. في عام 1865 اقترح ماكسويل بأن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية، وبالتالي ظهرت السرعة c في نظريته للكهرومغناطيسية. عام 1905 افترض ألبرت أينشتاين استقلال سرعة الضوء عن حركة المصدر لأي اطار عطالي وأثبت ثباتها ، واكتشف كل العواقب المتعلقة باشتقاقه نظرية النسبية الخاصة وأوضح أن c هي ثابت طبيعي ولا تنحصر فقط في سياق الضوء والظواهر الكهرومغناطيسية. بعد قرون من القياسات المتزايدة الدقة عرفت سرعة الضوء عام 1975 بكونها تساوي 299,792,458 م/ث مع ريبة في القياس تساوي 4 أجزاء بالبليون. عام 1983 تم اعادة تعريف المتر في نظام الوحدات الدولي بأنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال 1/299792458 ثانية. وبالتالي قيمة c العددية بوحدة م/ث هي الآن قيمة ثابتة بالضبط نسبة إلى تعريف المتر.من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
سرعة حزمة ليزر في الهواء وتبلغ 99.97% منها في الفراغ
سرعة الضوء (بالإنكليزية: Speed of Light‏) في الفراغ، يرمز لها عادة بالرمز c للدلالة على الثبوت (Constant) أو الكلمة (اللاتينية: celeritas)، هي ثابت فيزيائي كوني مهم في العديد من مجالات الفيزياء. قيمتها تساوي 299,792,458 م/ث بالضبط منذ أن عرف طول المتر وفقاً لقيمة هذا الثابت وللمعيار الدولي للوقت.
وفقاً للنسبية الخاصة، فإن c هي السرعة القصوى لسفر الطاقة، والمادة، والمعلومات في الكون. وهي سرعة سفر الجسيمات عديمة الكتلة والحقول المرتبطة بها (بما في ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء) في الفراغ. وهي سرعة الجاذبية (أمواج الجاذبية) التي تنبأت بها النظريات الحالية. تسافر هذه الجسيمات والأمواج بالسرعة c بغض النظر عن سرعة المصدر والإطار المرجعي العطالي للمراقب. في نظرية النسبية، تربط c بين المكان والزمان، وتظهر في المعادلة الشهيرة لتكافؤ المادة والطاقة E = mc2.
ينتشر الضوء في المواد الشفافة مثل الزجاج والهواء بسرعة أقل من c. تدعى النسبة بين c وبين سرعة الضوء في مادة ما v بقرينة الإنكسار n لتلك المادة (n=c/v). مثال، تساوي عادة قرينة انكسار الضوء المرئي عند مروره بالزجاج حوالي 1.5، معنى ذلك أن الضوء يسير في الزجاج بسرعة v = c/1.5 ≈ 200,000 km/s، وللهواء تساوي قرينة الإنكسار 1.0003، وبالتالي تقل سرعة الضوء المرئي في الهواء بحوالي 90 كم/ث عن c.
_______________________________________
(أنواع الضوء ومصادره)


(ضوء الأبراج)
هو وهج مخروطي الشكل، لضوء خافت، ينتشر في السماء؛ يُرى من جهة الغرب، بُعَيد المغيب، ويُرى من جهة الشرق، قُبَيل الشروق. ويظهر ضوء الأبراج أقوى ما يكون، بالقرب من الشمس، ثم يخبو، تدريجاً. ويمكن تتبعه بسهولة، عند نقطة متوسطة في السماء. ويظهر هذا الضوء، مرة أخرى، في منطقة، تقابل الشمس مباشرة.
وقد أطلق على ضوء الأبراج، هذا الاسم؛ لأنه يُرى قُبالة سلاسل الأبراج، التي تقع على طول دائرة البروج، أي الدائرة الظاهرية لمسار الشمس حول الأرض. ويتمثل التفسير المقبول لهذا الضوء، في أنَّ أعداداً هائلة من جزيئات دقيقة من مادة ما، تنتشر حول النظام الشمسي الداخلي، تعكس ضوء الشمس؛ وتصبح هذه الجزيئات مرئية، حينما تُظلِم السماء. ويُعتقد أن ذرات التراب هذه، تُعَدُّ من أنقاض المذنَّبات والكواكب الصغيرة. وينشأ الوهج المقابل، كذلك، عن ذرات التراب، التي تعكس ضوء الشمس.

الضوء غير المرئي (الأشعة فوق البنفسجية)

هو شكل غير مرئي من الضوء. وتقع هذه الأشعة، مباشرة، بعد النهاية البنفسجية للطيف المرئي. والشمس هي المصدر الطبيعي الرئيسي للأشعة فوق البنفسجية، التي تنبعث، كذلك، من الصواعق أو من أي شرارة كهربائية أخرى في الهواء. ويمكن توليد هذه الأشعة صناعياً، بإمرار تيار كهربائي من خلال غاز أو بخار، مثل بخار الزئبق.
ويمكن أن تسبِّب الأشعة فوق البنفسجية حروقاً شمسية. كما أن التعرُّض الزائد لهذه الأشعة، قد يسبب سرطان الجلد. ومن ناحية أخرى، فإن الأشعة فوق البنفسجية تُحطِّم الكائنات الحية الضارة، ولها تأثيرات مفيدة أخرى.
والأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية، هي أقصر من نظيرتها في الضوء المرئي. والطول الموجي، أي المسافة بين قمتَين متتاليتَين للموجة، يقاس، عادة، بوحدات، تُسمى نانومترات، يساوي النانومتر واحداً من المليون من المليمتر. وتراوح الأطوال الموجية للضوء المرئي، بين 400 و700 نانومتر، بينما تمتد الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية من 1 إلى نحو 400 نانومتر.
وعند إضاءة مادة ما بالأشعة فوق البنفسجية، فإن مدى امتصاص الأشعة في المادة، أو النفاذ منها، يحدده الطول الموجي للأشعة. فعلى سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الكبيرة، يمكنها النفاذ من خلال زجاج النوافذ العادي. ويمتص الزجاج الأشعة فوق البنفسجية، ذات الأطوال الموجية الأقصر؛ مع أن هذه الأشعة، يمكنها أن تنفذ من خلال مواد أخرى
______________________________________
(استعمالات الأشعة فوق البنفسجية)


تُعَدّ الأشعة فوق البنفسجية، التي تقصر أطوالها الموجية عن 300 نانومتر، فعالة في قتل البكتريا والفيروسات. وتستعمل المستشفيات مصابيح مبيدة للجراثيم، تولِّد هذه الأشعة القصيرة، لتعقيم الأجهزة الجراحية، والمياه، والهواء في غرف العمليات. كذلك، يستخدم كثير من شركات المواد الغذائية والأدوية، هذه المصابيح، لتطهير الأنواع المختلفة من المنتجات وعبواتها
ويؤدي التعرُّض المباشر للأشعة فوق البنفسجية، التي تقصر أطوالها الموجية عن 320 نانومتراً، إلى توليد فيتامين د (d) في الجسم البشري. واستخدم الأطباء، ذات مرة، المصابيح الشمسية، التي تولِّد الأشعة فوق البنفسجية، لمنع كساح الأطفال ومعالجته؛ ذلك المرض الذي يصيب العظام نتيجة نقص فيتامين د (d) وتُستخدم هذه المصابيح، اليوم، في معالجة بعض الاضطرابات الجلدية، مثل حبُّ الشَّباب والصدفية.
ويستعمل بعض أجهزة الأشعة فوق البنفسجية، لتعرّف التركيب الكيماوي للمواد المجهولة. ويستخدم الباحثون من الأطباء هذه الأجهزة، لتحليل بعض المواد في الجسم البشري، بما في ذلك الأحماض الأمينية والإنزيمات والبروتينات الأخرى. وفي صناعة الإلكترونيات، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية، ضمن مراحل صناعة الدوائر المتكاملة.

(التأثيرات الضارة )
الأشعة فوق البنفسجية، الصادرة عن الشمس، التي تقصر أطوالها الموجية عن 320 نانومتراً ـ هي ضارة بالكائنات الحية خاصة. فالتعرض الزائد لها، يمكن أن يسبب تهيجاً مؤلماً للعين، أو التهاباً. وتقي العين من هذه الأشعة النظارات الشمسية، العالية الجودة. كما يسبب التعرض الزائد لها حروقاً مؤلمة. ويوفر الملانين (القتامين)، وهو خضاب بنّي اللون في الجلد، بعض الوقاية ضد الحروق الشمسية. وتمتص الغسولات الحاجبة للشمس، تلك الأشعة الحارقة.
والتعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية، لمدة طويلة، يمكن أن يؤدي إلى سرطان جلدي، وإلى تغيُّرات أخرى في الخلايا البشرية. كما يمكن أن يؤدي، كذلك، إلى تدمير النباتات أو قتلها. ويمتص غاز الأوزون، وهو واحد من صور الأكسجين، في طبقات الجو العليا، معظم إشعاع الشمس فوق البنفسجي؛ ولولاه لربما دمرت الأشعة فوق البنفسجية، معظم الحياة، الحيوانية والنباتية.

(الأبحاث العلمية )
تنشأ الأشعة البنفسجية داخل ذرات كل العناصر. وبدراستها يتعرَّف العلماء إلى بِنْيَة الذرات، ونسبة مستويات الطاقة فيها. كما يتعرَّف الخبراء إلى النجوم والمجرَّات البعيدة، من طريق تحليل الأشعة فوق البنفسجية، الصادرة عنها.
وتناولت أبحاث كثيرة دور الأشعة فوق البنفسجية، في التفاعلات الكيماوية، التي تؤدي إلى إنهيار أو تأكُّل طبقة الأوزون الواقية للأرض؛ مما يقلّل فاعليتها، كمانع أو حاجز لتلك الأشعة.
________________________________________
(ضوء القوس الكهربائي)

نبطية مضيئة، يتوهج فيها الضوء، بفعل التيار الكهربائي؛ وباندفاعه عبْر فراغ بين قطبَين، يعرفان باسم قطبَي التيار. وينتج من ذلك ما يُعرف باسم القوس الكهربائي، الذي يُسخِّن أطراف القطبَين تسخيناً عالياً، ما ينجم عنه توهج ضوئي شديد. والشكل النموذجي المألوف لقطبَي التيار، هو قِطَع مُدَبَّبة من الكربون، الصِرْف أو المخلوط بمواد كيماوية متنوِّعة. وعندما يندفع التيار الكهربائي من طرف أحد القطبَين، عبْر الفجوة الفاصلة، إلى طرف القطب الآخر، يحيلهما إلى بخار متوهج، يتسبب في تلاشيهما، تدريجاً؛ ولهذا السبب، تُزوَّد التركيبات بجهاز تحكّم آلي، يتحكم في تثبيت المسافة الفاصلة بين طرفَي القطبَين. كما يوحّد منظِّم معدل التيار الكهربائي.
كان مصباح الإضاءة بالقوس الكربوني، أول جهاز عملي للإضاءة الكهربائية، يُعَمَّم، تجارياً، لكنه محدود الاستعمال، في الوقت الحاضر. وينحصر استعماله في متطلَّبات الإضاءة الساطعة، القوية التركيز، كالمصابيح الكاشفة (الكشّافات)، مثلاً، ومصابيح الإضاءة المسرحية، والتصوير الفوتوغرافي، وعلاج الأمراض. كما يُستعمل في المجاهر (الميكروسكوبات) وبحوث الإضاءة المتخصِّصة. ويُستعمل، كذلك، في صناعة مصابيح غاز الزينون، ذات الضغط العالي، المستعملة في آلات العرض السينمائي.

(الضوء الكهربائي)
نبطية تستخدم الطاقة الكهربائية، لإنتاج ضوء مرئي. وإلى أن أصبح الضوء الكهربائي شائعاً، في بدايات القرن العشرين، كان الناس يعتمدون، في الليل، على أضواء الشموع، والنار، ومصابيح الغاز أو مصابيح الزيت.
وتدل كلمة مصباح، إما على مصدر ضوء كهربائي، وإما على الهيكل الذي يحوي المصدر. وتدل كلمة مصباح، في هذا البحث، على مصدر ضوئي.
وهناك نوعان رئيسيان من المصابيح: مصابيح متوهجة، ومصابيح التفريغ

