• بازدید : 45 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

انرژي شكلهاي متنوعي چون نور مرئي گرما و غيره دارد كه توسط امواجي موسوم به الكترومغناطيس قابل انتقال هستند انتشار اغلب امواج يعني اشعه ايكس ماورا بنفش و مايكروويو نيز بصورت تشعشع الكترومغناطيس است .
            برخلاف امواج مكانيكي (مانند امواج صوتي ) كه براي انتقال نياز به يك محيط واسط دارند امواج الكترومغناطيس حتي در خلاء نيز منتشر مي شوند سرعت انتشار اين امواج در خلاء برابر با سرعت سير نوراست اگرچه از نقطه نظر فيزيك نوين نسبت دادن مطلق ماهيت موجي به نور پذيرفته نيست و ماهيت دوگانه ذره – موج براي آن در نظر گرفته مي شود ليكن در مبحث طوليابهاي الكترونيكي با ناديدن گرفتن ماهيت ذره اي نور خللي در كليت بحث وارد نمي شود 
۲معادلات ماكسول 
در سال ۱۸۶۴ ميلادي جيمز ماكسول دانشمند اسكاتلندي طي ۴معادله ديفرانسيل حركت امواجي را تبيين كرد كه امروزه با نام امواج الكترومغناطيس شناخته مي شوند اهميت اين چهار معادله را كه علم الكتريسته را به علم مغناطيسي پيوند مي زند همپاي قوانين حركتي نيوتن دانسته اند آنچه امروز معادلات ماكسول ناميده مي شود در واقع شكل جامع پديده جامع پديده هاي است كه دانشمندان ديگر قبل از ماكسول به آنها دست يافته اند و ماكسول موفق به بيان رياضي آنها تحت قالب ۴معادله ديفرانسيل شده است درادامه به اين معادلات بطور مختصر اشاره شده است :
الف – معادله شماره ۱: اين معادله در مورد ذرات باردار ميدان الكتريكي حاصله است وبه نام قانون الكتريكي گاوس مشهور است اين معادله بصورت زير نوشته مي شود ومفهوم آن اين است كه اولا بارهاي مشابه يكديگر را دفع و بارهاي همنام يكديگر را جذب مي كنند وشدت جذب و دفع بستگي به مربع فاصله آنها دارد و ثانيا در جسم هادي ولي ايزوله شده بار الكتريكي برسطح آن پخش مي شود در اين معادله E ميدان الكتريكي ε۰ ثابت گذردهی. dsالمان انتگر الگيري وq بار الكتريكي است . 
ب- معادله شماره ۲: اين معادله درمورد مغناطيس است وبه نام قانون مغناطيس گاوس مشهور است اين معادله بصورت زير نوشته مي شود ومفهوم آن اين است كه همتاي مغناطيسي بار الكتريكي وجودندارد وعملا قطبهاي مغناطيسي منزوي قابل ايجاد نيست در اين معادله B شدت ميدان مغناطيسي و ds المان انتگرالگيري سطح است .
ج ـ معادله شماره ۳:اين معادله درمورد اثر الكتريكي ناشي از يك ميدان مغناطيسي است و به نام قانون القاي فارادي مشهور است اين معادله يك سيم دايره اي شكل شود باعث ايجاد جريان الكتريكي داخل سيم خواهد شد دراين معادله E ميدان الكتريكي dl المان انتگرالگيري طول dφB تغييرات شارژ مغناطيسي وdt تغييرات زمان است .
دـ معادله شماره ۴: اين معادله حالت برعكس معادله فوق  است يعني در مورد اثر مغناطيسي ناشي از ميدان متغيير الكتريكي با شدت جريان متغيير است وبه شكل تعميم يافته قانون آمپر مشهور است اين معادله بصورت زير نوشته مي شود ومفهوم آن اين است كه سرعت نور را مي توان بطور كامل با اندازه گيريهاي الكترومغناطيس بدست آورد و همچنين شدت جريان عبوري از يك سيم در اطراف خود ميدان مغناطيسي ايجاد مي كند B ميدان مغناطيسي dl المان انتگرالگيري  طول وdφE تغييرات شارژ الكتريكي و dt تغييرات زمان و μo ثابت تراوايی و i شدت جريان است .
۲-۳ هندسه امواج 
امواجي كه برپايه معادلات ماكسول انتشارمي يابند امواج الكترومغناطيس ناميده مي شوند و متشكل از۲ميدان مغناطيسي والكتريكي عمود برهم وعمود بر امتداد انتشارهستند.شکل(۲-۱). 
            از آنجا كه انرژي توسط ميدان الكتريكي انتقال داده مي شود بيشتر مورد توجه قرار مي گيرد امواج مورد استفاده در اندازه گيري طول همگي عرضي هستند زيرا راستاي آنها برامتداد انتشار آنها عمود است همچنين پلاريزه نيز هستند زيرا راستاي ارتعاش آنها در يك صفحه قرار دارد وعلاوه براين كروماتيك هستند زيرا داراي فركانس ثابت هستند .
 در واقع هرگاه منابع اوليه موج امكان پديد آوردن نور پلاريزه را نداشته باشند با تمهيداتي اين عمل بروشهاي غير مستقيم انجام مي شود به اين ترتيب موج مورد مطالعه جهت اندازه گيري طول به ساده ترين شكل ممكن يعني يك موج سينوسي ساده در مي آيد براي سهولت فهم شكل شماره ۲-۲ رادر نظر مي گيريم .
             
در شكل شماره ۲-۲ جهت فلشها بردار الكتريكي را نشان مي دهند كه طبعا عمود برامتداد انتشار هستند همانطور كه ديده مي شود شدت اين بردارها بطور تناوبي تغيير مي كند از اينرو منحني پيوسته C بعنوان نماينده تغييرات شدت ميدان الكتريكي كه با گذشت زمان (يافاصله) مشخص شده است .
             مي دانيم فاصله ۲نقطه همسان مانند اكسترمم (ماكزيمم و مينيمم) را طول موج مي نامند وبه λ نشان مي دهند همچنين فاصله زماني بين اين دونقطه را پريود يا زمان تناوب مي نامند وبه T نشان مي دهند معكوس پريود را فركانس يا بسامد مي نامند وبه ƒ نمايش   مي دهند مفهوم فركانس تعداد نوسانات در واحد زمان (مثلا ثانيه