(المصابيح المتوهجة )
هي أكثر مصادر الضوء الكهربائي شيوعاً؛ إذ تكاد توجد في كل بيت. وتُعَدّ مصابيح السيارة، ومصابيح اليد الكهربائية، أنواعاً من المصابيح المتوهجة.
وتعتمد كمية الإضاءة، المنبعثة من مصباح متوهج، على كمية الكهرباء التي يستهلكها. ومعظم المصابيح المستخدمة في البيوت، تراوح قدرتها بين 40 و150 واطاً من القدرة. ويقيس مهندسو الإضاءة كمية الضوء، المنبعثة من مصباح ما، بوحدة، تُدعى لومن؛ فمصباح عادي، قدرته 100 واط، يُعطي نحو 1750 لومناً. وتُطبع كمية القدرة، التي يستهلكها مصباح ما، بالواط، على المصباح نفسه.
يتكون كل مصباح متوهج من ثلاثة أجزاء أساسية: الفتيلة، والزجاجة، والقاعدة. وتُصدر الفتيلة الضوء؛ أما الزجاجة والقاعدة، فتساعدان على الإضاءة.
الفتيلة (خيط المئبر)، سلك رفيع ملولب، تسري الكهرباء فيه عند إشعال المصباح. ولكن، على هذه الكهرباء التغلب على مقاومة الفتيلة، وفي سبيل ذلك، تُسخِّن الأولى الثانية إلى أكثر من 2500ْم؛ ودرجة الحرارة العالية هذه، تجعل الفتيلة تبعث الضوء.
يستخدم صانعو المصابيح فلز التنجستن، في صنع الفتائل؛ لأن قوة هذا الفلز، تجعله يصمد أمام درجات حرارة عالية، من دون أن ينصهر. ويتألف الضوء المنبعث من فتيلة تنجستن، من خليط من كل ألوان الضوء المنبعث من الشمس.
لبعض المصابيح أكثر من فتيلة واحدة. ويمكن إشعالها، فرادى، حتى يمكن المصابيح إنتاج كميات مختلفة من الضوء؛ إذ قد يحتوي أحدها على فتيلة، قدرتها 50 واطاً، وأخرى، قدرتها 100 واط. وتبعاً لطريقة إشعال الفتيلتين، منفردتَين أو مجتمعتَين، يمكن الحصول على ضوء، يقابل 50 واطاً أو 100 واط أو 150 واطاً.
الزجاجة تعمل على إبعاد الهواء عن الفتيلة، فتحفظها من الاحتراق. ويحتوي معظم المصابيح على خليط من الغازات، غالبها من غازَي الأرجون والنيتروجين، وذلك بدلاً من الهواء. وتساعد هذه الغازات على إطالة عمر الفتيلة، وتمنع الكهرباء من الانتشار داخل الزجاجة.
تُغطَّى زجاجة المصباح، عادة، بطبقة من طلاء، يساعد على بعثرة الضوء من الفتيلة، ويقلل من بهره للعين. وتستخدم لذلك مادة السيلكا، أو يمكن حفر الزجاجة بحمض ما. أما المصابيح الملونة، فتُطلى بلون، يحجب كل الألوان، إلا لون الطلاء. وتنتج المصابيح في أشكال عدة، بما في ذلك أشكال كشعلة النار، وأشكال كمثرية، وأخرى مستديرة أو أنبوبية.
وعندما تحترق المصابيح المتوهجة، يكون السبب، غالباً، التبخر التدريجي للفتيلة، ثم انقطاعها. وقبل أن يحدث ذلك، فإن تيارات من الغاز، داخل الزجاجة، تنشر التنجستن المتبخر، على السطح الداخلي للزجاجة. ويتسبب التنجستن المتبخر بترسيب طبقة سوداء على السطح، تدعى اسوداد جدار الزجاجة. وهذا الترسُّب، يحجب بعضاً من الضوء، فيقلل من كفاءة المصباح.
وفي أحد أنواع المصابيح، ويُدعى مصابيح التنجستن ـ الهالوجين، يمكن تجنّب عملية الاسوداد، المذكورة آنفاً؛ لاحتوائه على زجاجة كوارتزية، تحتوي على كمية قليلة من عائلة الهالوجين، مثل البورم أو اليود. ويتحد الهالوجين، داخل الزجاجة، ببخار التنجستن، ويكوّنان غازاً. ويتحرك هذا الغاز، حتى يلامس الفتيلة، فتحلله حرارتها العالية. وبذا، يعود ترسُّب التنجستن المتبخر إلى الترسُّب على الفتيلة، وينطلق الهالوجين، ليتحد به مرة أخرى.
_______________________________________
(أمّا القاعدة، فتحمل المصباح، قائماً، وتثبته، وتصله بالدائرة الكهربائية)
مصابيح التفريغ الغازي تنتج مصابيح التفريغ الغازية الضوء، من طريق مرور الكهرباء عبْر غاز تحت الضغط، بدلاً من توهج الفتيلة. ومثل هذه العملية، يدعى تفريغاً كهربائياً. ويُسمى مثل هذه المصابيح، أحياناً، مصابيح تفريغ كهربائي. وتضم هذه العائلة من المصابيح: المصابيح الفلورية، ومصابيح النيون، ومصابيح الصوديوم منخفضة الضغط، ومصابيح بخار الزئبق، ومصابيح الهاليد المعدنية، ومصابيح الصوديوم عالية الضغط. ويُعَدُّ ضوء القوس الكهربائي نوعاً من مصابيح التفريغ الغازي؛ ولكن التفريغ، في هذه الحالة، لا يكون داخل زجاجة.
قلّما تُستخدم المصابيح الفلورية في المنازل، وإنما يكثر استخدامها في المكاتب والمدارس والمحلات التجارية. وتُستخدم أنواع أخرى من مصابيح التفريغ الغازي، في المساحات، الداخلية والخارجية، الواسعة، مثل: المصانع والطرق ومواقف السيارات ومراكز التسويق والملاعب المدرَّجة. ويُستخدم معظم مصابيح النيون، في الإعلانات التجارية.
وباستثناء المصابيح الفلورية، فإن مصابيح التفريغ الغازي، لا تُستخدم في المنازل، حيث تبدو ألوان الأشياء مختلفة؛ على الرغم من أنها تُعَمَّر، وتعطي ضوءاً أشد، مقابل كل واط من القدرة، بل هي أرخص من المصابيح المتوهجة.
(مصابيح التفريغ الغازي، المنخفضة الضغط )
يُستخدم غازا الأرجون أو النيون، أو غازات أخرى، تحت ضغط منخفض، في إنتاج الضوء. وتضم هذه العائلة المصابيح الفلورية، ومصابيح النيون، ومصابيح الصوديوم منخفضة الضغط.

(المصابيح الفلورية)
يتكون المصباح الفلوري من أنبوب زجاجي، يحتوي على غاز الأرجون، تحت ضغط منخفض. وتُسبب الكهرباء، التي تسري في الأنبوب، انبعاث الطاقة فوق البنفسجية، من الزئبق المتبخر؛ والعين لا ترى طاقة الأشعة فوق البنفسجية، في صورة ضوء. كما أن السطح الداخلي للأنبوب، مغطى بمادة مفسفرة، تبعث ضوءاً مرئياً، عندما تصيبها طاقة الأشعة فوق البنفسجية.
(مصابيح النيون)
هي أنابيب مملوءة بالغاز، تتوهج عندما تحدث عملية تفريغ كهربائية، داخلها. فغاز نيون نقي، في أنبوب صاف، يُعطي ضوءاً أحمر اللون. ويمكن إنتاج الضوء في ألوان أخرى، بمزج غاز النيون بغازات أخرى، أو استخدام أنابيب ملونة، أو مزيج من هاتَين الطريقتَين.
(مصابيح الصوديوم، المنخفضة الضغط)
تتألف هذه المصابيح من أنبوبَين زجاجيَّين، أحدهما داخل الآخر. يحتوي الأنبوب الداخلي على صوديوم صلب، ومزيج من غازَي النيون والأرجون. وعند إشعال المصباح، فإنه يبعث، في البداية، ضوءاً برتقالياً، مائلاً إلى الاحمرار، مطابقاً لخواص غاز النيون. ولكن، كلما سُخِّن الصوديوم، فإنه يتبخر، ويصبح الضوء، بعد ذلك، أصفر اللون.
_______________________________________
(مصابيح التفريغ الغازي، عالية الضغط)
تستخدم هذه المصابيح الزئبق، أو مركبات معدنية، أو مركبات كيماوية أخرى، تحت ضغطٍ عالٍ، من أجل إنتاج الضوء. وتُسمَّى هذه المصابيح، كذلك، مصابيح التفريغ عالية الشدة، وتضم مصابيح بخار الزئبق، ومصابيح الهاليد الفلزية، ومصابيح الصوديوم عالية الضغط.
(مصابيح بخار الزئبق)
ولمصباح بخار الزئبق زجاجتان إحداهما داخل الأخرى. وتُسمى الزجاجة الداخلية، وهي مصنوعة من الكوارتز، الأنبوب القوسي. أما الزجاجة الخارجية، فدورها حماية الأنبوب القوسي. ويحتوي الأنبوب القوسي على بخار زئبقي، تحت ضغط أعلى مما يوجد في المصباح الفلوري؛ وبذا، فإن المصباح البخاري هذا، يستطيع إنتاج الضوء، من دون الحاجة إلى طلائه بمادة فوسفورية. وينبعث من البخار الزئبقي ضوء أزرق اللون، مائل إلى الاخضرار، إضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية. وإذا كان مصباح بخار الزئبق مصنوعاً من زجاج صافٍ، فإنه لا ينتج ضوءاً أحمر؛ ولذا، فإن الأجسام الحمراء، تبدو معه بنّية اللون، أو رمادية، أو سوداء. أما مصابيح بخار الزئبق، التي يُغَطَّى فيها سطح الزجاجة الخارجية بمادة فوسفورية، فإنها تنتج ضوءاً متعدد الألوان؛ إذ إن مادة الفوسفور، تبعث ضوءاً أحمر، عندما تقع عليها الأشعة فوق البنفسجية. وتُعمّر مصابيح بخار الزئبق، أكثر من غيرها من المصابيح ذات القدرة المماثلة؛ ولكنها تتطلب زمناً، يراوح بين خمس وسبع دقائق، لبناء ضغط البخار الزئبقي، والوصول إلى سطوع كامل للضوء.
(مصابيح الهاليد الفلزية)
تحتوي هذه المصابيح على مركبات كيماوية، من أي فلز، تعمل، مع الهالوجين، على إنتاج ضوء متوازن، من ألوان الضوء الطبيعي، قلما توفّره مصابيح بخار الزئبق؛ ومن دون الحاجة إلى استخدام مادة فوسفورية. كذلك، فإن هذه المصابيح، تتمتع بحياة طويلة، وإنتاج ضوء عال، مقابل كل واط من القدرة. وتُعَدُّ مثالية للاستعمال الخارجي، وأحياناً، داخل المنازل.
(مصابيح الصوديوم، عالية الضغط)
تشبه هذه المصابيح مصابيح بخار الزئبق؛ لكن أنبوبها القوسي مصنوع من أكسيد الألومنيوم، بدلاً من الزجاج، أو الكوارتز. وتحتوي على مزيج صلب من الصوديوم والزئبق، إضافة إلى غاز نادر. وينبعث من المصباح ضوءٌ برتقالي أبيض، يعمل على إكساب الألوان، الزرقاء والخضراء، نوعاً من الدُّكنة، كما أنه يحوِّل اللون الأحمر إلى برتقالي. ولهذا المصباح حياة طويلة وكفاءة ضوئية عالية..
مصادر أخرى للضوء الكهربائي هناك مصدرا ضوء كهربائي، ينبعث منهما ضوء خافت، نتيجة استخدام الطاقة الكهربائية؛ وهما: الصمام الثنائي مشع الضوء، واللوحات الكهروضوئية. ولا تتطلب هذه المصابيح زجاجة أو تفريغاً أو فتيلةً، لكن ضوءها، لا يكفي لإضاءة غرفة
(الصمامات الثنائية المشعة للضوء)
وهي شرائح صغيرة، من مادة زرنيخيد الجاليوم، أو أي مادة أخرى صلبة، شبه موصلة. وتعطي هذه الصمامات ضوءاً أحمر أو أصفر أو أخضر اللون، عندما تُهَيَّج ذراتها بطاقة كهربائية. وتستهلك هذه الصمامات طاقة قليلة، كما أنها تدوم طويلاً جداً. وتستخدم مجموعات من هذه الصمامات، في الحواسب وحاسبات الجيب، والساعات الرقمية، لتكوِّن أرقاماً أو حروفاً. ويتألف إظهار نمطي مبني على هذه الصمامات، من عدد من صمامات صغيرة، يكون التحكم فيها، فردياً، بدوائر حاسوبية، تعمل على إشعال نموذج معين منهما، لتشكل حرفاً أو رقماً.
_________________________________________
(اللوحات الكهروضوئية)
تتألف من طبقات، من مواد فوسفورية، تُحشر بين صفيحة معدنية وطلاء شفاف، يوصِّل الكهرباء. وعندما تسري الكهرباء عبْر الصفيحة ومادة الطلاء، فإن المواد الفوسفورية، تنتج سطوعاً ذا لون أخضر، مائل إلى الزرقة. وتستهلك هذه اللوحات طاقة قليلة. ولكن ضوء لوحة عالية السطوع، هو دون ضوء أصغر مصباح عادي. وتستخدم هذه اللوحات أضواء ليلية، وفي لوحات القياس والأجهزة، في بعض الطائرات والسيارات.
( نبذة تاريخية )
خلال منتصف القرن التاسع عشر الميلادي، حاول عدد من المخترعين إنتاج الضوء من الكهرباء. فتمكن العديد من الرواد من تطوير مصابيح متوهجة، تعمل بالبطاريات؛ ولكنها كانت سريعاً ما تحترق.
لم يقتصر الاستخدام الشائع للضوء الكهربائي، على وجود مصباح؛ وإنما تطلّب، كذلك، طريقة رخيصة، لتوزيع الكهرباء على أصحاب المصابيح. وفي عام 1879، اخترع العالم الأمريكي، توماس إديسون، مصباحه المتوهج، ذا الفتيلة المكونة من خليط كربوني، فأصبح مخترع الضوء الكهربائي. وخلال السنوات الأولى من القرن التاسع عشر الميلادي، طور إديسون أول محطة لتوليد الكهرباء وتوزيعها. وكانت هذه المحطة تقع في شارع بيرل، في مدينة نيويورك. وبدأت عملها عام 1882.
وبعد ذلك، وفي أوائل سني القرن العشرين، بدأ المهندسون يُجْرُون التجارب، لتطوير مناحي الإضاءة الكهربائية، باستخدام مصابيح التفريغ الغازي. وقد أدّى عملهم هذا إلى تطوير المصابيح الفلورية، ومصابيح بخار الزئبق، في الثلاثينيات من القرن العشرين.
واكتُشفت الإضاءة الكهربائية، عام 1936. أما المُظهِرَات البلورية السائلة، والصمامات الثنائية المشعة الضوء، فقد أمكن تطويرها، نتيجة للأبحاث، التي أُجريت باستخدام نبائط شبه موصلة، في الستينيات من القرن العشرين. أما في سبعينيايته، فقد تمكن الباحثون من تطوير مصادر ضوء فاعلة، مثل مصابيح الهاليد المعدنية، ومصابيح تفريغ الصوديوم عالية الضغط.
(الضوء المستقطب)
هو موجات ضوئية، ذات ترتيب بسيط، منتظم. أما موجات الضوء العادي، فهي ترتيب معقد، غير منتظم. وسواء كان مصدر الضوء العادي، هو الشمس، أو مصباحاً ضوئياً، فإنه يتكون من موجات غير منتظمة، تتذبذب في كل الاتجاهات المتعامدة على شعاع الضوء. لكن الضوء المستقطب، يتكون من موجات منتظمة، تتبذب في اتجاه واحد فقط. ويتيح تركيبه المنتظم استخدامه في نواحٍ، لا يمكن استخدام الضوء العادي فيها. وعلى سبيل المثال، يمكن اكتشاف التركيب الفيزيائي الداخلي، لكثير من المواد الشفافة، باستخدام الضوء المستقطب. أما مستقطبات الضوء، فهي أجهزة قوية، تُستخدم في العلم، وفي الصناعة، وفي الحياة اليومية.
________________________________________
(طريقة استقطاب الضوء)
لفهْم عملية الاستقطاب، لا بدّ من النظر إلى شعاع الضوء، على أنه سلسلة من الموجات الكهرومغناطيسية؛ وتتذبذب المغناطيسية المكونة لهذه الموجات، في اتجاه متعامد على مسار الشعاع. والمثال البسيط لهذه الموجات، يمكن صنعه من طريق ربط أحد الحبال بحائط، ثم هزّ الطرف الآخر للحبل؛ فإن كل جزء من الحبل، سيتحرك في كل الاتجاهات المتعامدة على طوله. وتسمى الموجات، التي تتذبذب بهذه الطريقة، الموجات المُسْتَعرَضة.
يتذبذب الضوء المستقطب في اتجاه عمودي على مساره، ومن الممكن استقطاب الضوء العادي، بتمريره من خلال مرشح خاص باستقطاب الضوء. ويسمح هذا المرشح بالمرور للموجات، التي تتذبذب في اتجاه عمودي واحد فقط؛ لأن تركيب المرشح المستقطب، يحول دون مرور موجات الضوء الأخرى، التي تتذبذب في اتجاهات عمودية أخرى. وبعبارات علمية، فإن المرشح المستقطب للضوء، يسمح بالمرور من خلاله لـ (مكونات)، أو (أجزاء) الموجات الضوئية، التي تتذبذب في (اتجاه ذبذبة) واحد فقط. أما مكونات الموجات، التي تتذبذب في كل الاتجاهات الأخرى، فإنه يحجبها. ويسمى الضوء، الذي يمر من خلال المرشح المستقطب للضوء، الضوء المستقطب.
وجميع الذبذبات، التي تمر من خلال المرشح المستقطب للضوء، تتذبذب في اتجاه واحد، مُواز للحبَيْبة البصرية في المرشح، والتي تُعَدّ محور البث فيه. ويمكن الضوء المستقطب، أن يمر كله، من خلال مرشح استقطاب ثانٍ، مروراً، يكون فيه محوره البصري موازياً للمحور البصري في المرشح الأول. ولكن إذا تحرك مرشح الاستقطاب الثاني حركة دائرية، كالعجلة، فإنه سيؤدي، تدريجاً، إلى تعتيم الضوء المارّ من خلاله. وسيؤدي المستقطب الثاني إلى قطع الضوء كلية، عندما يتقاطع محوره، بزاوية 90ْ، مع محور المستقطب الأول. ويحدث الإعتام ثم القطع؛ لأن كل مستقطب من المستقطبات سيعمل على امتصاص جميع مكونات الضوء، التي لا تتذبذب متوازية مع محوره. ونتيجة لهذا، فإن البريق الصادر عن شعاع الضوء، يخبو، تدريجاً، عندما يتقاطع محور المستقطب الثاني تقاطعاً عرضياً، مع محور البث في المستقطب الأول. وعلى هذه الظاهرة؛ بُنِيَ كثير من استخدامات الضوء المستقطب. فالقدر الأكبر من الضوء المحيط بنا هو ضوء مستقطب بالفعل. أما الانعكاسات، الشبيهة بانعكاسات المرايا، الصادرة عن السطوح الأفقية اللامعة، كسطوح الأرصفة، وسطح الماء، فهي تتكون، إلى حدّ كبير، من ضوء جرى استقطابه، أفقياً، خلال عملية الانعكاس. والنظارات الشمسية المستقطبة نتيجة وضع محور بثها وضعاً رأسياً، تغلق الضوء المستقطب أفقياً، الذي يحدث الانعكاسات اللامعة. ويستخدم المصورون الضوئيون مرشحات استقطاب، لإخماد الوهج، وكذلك الانعكاسات الصادرة عن السطوح اللامعة، كسطوح النوافذ، وسطوح الماء.
(مواد الاستقطاب)
تتكون أوسع مستقطبات الضوء انتشاراً، من ألواح رقيقة من البلاستيك. ويحتوي لوح البلاستيك النموذجي، على ملايين من سلاسل طويلة، رقيقة، من جزيئات اليود المصفوفة بإحكام، وتعمل كل من هذه السلاسل مرشح استقطاب مفرداً. وقد ساعدت ألواح الاستقطاب على توسيع مجال استعمال الضوء المستقطب، إلى درجة كبيرة، بسبب انخفاض نفقتها، وحجمها المريح. وقد نجح أدوين هـ. لاند، مخترع كاميرا لاند بولارويد، في اختراع أول لوح استقطاب، عام 1928، حين كان في التاسعة عشرة من عمره.
ويمكن بعض البلورات الطبيعية، مثل التورمالين، أن تستقطب الضوء. فالتورمالين، يسمح بمرور المكونات، التي تقع في اتجاه ذبذبة واحد، ويحجب المكونات الأخرى، بامتصاصها، داخلياً، من بلورات الاستقطاب الطبيعية الأخرى. وهناك الكلسيت، أو السبار الأيسلندي، ويقسم الضوء شعاعَين مستقطبين متعامدين على بعضهما. ويقطع منشور بيكول، من اليسار الأيسلندي، بحيث يمكن التخلص من أحد هذَين الشعاعَين.
(استعمالات الضوء المستقطب)
اقترح العلماء استخدام الزجاج المستقطب، في صناعة الكشافات الأمامية للسيارات؛ وكذلك في صناعة الزجاج الأمامي، ليحجب وهج أضواء السيارات المقتربة، أثناء القيادة.
ويمكن العلماء أن يدرسوا تركيب كثير من المواد الشفافة، بمعونة مرشحات الاستقطاب المتقاطعة عرضياً. وتستخدم المجاهر المزودة بالمستقطبات، في إظهار كثير من البلورات عديمة اللون؛ وكذلك كشف العينات البيولوجية في ضوء ساطع. ومكشاف الاستقطاب آلة مزودة بمستقطبات، تستعمل في الكشف عن مواطن الإجهاد (نقاط الشعف) في المصنوعات الزجاجية، مثل عدسات النظارات والأدوات المعملية. ويمكن علماء الكيمياء، أن يحددوا نوع السكر ومقداره، في محلول من المحاليل، باستعمال مقياس السُّكر، وهو مكشاف استقطاب من نوع خاص. وهناك نوع خاص من مرشحات الاستقطاب الدائري، تُستخدم في أجهزة الرادار، لاصطياد الانعكاسات غير المرغوب فيها.______________________________________
(القيـمة الثابت)

قيمة c الدقيقة هي 299,792,458 متر في الثانية(1,079,252,848.8 كيلومتر في الساعة) في الفراغ. لاحظ أن هذه السرعة هي تعريف وليس قياس منذ أن تم توحيد الوحدات العالمية, تم تعريف المتر على أنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال 1/299,792,458 من الثانية .
عند عبور الضوء خلال مواد شفافة مثل الزجاج أو الهواء تقل سرعته. النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ وسرعته خلال مادة تسمى معامل الانكسار - Index Of Refraction. على سبيل المثال , معامل انكسار الزجاج يساوي تقريبا 1.5 , وهذا يعني ان الضوء يمر عبر الزجاج بسرعة c/1.5 ≈ 200,000 km/s. معامل انكسار الهواء هو 1.0003 , إذا فإن سرعة الضوء في الهواء ابطأ من سرعته في الفراغ c بـنحو 90 km/s.
كذلك تتغير سرعة الضوء بتأثير الجاذبية ما يولد ظاهرة عدسات الجاذبية - Gravitational Lensing.
في أغلب الحالات العملية يمكن اعتبار سرعة الضوء على أنها سرعة لحظية حيث أن سرعة الضوء كبيرة جدا جدا ، ولكن حين نأتي لقياس مسافات طويلة مثل بُعد النجوم عنا أو القياسات الزمنية الدقيقة فلا بد من أخذ سرعة الضوء في الاعتبار . في الاختبارات والتجارب التي تجريها مركبات فضائية على مسافات بعيده في الفضاء الخارجي , فإن إرسال رسالة ما إلى إحدى هذه المركبات أو استقبال أشاراتها يأخذ عدة دقائق إلى ساعات بحسب بعدها عنا . فمثلا أرسال إشارة لاسلكية لتشغيل مسبار على سطح المريخ قد يستغرق نحو 10 دقائق (بحسب موقعه بالنسبة للأرض حيث يتغير باستمرار) ، وتصلنا إشارة المسبار هي الأخرى بعد نحو 10 دقائق أخرى.
ونظرا لأن المسافات بين الارض والنجوم مسافات كبيرة جدا فقد ابتكر الفزيائيون والفلكيون طريقة لتسهيل قراءة تلك المسافات وهي قياس المسافة بالسنة الضوئية. وطبقا لذلك فنستطيع القول أن المسافة بين الأرض والشمس هي 150 مليون كيلومتر أو أن المسافة بينهما 8 دقائق.
كان اولي رومر أول من برهن ان الضوء يسير بسرعة ثابته , وذلك في عام 1676. حيث قام بدراسة التحركات الجليه لإحدى اقمار كوكب المشتري. في عام 1865 , افترض جيمس ماكسويل ان الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية Electromagnetic waves .
إحدى نتائج قوانين الكهرومغناطيسية (مثل معادلات ماكسويل ) هي أن c هي سرعة الأمواج الكهرومغناطيسية ، وهي لا تتعلق بسرعة الجسم الذي يطلقها ، أي أن سرعة موجة ضوئية منبعثة من جسم متحرك لا تختلف باختلاف سرعة المصدر . ستكون سرعة الضوء ثابتة (مع أن لون شعاع الضوء ستختلف ، إذ سيختلف طول موجته ، و هذا ما يسمى بتأثير دوبلر ).
كانت استنتاجات ماكسويل المذهلة هي الصيغة التالية التي تمثل سرعة الضوء:
حيث:
c - سرعة الضوء أو الموجة الكهرومغناطيسية
μ0 - معامل النفاذية وقيمته 4π × 10-7 H/m (هنري\متر)
ε0 - معامل السماحية وقيمته 8.854187817 × 10-12 F/m (فاراد\متر)
إذا ما أضفنا إلى ذلك الاستنتاجات من النظرية النسبية يقودنا ذلك إلى أن جميع المتفرجين سوف يقيسوا سرعة الضوء بالفراغ متساوية باختلاف سرعتهم وسرعة الاجسام التي تطلق الضوء. هذا ما قد يقودنا إلى رؤية c كقيمة كونية ثابتة وأساساً للنظرية النسبية. من الجدير بالذكر ان القيمة c هي القيمة الكونية وليس سرعة الضوء، فاذا تم التلاعب بسرعة الضوء بطريقة أيٍ كانت لن تتأثر النظرية النسبية بذلك.
حسب التعريف الدارج الذي تم وضعه سنة 1983 سرعة الضوء هي بالضبط 299,792,458 متر في الثانية، تقريباً 3 × 10^8 متر في الثانية، أو 30 سنتيمتر/نانو ثانية.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــ
ــــــــــــــــــــ
(سرعة الضوء في المواد)
تختلف سرعة الضوء خلال مروره في المواد حسب طبيعة شفافيتها حيث تصبح اقل من تلك المحسوبة في الفراغ وذلك بالعلاقة:
حيث:
n معامل انكسار الضوء في المادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
εr معامل السماحية النسبي للمادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
μr معامل النفاذية النسبي أكبر من الواحد لغير الفراغ.
vp سرعة الضوء في المادة
تصف الفيزياء الكلاسيكية الضوء على أنه نوع من الموجات الكهرومغناطيسية والتي تنبأت معادلات ماكسويل بأن سرعتها معتمدة على ثابت العازلية ε وثابت المغناطيسية μ بالمعادلة السابقة.[1]
بالمقابل فإن نظرة فيزياء الكم للضوء والمجال الكهرومغناطيسي في كهروديناميكا الكم (QED)، على أنها عبارة عن إثارات أو كمات من المجال الكهرومغناطيسي تدعى الفوتونات. هذه الفوتونات عبارة عن جسيمات عديمة الكتلة ووفقاً للنسبية الخاصة. هناك نظرة أبعد في كهروديناميكا الكم لأحتمال وجود كتلة للفوتونات وبالتالي تكون سرعتها معتمدة على ترددها وعلى السرعة اللامتغيرة والتي يمكن أن تكون سرعة الضوء في الفراغ هي أعلى قيمة حدية لها من النسبية الخاصة.[2] حتى اليوم لم تلاحظ أي ظواهر تؤكذ ذلك.[3][4][5] عملياً تم الوصول لقيم حدية عليا بشأن كتلة الفوتون وإن اختلفت من نموذج لآخر. على سبيل المثال فإن أعلى قيمة حدية من نظرية بروكا،[6] هي حوالي 10−57 غرام;[7] آلية هيغرز تعطي حداً أعظمياً تجريبياً مقداره, m ≤ 10−14 eV/c2 [6] (حوالى 2 × 10−47 g).
هناك سبب آخر يدعو للاعتقاد باعتمادية سرعة الضوء على تردده وهو فشل تطبيق النسبية الخاصة على القياسات الصغرية، بنفس ما تنبأت به نظريات مقترحة مثل ثقالة الكم. في 2009، وجدت مراقبة انفجارات غاما عدم وجود أي فرق في سرعة الفوتونات المختلفة الطاقة، مؤكدة صحة لاتباين-لورتنز على الأقل نزولا حتى مقياس طول بلانك. (lP = √ħG/c3 ≈ 1.6163×10−35 م) مقسومة على 1.2
_______________________________________
( تاريخ )
لم تكن سرعة الضوء أمراً مؤكداً حتى عهد قريب، كان إمپدوقليس أول من أشار إلى محدودية سرعة الضوء، ولذلك فكان لزاماً أن يستغرق وقتاً في انتقاله. وعلى العكس من ذلك، أصر أرسطو بأن "الضوء هو تعبير عن وجود شيء ما، إلا أنه ليس بحركة".[9]
اقترح إقليدس نظرية الإشعاع في الابصار، (والتي روج لها كذلك بطليموس) القائلة بأن الضوء ينبعث من العين، بدلاً من دخوله العين من مصدر آخر. وباستخدام هذه النظرية، طور هيرون السكندري مقولة أن سرعة الضوء هي حتماً غير محدودة، لأن الأجرام البعيدة كالنجوم تظهر فوراً بمجرد أن نفتح أعيننا.
بداية وافق الفلاسفة المسلمون المبكرون على وجهة نظر أرسطو في أن سرعة الضوء غير محدودة. إلا أنه في عام 1021، نشر الفيزيائي العراقي، ابن الهيثم، كتاب البصريات، وفيه استخدم تجارب لدعم نظرية الولوج في الإبصار، حيث ينتقل الضوء من جرم إلى العين، مستخدماً آلات مثل كاميرا اوبسكيورا (صندوق مظلم).[10] الأمر الذي أدى بابن الهيثم لأن يقترح أن الضوء، لذلك، حتماً له سرعة محددة،[9][11][12] وأن سرعة الضوء تتغير، إذ تنقص في الأجسام الأكثر كثافة.[12][13] وقد جادل بأن الضوء هو “مادة محسوسة”، يتطلب انتشارها وقتاً "حتى لو كان مخفياً عن حواسنا".[14] ويقال أن وصول ابن الهيثم لهذه النظريات كانت خلال الأعوام التي قضاها في السجن إبان فترة الحاكم بأمر الله في مصر. استمر هذا الجدل في أوروبا والعالم الإسلامي طوال العصور الوسطى.
في القرن الحادي عشر، وافق أبو الريحان البيروني على أن الضوء له سرعة محددة ولاحظ أن سرعة الضوء تكون أعلى من سرعة الصوت.[15] وفي عقد 1270، أخذ ويتلو في الاعتبار احتمال أن ينتقل الضوء بسرعة غير محدودة في الفراغ وأن يبطئ في الأجسام الكثيفة.[16] وفي تعليق على آية في ريگڤـِدا في القرن الرابع عشر، من الباحث الهندي سايانا[17] يمكن تفسيره على أنه تقدير لسرعة الضوء في اتفاق كبير مع السرعة الفعلية. وفي عام 1574، وافق الفلكي العثماني والفيزيائي تقي الدين بن معروف مع ابن الهيثم على أن سرعة الضوء ثابتة، ولكنها تتغير في الأجسام الأكثف، واقترح أن الضوء سيستغرق وقتاً طويلاً للوصول من النجوم التي تبعد ملايين الكيلومترات ليصل الأرض.[18]
في مطلع القرن السابع عشر، آمن يوهانس كپلر أن سرعة الضوء غير محدودة لأن الفراغ ليس فيه معوقات للضوء. وجادل فرانسيس بيكون أن سرعة الضوء لم تكن بالضرورة غير محدودة، إذ أن شيئاً يمكنه السفر بسرعة أعلى من أن ندركها. وقد جادل رينيه ديكارت بأنه لو كانت سرعة الضوء محدودة، فإن الشمس والأرض والقمر سيظهرون على غير خط واحد أثناء الخسوف القمري. ولما كنا لا نشاهد عدم الإتساق هذا ، فقد استنتج ديكارت أن سرعة الضوء غير محدودة. وقد خمن ديكارت بأنه لو وُجـِد أن سرعة الضوء محدودة، فإن ذلك سيقوض كل نظام فلسفته.
________________________________________
( العلاقه بين سرعه الضوء وطول الموجه )
يمثل طول الموجة عادة بالحرف الإغريقي لامدا (λ). وتربط المعادلة البسيطة التالية العلاقة بين طول الموجة الضوئية وترددها وسرعتها ، أي سرعة الضوء c:

حيث:
هو تردد الموجة.
سرعة تقدم الموجة الضوئية في الفراغ تساوي ، وتمثّل دائما بالحرف .
ونظرا لكون الضوء ما هو إلا موجة كهرومغناطيسية فإن هذه المعادلة تنطبق أيضا على جميع الموجات الكهرومغناطيسية ، على اختلاف أنواعها من موجة راديوية (لاسلكية) أو أشعة فوق البنفسجية أو أشعة تحت الحمراء ، أو موجة ميكروويف ، أو أشعة سينية أو أشعة جاما.
من تلك المعادلة يمكن استنتاج تردد الموجة بمعرفة طول الموجة . فمثلا إذا كان طول موجة شعاع الاسلكي 30 سنتيمتر يكون تردده 1 جيجا هرتز .
ونلاحظ استخدام الوحدات :
فمثلا نقيس سرعة الضوء بالمتر/الثانية أو السنتيمتر/ ثانية ،
ونقيس طول الموجة بالمتر أو بالتالي سنتيمتر ،
فينتج التردد 1/ثانية ، أي هرتز ، حيث أن 1 هرتز = 1/ثانية.

[kacimo.samy]

بحث متكامل عن الفيزياء النووية

بسم الله الرحمنالرحيم


نبدأ :

ماهيالفيزياءالنويه؟؟
الفيزياء النويةأصبحت في هذه الأيام ضرورة للعالم المتطور ، فقد أصبحت إحدى الأس الكبرى لبناءالمستقبل ، نظراً لما توفره من امكانيات جبارة وطرق سهلة للتحكم بالطاقة الكامنة ..
ولكنللأسف اشتهر عند العامة أن الفيزياء النوية ليست سوى قنابل وتدمير ، فعندما يسمعونالعامة عن كلمة (نوي) ، يعرض في أذهانهم لقطة انفجار قنبلتي هيروشيما وناجازاكي،وصور الأطفال المشوهين في حادثة تشرنوبل ،والمصابين بالسرطان في العراق وغيرها منمآسي القوة النوية ، فالفيزياء النوية الآن أصبحت تستعمل في الكثير من حقول المعرفة، كالطب ،والصناعات، وفي الجيولوجيا ، وفي الكمبيوتر ، وفي الإلكترونيات ، وفيالفضاء ، وفي الآثار ، وفي التعقيم ، وفي الصناعات الكيماوية ، وغيرها الكثيرالكثير من الإستخدامات التي سنناقشها في المحاضرة التاسعة إن شاء الله ..
يظن الكثير أن فكرة الفيزياء النوية بدأت مع بداية الفيزياء الحديثة، وهي في الحقيقة بدأت منذ أن تم اكتشاف الذرة ، ولكنها بدأت تتضح أكثر مع بدايةظهور عصر الفيزياء الحديثة ، التي أنجبت لنا ما يسمى بالفيزياء النوية، التي هيبدورها أنجبت طفلاً صغيراً أسميناه فيما بعد ب(فيزياء الجسيمات الأولية) .

ماذا تعرف عنالنواة nucleus؟

النواة وهيالمحور الذي تدور حوله الفيزياء النوية ،هذا الجسيم المنتاهي بالصغر ، يشكل عالممتكاملمنظم من القوى عجزت عنوصفه اعظم النظريات العريقة دلت التجارب و الأبحاث على أن النواة هي عبارة عن جسيممشحون كتلته أكبر بكثير من كتلة الإلكترونات التي هي عبارة جسيمات صغيرة تدور حولالنواة بسرعة كبيرة ، وقد أثبت التجارب على أن النواة تتكون من نوعين من الجسيماتهما : البروتونات والنيوترونات ، ولأن هذين النوعين من الجسيمات يتشابهان بشكل كبيرفيطلق عليهما لفظ (النيوكلونات)

ماهي الذرة ؟

بعد أنجاء الفيلسوفان الإغريقيان ليوسيبس وديموقريطس في القرن الخامس قبل الميلاد بفكرةأن المادة تتكون من جسيمات أولية غير قابلة للتجزئة ، خالفها الفيلسوف الشهير أرسطووأقر أن المادة رباعية التكوين (الماء،النار،التراب،الهواء)، وسيطرت هذه الفكرة علىعقول العلماء ، وقلوب الفقراء الذين يفكرون في تحويل المواد الرخيصة إلى فضة وذهبوجواهر ، وبعد حوالي 2000 عام من ضياع الجهود والعقليات في المحاولة دون فائدة فيتحويل العناصر ، قام الفيلسوف بيكون بمهاجمة آراء أرسطو في بنية المادة ، وأيد فكرةليوسيبس وديموقريطس ، وطلب العلماء أن يتركوا تقليد أرسطو الأعمى وأن يبحثوا فيموضوع تكون المادة من ذرات ، وكان من نتيجة ذلك أن قام عالم الغازات الإيرلندي بويلبإقتراح أن الغازات تتكون من جسيمات صغيرة جداً ، وكان ادخال مفهوم الفراغ الذيأدخلتها تجارب توريشلي الإيطالي ، دعماً لبويل في أن هذه الجسيمات يوجد بينهافراغات تقل وتزداد حسب الضغط ، ثم قام نيوتن بتوسيع هذا المفهوم ليدخل فيه السوائلوالجوامد ، ثم استطاع لافوازيه الفرنسي أن يكتشف قانون حفظ المادة عن طريق التجاربالمستمدة من الكيميائي بريستلي ، وأن المادة لا يمكن للإنسا أن يفنيها أو ينتجها منالعدم ، وهذه القاعدة أعطت حدود للمنطقية في نظريات المادة ، ثم وفي عام 1808م طرحجون دالتون تصوره عن الذرة بأنها عبارة عن جسم مصمت كرات البيلياردو ، فلاقى ذلكموافقة من العلماء دامت ما يقارب القرن ، إلى أن تجارب فارداي في أنبوبة التفريغالكهربائي تؤكد أن للذرة علاقة بالكهرباء، وبأن هناك جسيمات كهربائية سالبة توجد فيالذرة ، وسميت هذه الجسيمات فيما بعد بالإلكترونات، ومنذ أن بدأت الكهرباء تدخل فيتكوين الذرة بدأت الشيخوخة تصيب نظرية دالتون ، وبما أنه يوجد بالذرة أجسام سالبة ،فإنها كي تتعادل الذرة ، يجب أن تكون هناك جسيمات موجبة ،فقام العالم الأمريكيميليكان بقياس شحنة الإلكترون ، فتأكد العالم طومسون بأن جميع ذرات العناصر تحتويعلى إلكترونات لها نفس الكتلة والشحنة ، وطرح في عام 1910م تصوره عن الذرة بأنهاجسيم مشحون بشحنة موجبة يتواجد داخلها جسيمات سالبة ، وأن جسيمات ألفا لاتأثر فيهذه الذرات ، بل تمر مرور الكرام ، ولكن هذا التصور لم يدم طويلاً ، فتجارب جايجرومردسن ورذرفورد عام 1911م أثبت أن عدد لا بأس به من جسيمات ألفا قد إنحرف بزواياعالية عند مروره بذرات ثقيلة كذرات الذهب ، مما يدل على أن هناك شيء إصطدمت بهجسيمات ألفا وانحرفة عن مسارها ،وهذا أثبت أن هناك جسيم عالي الكثافة موجود في داخلالذرة ، فطرح في نفس العام رذرفورد نموذجه عن الذرة وأنها تحتوي على نواة وهي جسيممركزي تتركز فيه كتلة الذرة والشحنة الموجبة بينما تتواجد الإلكترونات على مسافاتبعيدة عن النواة ، وتعمل على تنظيم ذلك الكهرومغناطيسية الكلاسيكية (القديمة) ، إلاأن هذا النموذج فشل أيضاً ، فقد كانت تفترض الكهرومغناطيسية الكلاسيكية أن أنالإلكترون عندما يبدأ بالإشعاع يقترب من النواة أكثر فأكثر فينتهي به الأمر فيداخلها ، فتعادل الشحنتان ، وتختفي المادة !! ، وهذا يخالف التجربة ، وبعد قامالعالم الدناماركي بوهر بمناقشة العالمين ماكس بلانك وأينشتاين في نظريتي (المكانيكالكمي) و(النظرية النسبية) استنتج على ضوء نظرياتهم في عام 1915م أن الإكترون يدورفي مدارات ثابت حول النواة و عندما ينتقل من مدار لآخر يشع أو يمتص إشعاع ،كما أنهلا يستمر في إطلاق الإشعاع إلى مالا نهاية كما إفترضت الكهرومغناطيسية الكلاسيكية ،بل يشع إلى حد معين بعدها يتوقف الإشعاع ، فبعد نموذج بوهر طوى النظريةالكهرمغناطيسية الكلاسيكية النسيان ، وحقق نموذج بوهر للذرة نجاحات كبيرة ، وظلنموذجاً أساسياً لكثر من النماذج بعده

تعريف بسيط عن النظائرالمشعة :

ينتشر الإشعاع في الطبيعةنتيجة لمساهمة النظائر المشعة في بناء المادة المحيطة بنا, هذا بالإضافة إلىالإشعاعات التي تفد إلينا من الفضاء الخارجي.
فما هي هذه النظائر المشعة ومن أين أت؟

إنها ظاهرة

النشاط الإشعاعي..

كانت هذه الظاهرة و ما ينتج عنها منإشعاعات موجودةً في الطبيعة قبل وجود الحياة على وجه الأرض بزمن طويل, بل ويعتقد أنالإشعاع كان أحد نواتج الانفجار الأعظم الذي صاحب خلق الله للكون منذ حوالي عشرينألف مليون عام .

اكتشف ظاهرة النشاطالإشعاعي العالم الفرنسي هنري بكرل عام 1896 ثم تلته العالمة البولونية ماري كوريالتي تابعت العمل في هذا الطريق ،وهي التي اشتقت التعبير " النشاط الإشعاعي Radio Activity " للدلاة على مقدرة نوى بعض الذرات على التحول التلقائي إلى نوى أخرى, يرافق هذه العملية صدور أشعة عُرِفت وحُدِدت فيما بعد .

قبل اكتشاف هذه الظاهرة كانت غالبية العناصر الموجودة في الطبيعةالمكونة للجدول الدوري مثل الأوكسجين والهيدروجين والنحاس والحديد والكبريتواليورانيوم معروفة, وكان يعتقد أنها تشكل اللبنات الأساسية في بناء الوجود المادي، وأن لكل عنصر حالة واحدة يظهر بها تحدد خواصه الكيميائية والفيزيائية وتؤهلهلاحتلال خانة معينة - دون غيرها – في هذا الجدول ، لكن اكتشاف هذه الظاهرة أكد وجودأكثر من حالة فيزيائية ( نوية ) لكل عنصر من العناصر سميت هذه الحالات
" النظائر"

والنظائر لعنصر واحد تحتل المكان نفسه في الجدول الدوري،فمثلاً..

للهيدروجين ثلاثة نظائر هي: التريتيوم والدوتيريوم والهيدروجين تقع في الخانة الأولى من الجدول الدوري, وللأكسجين سبعة.

تختلف نظائر العنصرالواحد في خواصها النوية على الرغم من تطابق خواصهاالكيميائية.

من هنا جاء اهتمام علمالفيزياء النوية بالنظائر فيما يقابل اهتمام علم الكيمياءبالعناصر.

ترتبط التفاعلات الكيميائيةوبالتالي الخواص الكيميائية للعناصر بإلكتروناتها بينما تتوقف الخواص النوية علىتركيب النواة*.

* النواة :
هي ذلك الجزء الصغير من الذرة الذي يشغلحيزاً ( غالباً شكله كروي تقريباً ) أصغر من الجزء الذي تشغله الذرة بعشرة آلافمرة, وتألف من جسيمات صغيرة يطلق عليها " النيكلونات " وهي على نوعين, نوع يحملشحنة كهربائية تدعى البروتونات وعددها يساوي عدد إلكترونات الذرة ويكتب دليل سفليإلى أسفل يسار الرمز الكيميائي, والثاني غير مشحون - فهي إذن معتدلة كهربائياً - وتدعى النيوترونات , و يضاف عددها إلى عدد البروتونات ليشكلا معاً العدد الكتليويكتب دليل علوي إلى أعلى يسار الرمز الكيميائي, وذلك للدلاة على النظير , وقد يكتببجوار اسم النظير
فنقول الهيدروجين 1 والهيدروجين 2 والهيدروجين 3 , للدلاة على أي من نظائرالهيدروجين.

المعجلاتالنوية

Nuclear Accelerators

* ان الهدف من المعجل هوتوجيه الاجسام المشحونة في شكل شعاع باكسابه طاقة حركة باتجاه الهدف من خلال تطبيقمجالات كهربية ومغناطيسية وهناك عدة انواع من هذه المعجلات.

* يتكون المعجل بصفة عامة من مصدرللجسيمات المشحونة مثل الكترونات منبعثه من فتيلة ساخنة او من ذرات متأينة حيثتنطلق هذه الجسيمات المشحونة تحت تأثير فرق جهد كهربي يتراوح من إلى 10 مليون فولت. يتم تحديد مسار هذه الجسيمات المعجلة لتكون شعاع ينطلق باتجاه الهدف, ويكون داخلالمعجل مفرغ من الهواء (تحت ضغط منخفض) لتفادي تشت الجسيمات المعجلة عند تصادمها معذرات الهواء.

تصنف المعجلات إلى ثلاثةاقسام بناء على الطاقة المستخدمة للتعجيل وهي على النحوالتالي:

(1) المعجلات المنخفضة الطاقة: حيث تنتج جسيمات معجلة بطاقة تصل تتراوح بين 10 إلى 100 مليون الكترون فولت وفياغلب الاحيان تستخدم هذه المعجلات لدراسة تشت الجسيمات المعجلة بتفاعلها مع مادةالهدف

(2) المعجلات ذات الطاقة المتوسطة: حيث تنتج شعاع من الجسيمات المعجلة بطاقة تفوق 100 مليون الكترون فولت لتصل 1000مليون الكترون فولت. وعند هذه الطاقة يتم دراسة تصادم النيوكليونات مع أنويةالعناصر وقد سنتج عن هذه التصادمات توليد جسيمات اخرى مثل الميونز وفي هذا المعجلاتيتم دراسة القوى النوية والتحقق تركيب النواة.

(3) المعجلات ذات الطاقة العالية: وهي تنتد شعاع من الجسيمات المعجلةبطاقة تفوق 1000 مليون الكترون فولت. ويكون الغرض من هذه المعجلات هو انتاجح جسيماتجديدة من خلال اصطدام هذه الجسيمات المعجلة بأنوية العناصر ومن ثم دراسة خصائصالجسيمات الناتجة

* وقد تم تصميم معجلاتنوية تصل طاقة التعجيل فيها إلى 10000000 الكترون فولت.

: الاجزاء الرئيسية للمعجل
(1) مصدر الجسيمات المشحونة Ion source: وهو المصدر الرئيسيللجسيمات المعجلة ويتكون من غاز متأين بواسطة التفريغ الكهربائي ويتم استخلاصالجسيمات ذات الشحنة الموجبة من خلال الكترود سالب ذو جهد 10000فولت.

(2) ناقل الشعاع beam optics: وهوعبارة عن عدد من الموجهات المكونة من اجهزة كهربية ومغناطيسية لتوجيه الجسيماتالمعجلة في المسار المحدد لها داخل المعجل وهي بمثل العدسات في الضوء وتعتمد علىقوة لورنز Lorentz force

F = q(vxB)

(3) الهدف Target: وهو المادةالتي توضع في نهاية المعجل بهدف التجربة تحت الدراسة فمثلاً تجربة nuclear spectroscopy حيث يتم دراسة مستويات الطاقة ومساحة المقطع فإن الهدف في هذه الحالةيكون شريحة سمكها 10ميكرون، اما في حالة دراسة انتاج جسيمات ثانوية من تصادمالانوية المعجلة مع الهدف فإن الهدف يكون سميك يصل سمكه إلى 10 سنتميتر بحيث يمتصطاقة الجسيمات المعجلة. وفي كلا الحالتين يتم تبريد الهدف حتي لاتغير درجة حرارتهمع تصادم الجسيمات المعجلة معه.

(4) الكاشف Detector وهي الجزء الأساسي الذي تعتمد عليه القياسات المراد الحصول عليهامن التجربة مثل تحديد نوعية الجسيمات الناتجة من التصادم وطاقتها وزمن بقاءهاوتوزيعها الزاوي وهذه الكواشف علم قائم بحد ذاته وسنخصص مقالاً منفصلا للحديثعنها.

أنواعالمعجلات

(1) المعجل الكهروستاتيكي Electrostatic accelerator

(2) معجلالسيكلوترون Cyclotron accelerator

(3) المعجل الخطي Linear accelerator

(4) معجل السينكتورن Synchrotrons

(5) المعجل التصادمي Colliding-Beam accelerator

المعجل الكهروستاتيكي

ابسطانواع المعجلات التي تستخدم لتعجيل الجسيمات المشحونة خلال فرق جهد ثابت من خلالالعلاقة
E = qV
حيث
v= طاقة الحركهللجسيماتBR colr=#8b0شحنة الجسيمات المعجله =q
E=الطاقه التي يكتسبها الجسيم
فرق جهد التعجيل ويصل إلى 10 مليون فولت
وهذا يعني ان الطاقة التي يمكن ان يكتسبها الجسيم المعجل تصل إلى 10مليون الكترون فولت لكل وحدة شحنة وهذه الطاقة كافية لدراسة التركيب النوي للنواة.

اول معجل تم تصميمه على هذا الاساس كانفي 1932 بواسطة العالمان Cockcroft and Walton حيث وصل فرق جهد التعجيل إلى 800 الففولت واعتمد مبدأ عمله على شحن مكثفات على التوازي ومن ثم تحويلها إلى توصيل علىالتوالي .

وتسمى هذه الطريقة بمضاعفة فرقالجهد voltage multiplication ةاستخدم في اول تجربة نوية في التفاعلالتالي

P + 7Li º 4He+4He

وفي الوقت الحالي فإن هذا النوعمن المعجلات يعتمد على مولد فانديجراف الذي طوره العالم
Van de Graaff
في عام 1932
وتعتمد فكرة عمل مولد فاندي جراف علىمبادئ الكهربية الساكنة حيث نعلم ان الشحنة الكهربية تستقر على سطح الموصل فيالحالة الكهروستاتيكية وتنقل الشحنة الكهربية من خلال حزام من مادة عازلة وفي اغلبالاحيان من الحرير ويحصل الحزام على الشحنة الكهربية من جهاز corona discharge وهورأس مدب من مادة موصلة مطبق عليه فرق جهد عالي يصل الى 20 الف فولت وعند الرأسالمدبة حيث تزداد كثافة الشحنة علية يحدث تفريغ كهربي يعمل على تأين الهواء فتندفعالايونات الموجبة بقوة التنافر في اتجاه الحزام المتحرك حاملاً شحنة موجبة إلىالقشرة الكروية التي تشكل مكثف كهربي من مع الأرض. وهذه فكرة عمل هذا المولد فعندمايتم شحن الموصل الداخلي تنتقل الشحنة إلى القشرة الكروية المتصلة مع الموصل الداخليكما في الشكل وتستقر الشحنة على السطح الخارجي للقشرة وتعتمد قيمة الشحنة علىالعلاقة

V = Q/C

حيث C سعة المكثف وQ الشحنةو V فرقالجهد الناتج ومن الناحية النظرية فإنه يمكن ان يزداد الجهد الكهربي إلى مالانهايةلان سعة المكثف لانهائية وكلما ازادادت قيمة الشحنة ازدادت قيمة الجهد ولكن منالناحية العملية فإن قيمة عالة للجهد الكهربي يوئدي إلى تأين الهواء ويصبح موصل ممايؤدي إلى وضع حد لزيادة فرق الجهد الكهربي الممكن الحصول عليه. وللتغلب على هذهالمشكلة يتم وضع مولد الفانديجراف في حاوية تحتوي على غاز عازل كهربيا مثل غاز SF6 عند ضغط 10 إلى 20 ضغط جوي

* يمتاز مولدفانديجراف عن مولد والتن كوكفورت باثبات قيمة فرق الجهد وهذه مهمة جداً في دراسةمساحة مقطع التصادمات النوية لدراسة مستويات الطاقة النوية.

تمتلك العديد من الجامعات الامريكيةوالمراكز البحثية مولد الفانديجراف وفي الصورة التالية نلاحظ مختبر مجهز بمولدفاندجراف

من المولدات المتطورة المعتمدةعلى مولد فانديجراف مولد تاندم فانديجراف Tandem Van de Graaff

ويمكن الحصول على فرق جهد 20 مليون فولتويستخدم هذا المعجل في دراسة تفاعل الأيونات الثقيلة. ونلاحظ على يسار الصورةالمغناطيس الذي يعمل على حرف الجسيمات المعجلة وكذلك المغناطيس الذي يعمل على توجيهالجسيمات إلى عدة مسارات مختلفة لكل مسار يخصص تجربة محددة

معجل السكلترون

جهازالسنكلترون يعد جهاز حديث تم تصميمه في 1934 ويستخدم في تعجيل الجسيمات المشحونةإلى سرعات هائلة تستخدم في تجارب التصادمات النوية. وهنا ايضا يستخدم كلا من المجالالكهربي والمجال المغناطيسي لهذا الغرض.

فكرة العمليتكون السنكلترون منوعائين منفصلين على شكل الحرف الانجليزي D مفرغين من الهواء لتقليل احتكاك الجسيماتالمعجلة مع جزيئات الهواء. يطبق فرق جهد متردد على طرفي الوعائين ويطبق مجالمغناطيسي عمودي على الوعائين .

يتم اطلاقالجسيمات المراد تعجيلها في وسط المنطقة الفاصلة بين الوعائين لتأخذ مسار دائريوتعود إلى الوسط الفاصل في فترة زمنية قدرها T/2 حيث T هو الزمن الدوي.

وبضبط تردد فرق الجهد المطبق بينالوعائين لقلب قطبيتهما ليتوافق مع وصول الجسم المشحون للمنطقة الفاصلة حيث يكونمجالا كهربياً يكسب الشحنة دفعة لتزيد من سرعته وبالتالي يزداد نصف قطر الدورانللجسم المشحون تدريجياً حتى يصل إلى نصف قطر الوعاء وعندها يخرج الجسيم المشحون منالمعجل (السنكلترون) بسرعة كبيرة تعتمد على المعادلة

v = qBr/m

وهذا يعني انسرعة الجسيمات المعجلة تتناسب طرديا مع المجال المغناطيسي المطبق وعلى نصفالقطر.

اول معجل تم تصنيعه على هذاالاساس بواسطة Lawrence and Livingston في بيركلي بالولايات المتحدة في 1931 وكاننصف قطره 12.5 سم والمجال المغناطيسي 1.3 تسلا وهذا انتج بروتونات معجلة بطاقة 1.2مليون الكترون فولت. وبعد عدة سنوات تم تطوير معجل السنكلترون ليصل نصف قطره إلى 35سم وطاقة تعجيل البروتونات تصل إلى 10 مليون الكترون فولت. وفي نهاية 1930 تم بناءمعجل سنكلترون نصف قطره 75 سم وطاقة تعجيل البروتونات تصل إلى 20 مليون الكترونفولت.

المعجل الخطي

يدعى هذا المعجل باسم ليناك Linac وفيهيتم تعجيل الجسيمات المشحونة على مراحل بواسطة فرق جهد متردد كما في السينكلترونولكن الفرق ان مسار الجسيمات المشحونة يكون في خط مستقيم حيث لا نحتاج الىالمغناطيس الباهظ التكلفة. يتكون المعجل الخطي كما في الشكل التوضيحي التالي من عدةسلسلة من الالكترود ذات الشكل الاسطواني والتي ترتبط بعضها البعض من خلال مصدر فرقجهد متردد.

تكتسب الجسيمات المعجلةطاقتها من الفجوة بين الاسطوانات نتيجة لفرق الجهد المطبق عليها وفي داخل الاسطوانةحيث لا يوجد مجال تندفع الجسيمات تحت تأثير قوة اندفاعها لفترة من الزمن تساوي نصفالزمن الدوري لفرق الجهد المتردد لحين تغير قطبية فرق الحهد المطبق على الاسطوانةالتي تليها.

وتعتمد فكرة عمل المعجلالخطي على التزامن بين الطاقة التي يكتسبها الجسيم المشحون بين الاسطوانات معالمجال الكهربي المتردد المطبق على الاسطوانات ولضبط هذا التزامن فإن طول الاسطوانةيصمم بناء على سرعة الجسيمات المعجلة بعد كل مرحلة، فإذا كان نصف الزمن الدوريللجهد المطبق هو t/2 فإن طول الاسطوانة رقم n يعكىبالمعادلة

Ln = vnt/2

وطاقة الحركة المكتسبة بعد مرورهامن الاسطوانة رقم n يعطى بالعلاقة

1/2 mvn2 = neVo

ومن المعادلتين السابقتينيكون طول الاسطوانة n

عند خروج الجسيماتالمعجلة من الاسطوانة تتعرض إلى مجال كهربي

مثال على المعجل الخطي هو المعجل الموجود في جامعة ستانفورد فيالولايات المتحدة والذي انتج في 1967 ضمن برنامج ابحاث فيزياء الطاقة العالية وهذاالمعجل يعطي الالكترونات المعجلة طاقة تصل إلى 1.2 جيجا الكترون فولت 1.2x109 eV والتجارب التي عملت بواسطة هذا المعجل على تشت الالكترونات المعجلة لتحديد نصف قطرالنواة.
معجل خطي في Los Alamos Meson Physics Laboratory يبلغ طوله نصف ميل

المعجل التصادمي

يستخدمالمعجل التصادمي في مجال الفيزياء النوية ذات الطاقة العالية لانتاج جسيمات جديدةمن خلال تحويل اكبر قدر ممكن من طاقة حركة الجسيمات المعحلة إلى طاقة تكوبن (كتلة) لجسيمات جديدة. افترض شعاع من جسيمات مثل البروتونات تم تعجيلها لتصطدم بهدف منذرات الهيدروجين لتنتح جسيمات جديدة X كما في المعادلةالتالية:

P + P º P + P + X

يجب ان تكون طاقة الحركة اكبر من طاقةتكوين الجسيمات المنتجة ولحساب طاقة الحركة المطلوية

النشاط الإشعاعيالطبيعي

يهتم هذا الجزء بمناقشة جزء منالخواص المتغيرة مع الزمن للنوى نقصد بذلك تلك التي تتعلق بالنشاط الإشعاعي للنوىحيث يتميز هذا النشاط بالتحويل من نظام ابتدائي إلى نظام نهائي بصورة تلقائية .إنمسألة حدوث العملية تلقائياً إنما هو أمر يتعلق بالطاقة ، فإذا كانت الطاقة الكليةللنظام النهائي أقل منها في النظام الابتدائي عندئذ يكون بالإمكان حدوث التحولالتلقائي .

النشاط الإشعاعي الطبيعي : The Natural Radioactivity (7,6)

إنالإلكترونات المدارية للذرة ، تستطيع أن تمتص طاقة وإن تغير من مستواها ، وفي بعضالأحيان قد تكون الطاقة الممتصة كبيرة لدرجة تسمح للإلكترون بعمل ( قفزة نهائية) وبأن يتخلص من جاذبية النواة . والنتيجة هي تولد الأيون ( أي ذرة ينقصها إلكترون ) . ونستطيع القول بأنه في هذه الظروف الاستثنائية ، تفقد الذرة كل إلكتروناتها أومعظمها - وتبقى عبارة عن نواة معزولة . ولذلك فإن الذرات ، ليست غير قابلة للانقسامبعكس الاعتقاد الذي ظل سائداً لفترة طويلة مهما يكن من أمر فإن التأين ليس مجردظاهرة عرضية . فكل ذرة متأينة متصلة بالمادة ، لن تلبث أن تستعيد إلكتروناتها وتقومبامتصاصها من الوسط المحيط بها فتعود إلى تكوينها الأصلي . ولتقسيم ذرة بصفة نهائيةيحتاج الأمر لأجراء إضافي : ذلك هو تفتيت نواتها . ذلك ما يمكن أن نتوقعه بالنظرإلى تعقد تكوين النوى . وليس فقط يمكن تفتيت النوى ولكن بعضها يتفت تلقائياً وتنبعثمنها إشعاعات ثم تتحول بعد ذلك إلى نوى مختلفة .

( أنواع الأشعة المنبعثة من المواد المشعة طبيعياً )

قام رذرفورد بدراسة خواص الإشعاعاتالمنبعثة من العناصر المشعة وذلك بوضع مصدر الراديوم ( مادة مشعة ) داخل حافظة منالرصاص ذات ثقب اسطواني صغير القطر يمكننا من الحصول على حزمة ضيقة من الإشعاعاتوذلك باستخدام مجال مغناطيسي قوى كمحلل .

فلاحظ أن الحزمة بعد اختراقها لمجال تنقسم إلى ثلاثة أقسام :

1) تنحرف أحدها في الاتجاه العمودي علىالمجال المغناطيسي ، ويدل اتجاه انحرافها على أنها مكونة من جسيمات مشحونة بشحنةموجبة . كما يدل مقدار الانحراف على ثقل هذه الجسيمات وباستعمال مجال مغناطيسي قويومجال كهربي قوي تمكن رذر فورد من إثبات أن هذه الجسيمات التي سميت جسيمات الفامشحونة بشحنة موجبة تساوي ضعف شحنة الإلكترون . وهي عبارة عن نواة ذرة الهيليوموكذلك اثبت رذر فورد أن جسيمات ألفا أقل أنوع الإشعاعات نفاذاً في الأجسام وتنطلقبسرعة تتراوح ما بين
10/1 إلى 100/1 من سرعةالأمواج الكهرومغناطيسية . ولها قدرة على تأين الغازات .

2) أشعة بيتا وهي تنحرف كذلك فيالاتجاه العمودي على المجال المغناطيسي ويدل اتجاه انحرافها على أنها مكونة منجسيمات مشحونة بشحنة سالبة ، كما يدل مقدار الانحراف على أنها جسيمات خفيفة سالبةالشحنة وهي أكثر نفاذاً في الأجسام من جسيمات ألفا . وهي في الواقع إلكترونات ذاتسرعات فائقة تصل في بعض الأحيان إلى ما يقارب من .998 من سرعة الضوء ، كما أن لهاقدرة على تأين الغازات ولكن بدرجة أقل من جسيمات ألفا .

3) أشعة جاما :- وتميز أشعة جاما بميزات الأشعة السينية فهي ذات طبعةموجيه وليس لها وزن أو شحنة ، وطول موجتها صغير جداً يتراوح بين . 10-8 إلى 10-10وهي شديدة النفاذية إذا ما قورنت بغيرها من الإشعاعات الطبيعية أو حتى الأشعةالسينية

ولأشعة جاما القدرة على تأينالغازات ولكن بدرجة أقل من تأين جسيمات ألفا أو بيتا . ويمكن القول أن ذلك مرجعةإلى قوة نفاذيتها التي تفوق كل من أشعة بيتا وألفا حيث تتناسب قوة النفاذية للإشعاتالثلاثة عكسياً مع قوة تأينها .

المصادر الطبيعية للإشعا الذري :-

الإشعاع الذري موجود قبل خلقالأرض بزمن طويل .

وله ثلاث مصادررئيسية على الأرض هي :-

الأشعة الكونية :-Cosmic rays

المصدر الرئيسي لهذه الأشعة ناتج عن الحوادث النجمية في الفضاءالكوني البعيد ومنها ما يصدر عن الشمس خاصة خلال التوهجات الشمسية التي تحدث مرة أومرتين كل 11سنة ، مولدة جرعة إشعاعية كبيرة إلى الغلاف الغازي للأرض . وتكون هذهالأشعة الكونية من 87% من البروتونات و 11 من جسيمات ألفا ، وحوالي 1% من النوى ذاتالعدد الذري ما بين 4 و 26 وحوالي 1% من الإلكترونات ذات طاقة عالية جداً وهذا ماتمتاز به الأشعة الكونية ، لذلك فإن لها قدرة كبيرة على الاختراق . كما أنها تتفاعلمع نوى ذرات الغلاف الجوي مولدة بذلك إلكترونات سريعة وأشعة جاما ونيوتروناتوميزونات .ولا يستطيع أحد تجنب الأشعة الكونية ولكن شدتها على سطح الأرض تتباين منمكان لأخر .

النشاط الإشعاعي الطبيعي فيالقشرة الأرضية :-

Natura radioactivity in The earth Sheff :-

إن من أهم العناصرالمشعة في صخور القشرة الأرضية هي ( البوتاسيوم 4-0- ) و(الروبيدوم 87- ) وسلسلتاالعناصر المشعة المتولدة من تحلل ( اليورانيوم -238 ) و(الثوريوم -232 ) . وهناك مايقارب الأربعين من النظائر المشعة . وأعمار النصف للعناصر المشعة الأساسية في صخورالقشرة الأرضية طويلة جداً ، لهذا بقيت في الأرض إلى الآن منذ خلقها ، فعمر النصف ( للبوتاسيم -40 ) يزيد على ألف مليون سنة وعمر النصف ( الروبيدوم -87) يزيد علىأربعين ألف مليون سنة وهذه النظائر المشعة تبعث أنواعاً مختلفة من الإشعاع الذريكجسيمات بيتا وألفا وأشعة جاما .

ومستوىالنشاط الإشعاعي الطبيعي في القشرة الأرضية متقارب جداً في معظم الأماكن ، حيث لايوجد اختلاف يذكر عن مكان وآخر بصفة عامة . إلا أن هناك أماكن على الأرض يزداد فيهاالإشعاع الطبيعي بشكل كبير نتيجة وجود تركيزات عالية من العناصر المشعة طبيعياً فيصخور القشرة الأرضية .

النشاط الطبيعي داخلجسم الإنسان :-

يشع جسم الإنسان منالداخل عن طريق كل من الهواء الذي يتنفسه والغذاء والماء الذي يصل إلى جوفه ،فالهواء هو المصدر الرئيسي للجرعة الإشعاعية الطبيعية التي تصل إلى داخل جسمالإنسان ومصدرها الأساسي غاز الرادون الموجود في جو الأرض والمتولد عن التحللالتلقائي لنظير « اليورانيوم -238 » الموجود طبيعياً في صخور قشرةالأرض.

وكذلك فإن كلا من الغذاء الذييتناوله الإنسان والماء الرئيسي لتلك المواد المشعة في النبات هو التربة التي تمتصمنها النباتات تلك المواد مع غيرها من المواد الطبيعية فتدخل في بنائها . كما أنبعض الغبار الذي يتساقط على النبات يحوي آثاراً من تلك المواد المشعة ، وتصل الموادالمشعة إلى داخل جسم الإنسان عن طريق تناوله النباتات أو لحوم الحيوانات التي تتغذيعلى النباتات وتدخل المواد المشعة أيضاً مع الماء الذي نشربه حيث تحتوى المياه علىآثار قليلة جداً منها .

لذلك تكونأجسامنا مشعة قليلاً من الداخل نظراً لوجود بعض العناصر المشعة فيها مثل ( البوتاسيوم - 40 والكربون 14)
وتسلك الموادالمشعة - عادة - طرقاً معقدة قبل دخولها جسم الإنسان

قانون التفك الإشعاعي :- ( 10 )
Radioactiue decag law

تعتبر ظاهر التفك الإشعاعي ظاهرة إحصائية ، أي أنه لا يمكن التكهنبزمن
تنحل عند نواة بعينها ، ولكن عند وجودعدد كبير جداً من أنوية النظير المشع ، فإنه بمتابعة معدل تغير كمية الأشعةالمنبعثة يمكن معرفة الكثير عن نوعية التحول .

يتبع

[kacimo.samy]

تابع الفزياء النووية



هناك احتمال محدد للتفك في وحدة الزمن لأي نظير مشع ، وهذا الاحتماليعرف بثابت مميز لكل نظير مشع بغض النظر عن حالته . الكيميائية أو الفيزيائية ( منسائله أو صلبه أو غازية (

فإذا كان N عددالأنوية المشعة الموجودة في عينة ما عند زمن ( T ) فإن معدل التفك يعطي المعادلةحين تسمى بثابت التفك ( decay Constant ) وهو يعد مقياساً لاحتمال تفك نواة معينة .
وبمكاملة المعادلة السابقة في الفترةالزمنية من t = o إلى t = t فإن عدد الأنوية N التي تبقى بعد مضي زمن t يمكن حسابهبدلالة عدد الأنوية N__o عند البدء أي عند t = o ويعطيالتكامل
ومنها..
N = No e- t

وتعرف هذه المعادلة بقانون التفكالإشعاعي وهي تعطي العلاقة بين عدد الأنوية المتبقية N والزمن t .

أنواع التفكالإشعاعي :-

تفك الفا:-

في هذهالعملية تفقد النواة المشعة ( حيث X رمز النظير ) جسيم الفا المكون من بروتونينونيوترونين وهو عبارة عن نواة ذرة الهيلوم . وهذا يعني نقصان العدد الكتلي بمقدارأربع وحدات والعدد الذري بوحدتين وبذلك تكون النواة الناتجة مختلفة تماماً عنالنواة الأم ..

تفك بيتا B-Decay ( 11,3,12)

تصدر نوبات بعض النظائر جسيماتتعرف بجسيمات بيتا ( B-Particles) وهذه الجسيمات عبارة عن إلكترون أو بوزيتروناتوالبوزيترون ( Positron) عبارة عن جسم كتلة مساوية لكتلة الإلكترون ولكن شحنتهموجبة . ويحدث هذا النوع من التفك للأنوية ( المعروف باسم تفك بتيا ) في كثير منالنظائر سواء كانت ثقيلة أم خفيفة .

أنواع تفك بيتا :- Types of B-decay

أ ) التفك الإلكتروني Eelectron decay

يلاحظ أن إصدار إلكترون منالنواة ناتج عن تحول نيوترون من نيوترونات النواة إلى بروتون وذلك لكي تصبح النسبةبين النيوترونات والبروتونات هي نسبة الاستقرار

ب ) التفك البوزيتروني Positron decay

في بعض الأحيان تكون نسبة النيوترونات إلى البروتونات في النظيرالمعين أقل من النسبة التي تحقق الاستقرار . وفي هذه الحالة يتحول أحد بروتوناتالنواة إلى نيوترون وينطلق نتيجة لذلك بوزيترون يحمل شحنة البروتون الموجبة ويعرفتفك بيتا في هذه الحالة بالتفك البوزيتروني


ج ) الاسر الالكتروني : Electron Capture

يمكن أن يحدث تحول أحدبروتونات النواة إلى نيوترون بطريقة أخرى يتم ذلك بأن تأسر النواة إلكترون منإلكترونات المدارية القريبة من النواة ( أي المدار k وفي أحيان قليلة من المدار ) ويتحد هذا الإلكترون المأسور مع أحد البروتونات فيتكون النيوتون . ويعرف تفك بيتافي هذه الحالة بالأسر الإلكتروني

وهكذافإنه يوجد ثلاثة أنواع لتفك بيتا هي:

التفك الإلكتروني ( - B- ) والبوزيتروني ( +B ) والاسر الإلكتروني ( Electron Copture ) .
وفي حالة الأسرالإلكتروني لا تصدر النواة أياً من جسيمات بيتا ولقد ثبت فيما بعد أنه عند حدوث أينوع من تفك بيتا ينطلق من النواة جسيمات تعرف باسمالنيوترينو.

والنيوترينو عبارة عن جسممتعادلة الشحنة وكتلة السكون له مساوية للصفرأي : (Mv=0)

) اضمحلال جاما (

إشعاعات جاما هي عبارة عن موجات كهرومغناطسية ذات طاقة عالية . وتصدرإشعاعات جاما إذا تكونت النواة الوليدة الناتجة عن تفك الفا أو تفك بيتا في حالةمثارة فتفقد النواة إثارتها عن طريق التخلص من الطاقة في شكل إشعاعات جاما وبذلكفإنه بالنسبة لاضمحلال جاما تكون النواة الوليدة هي نفسها النواة الأم ولكنها أكثراستقراراً .

وتجدر الإشارة إلى أن بعضالنظائر المشعة تتفك إلى نظائر غير مستقرة يكون النظير الناتج مشعاً بدوره وبالتالييتفك إلى نظير آخر .

وهكذا نجد أن هناكالعديد من النظائر التي لها نشاط إشعاعي طبيعي وتفك هذه النظائر مصدره إما جسيماتالفا أو بيتا أو كليهما معاً وقد يتبع ذلك مباشرة أو خلال فترة زمنية معينة إشعاعاتجاما الصادرة نتيجة انتقال النويات الوليدة من الحالات المثارة إلى الحالات الأرضية .

نظرية الانحلال الإشعاعي :-

تقدم رذر فورد وسودي سنة 1905 بنظريةالانحلال لتفسير ظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي . وتقضي النظرية بأن ذرات العناصرالمشعة تنحل نتيجة لما ينبعث منها من جسيمات الفا أو بيتا التي هي في حد ذاتهاجسيمات مادية ، أي أن جزءاً محدد من نواة الذرة ينطلق بسرعة فائقة تارك وراءه ذراتعنصر جديد يختلف تماماً في خواصه الطبيعية والكيميائية عن العنصر الأصلي . ويكونالعنصر الجديد أو المولود مشعاً أيضاً فتنطلق من نوى ذراته جسيمات مادية ينتج عنانطلاقها أن تتحول ذرات هذا العنصر الجديد إلى ذرات عنصر ثالث جديد وهكذا نتابععملية التحول من عنصر مشع إلى عنصر آخر مشع حتى ينتهي الانحلال عند عنصر مستقروجدير بالذكر أنه فيما عدا حالات نادرة جداً فإن نوى عنصر معين تنحل بانبعاث نوعواحد من الجسيمات ، أما جسيمات الفا أو جسيمات ( بيتا ) فلا تنبعث الجسيمات من نواةواحدة ، ومعنى هذا أن النواة التي يحدث انحلالها بجسيمات الفا لا ينبعث منها جسيماتبيتا ، ألا أن انبعاث جسيمات الفا أو جسيمات بيتا قد يكون مصحوباً بانبعاث أشعةجاما .

وتسمى العناصر الناتجة من عمليةالتحول المتتابع بالمتسلسلة الإشعاعية ويتوقف الوزن الذري للعنصر الوليد بعد أيتحول على نوع الأشعة المنطلقة في عملية التحول فعندما ينطلق جسيم الفا ( وزنه a ) من ذرة الراديوم ( وزنها الذري 226 ) تتكون ذرة عنصر جديد وزنه الذري 222 ، ويعرفهذا العنصر الجديد بالرادون وهو ذو نشاط إشعاعي وتنطلق منه جسيمات الفا تتحول ذرتهإلى عنصر آخر هو الراديوم ( وزنه الذري218 ).

متسلسلات النشاط الإشعاعي الطبيعي :-

إن جميع العناصر ذات النشاط الإشعاعيالطبيعي تقع إعدادها الذرية بين Z = 81 وZ = 92 وهناك ثلاث مسلسلات في الطبيعة ،وتعتبر معظم النويدات المشعة في الطبيعة نواتج انحلاليه لها . وكل متسلسله تبدأبنويدة أم تمر بسلسلة من التحويلات التي تشمل انبعاث جسيمات الفا وبيتا لتكويننويدات وليدة ..

متسلسلات النشاطالإشعاعي

أ ) متسلسلةاليورانيوم :

تبدأ هذه المتسلسلةبعنصر اليورانيوم Ui ويبلغ نصف العمر لليورانم4.5X109 yer ويمر اليورانيوم بسلسلةمن التحولات التي يصاحبها انبعاث جسيمات الفا أو بيتا حتى ينتهي بالرصاص المستقر

ب ) متسلسلة الأكتيوم :-

هذه المتسلسلة يرجع أصلها إلىالأكتيويورانيوم وهو النظير لليورانم والذي يبلغ نصف العمر 7.1X108 yer ويمرالأكتيويورانيوم بسلسلة من التحولات حتى ينتهي بنظير الرصاص المستقر ويمكن التعبيرعن الوزن الذري لعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن + 3 حيث تترواح قيمة ن بين 51 ، 58 .

ج) متسلسلة الثوريوم :-

تبدأ بعنصر الثوريوم يمر بسلسلة منالتحولات ثم يتحول بعد إشعاع ست من جسيمات الفا وأربعة من جسيمات بيتا إلى نظيرالرصاص المستقر
ويمكن التعبير عن الوزن الذريلعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن وتراوح قيمة ن في هذه المجموعة بين 52، 58 .

د) مجموعة النبتونيوم :-

كان من الطبيعي أن يتجه التفكير إلىاحتمال وجود متسلسلة رابعة من العناصر الطبيعية المشعة يعبر عن 1.8 أوزانها الذريةبالرمز (4ن+1) ولم يكن معروفاً من عناصر هذه المجموعة سوى سبعاً موجود بكميات ضئيلةجداً في الغلاف الصخري ( القشرة الأرضية ) وكذلك الناتج النهائي البزموث ( وزنهالذري 209) .

وفي أثناء الحرب العالميةالثانية استخدم العلماء النشاط الإشعاعي الصناعي لإنتاج نظائر مختلفة لكل العناصروامكنهم بذلك تحضير عناصر المجموعة الرابعة التي لم تكن موجودة في الطبيعة . ويعتبرالبلوتونيوم العنصر الوالد لهذه المجموعة ولذلك فهي تعرف بمجموعة البلوتونيوم أوالمجموعة 4ن+1 حيث تتراوح قيمة ن بين 52،60 .

وهي تبدأ ب التي لها عمر نصفي مقداره لليورانم2 .5X106gerهذالمتسلسلة تنهي بعد انحلالها بنظير البزموث .

التفك الإشعاعي المتزن :

تكون المادة الناتجة عن عمليات التفك الإشعاعي في بعض الحالات هينفسها مادة مشعة فتفك بصورة تلقائية حال تكونها ومن أشهر الأمثلة على ذلكاليورانيوم 234 حيث ينطلق من نواته جسيم ألفا ويتحول لثوريوم 230 والذي بطلق بدورةجسيماً
آخراً ويتحول لراديوم 226 وهكذا . وإذا وجدت عينة نقية من اليورانيوم فإن هذه العينة وبعد مضي زمن معين محتوي علىمزيج من هذه العناصر أو النويدات نفرض أن المادة الأصلية ( تعرف بالنواة الأم )1x وفترة نصف العمر لها 1 وثابت تفكها l2 قد تفكت ونتج عنها مادة جديدة x2 ( تعرفبالنواة البنت ) وفترة نصف عمرها 2 وثابت تفكها l1 ونفرض أن عدد ذرت المادة الأصلية ( أي عندما (t = 0 ) يساوي N0 بينما يساوي عدد ذرات المادة الجديدة الصفر عند نفسالزمن ( t = 0 ) ويمكن كتابة عدد ذرات المادة الأصلية الأم كدالة في الزمن علىالصورة N1( t ) = N0 e وبعد مضي فترة زمنية مقدارها d t فإن عدداً مقداره N1l1dt بتفك من المادة 1x ويتحول للمادة الجديدة x2 والتي ينقص عددها في نفس الفترةالزمنية وبسبب التفك بمقدار N 1 l1dt وبالتالي فإن عدد الذرات المتبقية من x2 يكون N2 حيث
dN2 = N1 l1dt - N2 l2dt

ويكون معدل تراكم أو إنتاج هذهالمادة هو
= N1 l1- N2 l2
وتكون فترة نصف العمر للنواة الأم في بعضالحالات طويلة جداً مقارنة مع فترة نصف العمر للنواة البنت أي T2 << T1 ( وهذا يعني أن معدل تفك النواة الأم صغير جداً مقارنة مع معدل تفك النواة البنت ،وفي هذه الحالة وعند اعتبار الفترات الزمنية التي تكون متقاربة مع T2 وهي بالتاليقصيرة جداً مقارنة مع فترة نصف الحياة للنواة الام فإنه يمكن اعتبرا أن عدد ذراتالأم ثابت وكذلك عدد الذرات التي تتفك في الثانية الواحدة . وبما أن معدل تفكالنواة البنت كبير جداً فإن هذه الذرة تتفك بنفس معدل تكونها ويبقى عدد ذراتهابالتالي ثابتاً ويكون معدل تراكمها معدوماً أي أن :
وفي حالة وجود عدة عمليات تفك فإنه يمكن تعميم النتيجة السابقةلتصبح
N1 l1 = N2 l2 = N3 l3 =..

ويكون نشاط جميع العناصر الموجودةمتساوياً ويقال أن التفك في هذه الحالة متزناً ( أي في حالة اتزان( .

الشدة الإشعاعية للعينة :-
activity of asample

في معظم الأحيان يكون المطلوب هومعرفة عدد النويات التي تتفك في الثانية وليس عدد النويات الباقية دون تفك والمحددبالعلاقة
N ( t ) = No e - t

ويعرف عدد النويات التي تتفك فيالثانية الواحدة من عينة مشعة باسم الشدة الإشعاعية للعينة(activy ofsmple)
أي أن الشدةالإشعاعية للعينة هي : -

A ( t ) = =NO e-t = N ( t )

وتعرف AO = No بالشدةالإشعاعية عند اللحظة t = o لذا نجد أن A ( t ) = Ao e-t
عمر النصف ومتوسط العمر :
Half -Life and Mean- Life

عمرالنصف أو العمر النصفي للنظير المعين هو عبارة عن الفترة الزمنية التي تنخفض خلالهاشدته الإشعاعية إلى النصف بمعنى آخر فإن عمر النصف هو الزمن اللازم لتفك نصف عددنوى العينة ، ويرمز له عموماً بالرمز t لهذا فإنه يوضع , حيث أن وحدة الزمن هيالثانية ( sec ) فإن وحدة قياس ثابت التفك هي

أما متوسط العمر لعينة مشعة والذي يرمز له عادة بالرمز فهو عبارة عنمجموع أعمار الأنوية جميعاً في العينة مقسوماً على عددها ويسهل تحديده منالعلاقة
، t وهكذا نجد ان كلامن
مرتبطة بعضها بعلاقات بسيطة ، ومعرفة احداهايحدد باقيها



القنبلة الذرية- نبذة تاريخية

(1 تطوير أول قنبلة ذرية (مشروعمانهاتن)

في الثاني من اغسطس سنة 1939 وقبل بداية الحرب العالمية الثانية مباشرة، كتب ألبرت أينشتاين للرئيسفرانكلين روزفلت. وكان أينشتاين وعدة علماء آخرين قد أخبروا روزفلت عن المجهوداتالتي قام بها النازيون في ألمانيا من أجل تنقية اليورانيوم 235 أو U-235 والذي يمكنأن يؤدي إلى بناء القنبلة الذرية. وكان بعدها وبوقت قليل بدات حكومة الولاياتالمتحدة الأمريكية بإجراءات جدية عرفت بمشروع منهاتان. وكان هذا المشروع بساطة يهدفلعملية تطوير أبحاث من أجل إنتاج قنبلة ذرية حقيقية.
إن أعقد شيء كان يجب انجازه هو انتاج كميات معقولة من اليورانيومالمشبع من نوع 235 كي يحافظ على استمرارية التفاعل أو الإنشطارالذري.
في ذلك الوقت كان من الصعب جدااستخراج اليورانيوم نوع 235. وفي الواقع، فإن نسبة التحويل من خام اليورانيومالمستخرج من الطبيعة إلى معدن اليورانيوم هو 500 إلى 1 ناهيك أمرا سلبيا آخر هو أنجزءا واحدا من من اليورانيوم الذي تمت تنقيته من خام اليورانيوم يحتوي على أكثر من 99% يورانيوم من نوع 238(U-238)، والذي يعتبر من ناحية عملية غير ذي فائدة للقنبلةالذرية.
ولكي تتعقد الأمور أكثر فإن كل مناليورانيوم U-238و U-235متشابهين في تكوينهما الكيماوي. وهذا يعني تصعيب عمليةالفصل أكثر. يمكن تمثيل الأمر بصعوبة فصل محلول السكروز من محلول الجلوكوز. لا توجدطريقة فصل كيماوية يمكن أن تفصل هذين النظيرين. وحدها الطريقة الميكانيكية هي ذاتالفعالية القادرة على فصل U-235من U-238. وقد أمكن علماء عديدون من جامعة كولومبيامن حل هذه المعضلة.
تم انشاء وحدة تخصيباليورانيوم في منطقة أوك ريدج في ولاية تينيسي. وابتدع devised إتش سي أوري معمجموعة من زملاءة ومساعدين له نظام يعمل على أس gaseous diffusion. تبع هذه العمليةأن إرنست لورنس وهو مخترع السيكلوترون Cyclotron من جامعة كاليفورنيا في بيركلياستخدم عملية تتضمن الفصل المغناطيسي للنظير isotopes. تبع هاتين العمليتين استعمالطريقة الطرد المركزي الغازي gas centrifuge وذلك من أجل فصل المزيد من اليورانيوم U-235 الأخف من اليورانيوم U-238 الأكثر وزنا وغير القابل للإنشطار وذلك بواسطةالفرق في كتلة كل منها.
بمجرد أن اكتملتالإجراءات، كل ما كان مطلوبا عمله هو أن تضع الأفكار والطرق المذكورة كلها تحتالإختبار من أجل القيام بالإنشطار الذري، مزيد من التفصيلات حول تلك الطرق سنأتيإليها لاحقا.
وخلال فترة عمل استغرقت ستسنوات بدأت منذ سنة 1939 وحتى سنة 1945، فإن أكثر من 2 مليون دولار صرفت على مشروعمانهاتان. إن المعادلات والقواعد الخاصة بتنقية اليورانيوم وضع مكونات القنبلةالذرية معا لجعلها في حيز الوجود قد تم تطويرها وإيجادها كما رأيناها وذلك بواسطةعقول عظيمة في هذا الزمن. من ضمن هؤلاء الذين أطلقوا العنان لعقولهم لإيجاد هذهالقنبلة هو جي روبيرت أوبنهايمر. أوبينهايمر كان القوة الأساسية خلف مشروع ماناتان. وقد أدار هذا المشروع بكل حرفيته، مستفيدا من العقول الأخرى معه والتي جعلها تعملبأقصى طاقة لها. لقد تابع المشروع كاملا من بدايته وحتى اكتماله. وأخيرا جاء اليومالذي وجد فيه الجميع في لاس ألاموس ما إذا كانت تلك "الأداة" التي يقومون بتصنيعهاعملاق القرن العشرين الفارغ والعديم القيمة أم لربما تقوم بإنهاء الحرب العالمية. حتى جاء ذلك الصباح القاتل في منتصف صيف 1945.
امتدت كتلة نار بيضاء من حوض جبال "جيميز" في شمال "نيو ماكسيكو" إلىعنان السماء التي كانت لا تزال مظلمة لتعلن تلك "الأداة" الدخول إلى عصر الذرة.
إن ضوء التفجير تحول بعدها إلى برتقالي حيثبدأت كرة النار الذرية تندفع بشدة للأعلى وبسرعة 360 قدما في الثانية، ثم بدأ لونهافي الإحمرار ثم بدأ اللون يتقطع حيث بدأت النار تبرد. وظهرت غيمة على شكل مشروممكونة من بخار مشع بارتفاع ثلاثون ألف قدم. وتحت الغيمة فإن كل ما تبقى من ترابمكان التفجير هو قطع زجاجية ذات نشاط إشعاعي ولها لون أخضر. وكل هذا نتج بفعلالحرارة الشديدة الناجمة عن هذا الفعل
لقداخترق ذلك الضوء الناجم عن التفجير سماء ذلك الصباح الباكر بلمان غاية في الشدةلدرجة أن ساكني المناطق المجاورة والواقعة بعيدا عن مكان التفجير يمكن أن يحلفوا لكبأن الشمس قد ات مرتين في ذلك اليوم. وقد كان من أشد الأمور غرابة أن فتاة عمياءرأت الوميض من على بعد 120 ميلا.
ومن مراقبةذلك التفجير فإن رد الفعل لدى العلماء الذي أوجدوه كان مختلطا. إزيدور رابي شعر بأنتوازن الطبيعة قد اختل، وكأن ال(يجب حذفة رابط ممنوع)(يجب حذفة رابط ممنوع)(يجبحذفة رابط ممنوع) البشري قد أصبح شيئا مهددا لكل قاطني العالم. جي روبرت أوبينهيدرومن خلال بهجته بنجاح المشروع، ذكر ما قاله بهاجفاد جيتا: "أنا أصبحت الموت" "محطمالعالم" أما كين بينبريدج وهو مدير التجارب فقد قال لأبينهايمر " الآن فنحن جميعاأولاد كلبة"
كثير من العلماء والمشاركين فيهذا المشروع وبعد أن شاهدوا النتائج، وقعوا على التماسا لإزالة ذلك الموحش الذيأوجدوه، ولكن اعتراضاتهم لم تلق إلا أذنا طرشاء. بعدها لم يكن موقع التجارب المميتفي نيو ماكسيكو هو آخر المواقع على الكرة الأرضية التي تجرى فيها التجارب الذرية.

أحد ضحايا القنبلة الأمريكية فيهيروشيما
التفجير الذري

هيروشيما

وكما يعلم معظم الناس، فإن القنبلة الذرية قد استعملت مرتين. التفجير الأول والأكثر شهرة كان في مدينة هيروشيما. فقد أسقطت قنبلة يورانيوم تزنأكثر من 4.5 طن وأخذت اسما هو "ليتيل بوي" على هيروشيما في السادس من أغسطس سنة 1945. وقد أختير جسر أيوي وهو واحد من 81 جسرا تربط السبعة أفرع في دلتا نهر أوتاليكون نقطة الهدف. وحدد مكان الصفر لأن يكون على ارتفاع 1980 قدما. وفي الساعةالثامنة وخمس عشر دقيقة تم إسقاط القنبلة من إينولا جي. وقد أخطأت الهدف قليلاوسقطت على بعد 800 قدم منه. في الساعة الثامنة وست عشر دقيقة وفي مجرد ومضة سريعةكان 66000 قد قتلوا و69000 قد جرحوا بواسطة التفجير المتكون من 10 كيلوطن.
كانت الأبخرة الناجمة عن التفجير ذات قطريقدر بميل ونصف. وسبب التفجير تدميرا بالكامل لمساحة قطرها ميل. كما سبب تدميراشديدا لمساحة قطرها ميلين. وفي مساحة قطرها ميلين ونصف احترق تماما كل شيء قابل لأنيحترق. ما تبقي من منطقة التفجير كان متوهجا أو محمرا من الحرارة الشديدة. اللهبكان ممتدا لأكثر من ثلاثة أميال قطرا.

ناجازاكي

في التاسع من اغسطسسنة 1945، تمت معاملة مدينة ناجازاكي مثل مدينة هيروشيما، مع الفرق هذه المرة بأنقنبلة بلوتونيوم هي التي أسقطت عليها. أطلق على القنبلة إسم "فات مان". وحتى هذهالمرة فقد أخطأت هدفها بمقدار ميل ونصف. ومع ذلك فقد كان في وسط المدينة تقريبا. وفي جزء من الثانية فقد انخفض عدد سكانها من 422 ألفا إلى 383 ألفا. إن 39 ألفاقتلوا، و 25ألفا جرحوا. كان هذا التفجير اقل قليلا من 10 كيلو طن. التقديرات منالفيزيائين الذين درسوا كل من التفجيرين قدروا بأن القنابل التي سقطت قد استخدمتفقط 1من عشرة من واحد في المائة من قدرتها التفجيرية.

المنتجات الثانوية للتفجيرا الذرية

وبينما مجرد التفجير الذري هو قاتل بما فيه الكفاية، إلا أن قدرتهالتدميرية لا تتوقف عند ذلك. فالغبار الذري المتساقط يخلق مخاطر أخرى أيضا. إنالمطر الذي يعقب أي تفجير ذري يكون محملا بجزيئات ذات نشاط إشعاعي. إن كثير ممنبقوا على قيد الحياة من انفجار هيروشيما وناجازاكي استسلموا للتس بالإشع الناجمعنه.
الإنفجار الذري أيضا له مفاجئات خفيةقاتلة وذلك بتأثيره على الأجيال المستقبلية التابعة للذين عايشوه. سرطان الدم أواللوكيميا يعتبر ضمن أعظم بلاء ينتقل لأبناء هؤلاء الذين بقوا على قيد الحياة بعدالإنفجار.
وبينما السبب الرئيسي خلف القنبلةالذرية واضح، فإن هناك مخلفات جانبية اصبح لها إعتبارها عند استعمال الأسلحةالذرية. فبمجرد قنبلة ذرية صغيرة فإن منطقة ضخمة بما فيها من مواصلات واتصالاتومعدات وغيرها قد أصبحت فجأة ميتة تماما، وهذا راجع بسبب إحداث نبضاتكهروماغناطيسية تم إشعاعها من التفجير الذري من إرتفاع عال. وهذا النوع منالتفجيرات من مستوى عال تقوم بإحداث نبضات كهروماغناطيسية بما يكفي لإتلاف أي شيءإلكتروني إبتداء من أسلاك الكهرباء أو أي جهاز الكتروني وأي نوع منمعالجات
العودة
في الأيام الأولى من بداية عصر الذرة كان يظن بأنه سيأتي يوم تستخدمفيه الذرة لأغراض تساعد الإنسان في حياته كأن تستعمل قوة الذرة في شق القنواتالكبيرة مثل قناة بنما أو خلافه، ولكن الآن لا حاجة للقول بأن هذا اليوم لم يأتيأبدا. وبدلا من ذلك فإن الإستخدامات الذرية من أجل التدمير قد زادت. وهناك التجاربالذرية في مناطق مختلفة من العالم ستستمر ما لم يوضع قانون يحرمها.

تحليل مناطق الإنفجار في القنبلةالذرية

1- نقطةالتبخير

إن كل شيء موجود هنايتبخر بواسطة الإنفجار الذري. الإماتة 98%. الضغط الزائد 25 psi. سرعة الهواء 320ميلا في الساعة.

2- التدميرالكلي

جميع المنشئآت يتم تسويتها بالأرضتماما. الإماتة 90% الضغط الزائد 17 psi. سرعة الهواء 290ميلا فيالساعة.

3- تدمير حاد بسبب الإنفجار

المصانع والمباني الكبيرة تنهار. تدميرشديد لجسور الطرق السريعة. الأنهار يمكن أن تنساب بعكس اتجاهها العادي. نسبةالإماتة 65%. نسبة الجرحى 30%. الضغط الزائد 9 psi. سرعة الهواء 260 ميلا فيالساعة.

4- تدمير حاد بسببالحرارة

إن أي شيء قابل للإحتراق يحترق. الناس في هذه المنطقة يختنقون بسبب حقيقة أن الأوكسجين المتوفر تستهلكه النيران. نسبة الإماتة 50%. الجرحى 45%. الضغط الزائد 6 psi. سرعة الهواء 140 ميلا فيالساعة.

5- تدمير بسبب النيرانوالهواء

المباني السكنية ندمر بحدة. الناس يتطايرون هنا وهناك. معانة معظم من يبقون أحياء من حروق من الدرجة الثانيةوالثالثة. 15% موتى. 50% جرحى. الضغط الزائد 3 psi. سرعة الهواء 98 ميلا في الساعة.
نصف قطر منطقة الإنفجار

الطب النوي واستخدام النظائرالمشعة

إن استخدام المواد المشعة (النظائر المشعة radioisotopes) في المجال الطبي يعتبر من أحدث التطورات في الطبالحديث. والطب النوي هو الفرع الطبي الذي تستخدم فيه النظائر المشعة لتشخيص بعضالأمراض وعلاج البعض الآخر، وقد سمي بالنوي نسبةً إلى نواة الذرة وهي مصدر الإشعاعالمنبعث من هذه المواد المشعة ويعتبر الطب النوي من أحدث تطبيقات التكنولوجيا فيالمجال الطبي.

النشاط الإشعاعي للموادالمشعة

النشاط الإشعاعي للمواد المشعة Radioactivity هو التحلل الذاتي لنواة ذرة المادة المشعة وهذا التحلل يختلف من مادةلأخرى ليعطي نوعيات مختلفة من الإشعاعات مثل إشعاع بيتا أو إشعاعجاما.

والنواة تحتوي على البروتوناتوالنيترونات وتحاط بالالكترونات التي تدور حول النواة ومن المعروف أن الالكتروناتتحتوي على شحنة سالبة وأن البروتونات تحتوي على شحنة موجبة أما النيترونات فهيمتعادلة.

والمادة تعرف بعدد البروتوناتفي نواتها فمثلاً إذا كانت الذرة التي تحتوي نواتها على بروتون واحد تسمي ذرةالهيدروجين والتي تحتوي على بروتونين تسمي ذرة الهيليوم والتي تحتوي على ثلاثبروتونات تسمي ذرة الليثيوم.

أما مجموععدد البروتونات + عدد النيترونات (وهما مكونات الذرة) يسمي رقم الكتلة وهو مقاربللوزن الذري للذرة فمثلاً اليود131 يعتبر الرقم 131 هو رقم الكتلة الذي يعبر عن أنالنواة بها 78 نيوترون و 53 بروتون.

والذرة التي تحتوي على نفس العدد من البروتونات وتختلف في عددالنيترونات هي التي تسمي بالنظير isotope ومنها الثابت ومنها الغير ثابت أو المشع radioactive أو النظير المشع radioisotope. ومثالنا على ذلك اليود الذي سبق ذكرهفالذرة الثابتة لليود هي التي تحتوي على 53 بروتون و74 نيوترون (اليود127) أما عدىذلك فكل نظائره مشعة (اليود131 واليود125). وهناك بعض المواد لا تحتوي على نظيرتابت بل كلها نظائر مشعة.

وتقاس كميةالإشعاع بمقياس كيوري Curi، وهناك أيضاً ما يسمي بفترة نصف الحياة half life وهيتعرف بأنها الوقت اللازم لانحلال نصف الذرات من مجموع ذرات النظير المشع وعلى هذافإن النشاط الإشعاعي لمادة مشعة معينة سوف يصل إلى نصف هذا النشاط في خلال فترة نصفحياته، فمثلاً نصف الحياة لمادة التكنزيوم99 هي ستة ساعات واليود131 ثماني أياموالسيلينيوم75 مائه وعشرون يوماً، وهذه الفترة لا تتأثر بأي مؤثرات مثل الحرارةوالضغط أو التركيب الكيميائي لمواد أخرى (فترة نصف حياة التكنزيوم هي 6 ساعات سواءًكان في زجاجة في المختبر أو يسري في دم المريض أو مترسب فيكبده)

استخدام المواد المشعة فيالتشخيص

تستخدم المواد المشعة في تقديرنسبة الهرمونات وبعض المواد الأخرى في الدم كما تستخدم في حالات المسح الإشعاعيلأعضاء كثيرة في جسم الإنسان وسوف نتطرق إلى ذلك بشيء من التفصيل.

1**) تقدير نسبة الهرمونات وبعض الموادالأخرى في الدم Radio-immuno-Assay .
تستخدمالنظائر المشعة في تقدير كمية بعض المواد والأدوية والهرمونات في الدم وذلكباستخدام جهاز يسمي العداد الوميضي Scintillation counter وذلك بسحب عينة من دمالمريض وفصل المصل (البلازما) Serum وإضافة النظير المشع الخاص بالمادة المعينةإليه، فمثلاً في تقدير نسبة هرمون الثيروكسين الذي تفرزه الغدة الدرقية يستعملاليود125 ثم يوضع في جهاز العد الوميضي الذي عن طريق الحاسب الآلي المتصل بهذاالجهاز تتم قراءة نسبة وجود المادة في الدم وبطريقة حسابية وبيانية يتم حساب تقديركمية هذه المادة في الدم.

ومن أمثلة هذهالهرمونات التي يتم تقديرها في الدم باستخدام النظائر المشعة:

1- هرمونات الغدة النخامية مثل هرمونالنمو، الهرمون المنشط للغدة الدرقية T.S.H والهرمونات المنشطة للمبيض في الأنثىوالخصية في الذكر F.S.H and L.H.
2- هرموناتالغدة الدرقية مثل هرمون الثيروكسين T3 & T4 & T7
3-هرمون القشرة الكظرية مثل الكورتيزون Corticosteroid
4-هرمون الغدة التناسلية الذكريةالتيستوستيرون Testosterone 5- هرمون الغدة التناسلية الأنثوية الإستروجينوالبروجيستيرون Oestrogen & Progesterone
6- هرمون غدة البنكرياس الأنسولين Insulin

ومن أمثلة المواد الأخرى التي تقدركميتها في الدم بواسطة المواد المشعة هي:

1- الديجوكسين Digoxin الذي يستخدم في أمراض القلب
2-فيتامين ب 12
3-حامض الفوليك Folic Acid
4-الهيستامين Histamine

وتم هذه التحاليل في مختبر خاص مجهز بأحدث الأجهزة ويسمي
بالمختبر النوي.

2**) استخدام المواد المشعة في حالات المسح الإشعاعي لأعضاء الجسم Scanning
إن هذا الاستخدام هو الأكثر شيوعاًفي مجال الطب النوي وهي عملية مسح وتصوير للعضو المراد فحصه وتم عن طريق إعطاءالمريض المادة المشعة الخاصة لفحص العضو إما عن طريق الفم أو الحقن الوريدي وبالطبعفإن كل عضو يختلف عن الآخر في نوع المادة المشعة المستخدمة أو المادة الكيميائيةالتي تضاف إلى المادة المشعة قبل إعطائها للمريض ومثال ذلك عند فحص الكبد يعطىالمريض التكنزيوم مضافاً إليه مادة غروية تلتقطها خلايا الكبد أما في حالات فحصالمخ فيعطي التكنزيوم بدون إضافات أو بإضافة مادة أخرى تسمي DTPA ، وأما في حالاتفحص الغدة الدرقية فيعطى المريض اليود131 عن طريق الفم وفي حالات المسح الإشعاعيللرئتين تستخدم مادة الزينون133 عن طريق الإستنشاق.

وبعد أن يتناول المريض المادة المشعة يمتص الجسم هذه المادة وتلتقطبالعضو المراد فحصه من الدم ثم يتم تصوير هذا العضو عن طريق جهاز متصل بكاميرالالتقاط أشعة جاما ويسمي هذا الجهاز بجهاز المسح الإشعاعي Scintillation Scanner with gamma Camera ومنه يتم الحصول على صورة فوتوغرافية على أفلام بولورويد أو أينوع خاص من أفلام الأشعة العادية للعضو المراد فحصه. ومن هنا يتضح الاختلاف بين فحصالمسح الإشعاعي والفحص بالأشعة العادية (أشعة إكس أو كما تسمى بأشعة رونتجن Roentgen - rays).

ومن الفحوصات التي لايمكن لأشعة رونتجن القيام بها وقامت بها طريقة المسح الإشعاعي هي مثلاً تصوير أعضاءالجسم مثل الكبد والطحال والغدة الدرقية.

وفيما يلي أهم استعمالات المواد المشعة في المسح الإشعاعي للأعضاء:

1) المسح الإشعاعي للغدة الدرقية وقياسنشاطها Thyroid
Scan and I131 uptake وهذاالفحص يعتبر أول فحص استخدم بكثرة في مجال الطب النوي. ومن المعروف بأن الغدةالدرقية تتميز بشراهتها في التقاط مادة اليود ولهذا يستعمل اليود المشع (يود131ويود125) في قياس نشاط الغدة والمسح الإشعاعي لها، ويأخذ المريض جرعة اليود المشععن طريق الفم على فترات (ساعتين - 4 ساعات - 8 ساعات - 24 ساعة) تحسب له بطريقةمعينة النسبة المئوية لالتقاط الغدة لليود باستخدام جهاز المسح الإشعاعي وفي نفسالوقت تؤخذ صورة للغدة الدرقية عن طريق كاميرا الجهاز .

2) المسح الإشعاعي للكبد Liver Scan : تستخدم كثير من النظائر المشعةفي حالات المسح الإشعاعي للكبد ومن أهما التكنزيوم99 TC99 بعد خلطه بمادة رغويةتلتقط بخلايا الكبد ويعطى للمريض عن طريق الحقنالوريدي،

ويطلب فحص المسح الإشعاعي للكبدفي الحالات الآتية:

? تحديد حجم الكبدوشكله وموضعه
? تحديد أورام البطن ومعرفة ماإذا كانت في الكبد أو خارجه
? اكتشاف نوعوسبب تضخم الكبد مثل حالات خراج الكبد وأورامه وأكياسه أو أي تجمع دموي بالكبد
?تحديد مكان أي ورم بالكبد عند أخذ عينة منه
? المقارنة بين حالة الكبد فبل وبعد العلاجكما في حالات ثانويات السرطان في الكبد Liver ****stasis
? معرفة وتحديد أمراض الكبد المزمنة مثل تليف الكبد

3**)المسح الإشعاعي للطحال Spleen Scan : وتستخدم فيه أيضاً مواد مشعة كثيرة منها مخلوط التكنزيوم والمادة الرغوية ويظهرفي هذه الحالة في نفس صورة المسح الإشعاعي للكبد ويعطى المخلوط أيضاً عن طريقالوريد والحالات

4**)حالات المسحالإشعاعي للمخ Brain Scan
ويستخدم فيهالتكنزيوم فقط أو مخلوطاً بمادة تسمى
DTPA
حيث تعطى بالحقن الوريدي


ويستخدم المسح الإشعاعي للمخ فيالحالات التالية:

- أورام المخالسرطانية والحميدة والثانويات .

- التهاب المخ وخراجه .
- التجمع الدموي في المخ Brain Heamatoma والنزف بالمخ Intra Cerebral Hemorrhage
- أمراض الأوعية الدموية بالمخ وجلطة المخ Cerebro Vascular Accidents


5**) حالات المسح الإشعاعي للرئتين Lung Scan : ويستخدم فيه مخلوطالتكنزيوم ومادة زلالية MAA ويعطى بالوريد أو مادة الزينون133 وهو غاز مشع يعطى عنطريق الاستنشاق.

6**) حالات المسحالإشعاعي للعظام والنخاع العظمي Bone and Bone Marrow Scan

** وهناك أعضاء أخرى تستخدم فيهاالمواد المشعة ويتم مسحها وبيان أمراضها مثل الكلية والبنكرياس والغد اللعابيةوالغد الدمعية للعين والحويصلة المرارية.

استخدام المواد المشعة في العلاج

تستخدم المواد المشعة في حالات كثيرة وتأتي بنتائج مشجعة مثلاستخدامها في علاج بعض الأورام الخبيثة وعلاج تسمم الغدة الدرقية .


ومن أمثلةالمواد المشعة الآتي

:

• الكوبالت

وهو من المواد المشعة المستخدمة منذ وقت بعيدويستخدم في علاج بعض الأورام السرطانية مثل سرطان الحنجرة وسرطان المثانة البوليةوسرطان المخ والعظام والرحم.
• السيزيومالمشع
الذي يستخدم في علاج سرطان الثدي ومرضهودشكن
• الراديومالمشع
ويستخدم على هيئة بذور أو إبر تزرع فيمكان المرض في حالات مثل سرطان اللثة وسرطان عنق الرحم
• الذهب المشع
ويستخدم فيحالات سرطان وأورام الغدة النخامية
• اليودالمشع
وهو نظير مشعيستعمل بكثرة في تشخيص أمراض الغدة الدرقية وأيضاً في علاج بعضمنها.


تم بحمد الله

[زهرة بيان]

شكرا للجميع على المساعدة جزاكم الله خيرا

[طيف الملاك¤اماني¤]

شكراااااا لكم لقد استفدت انا ايضا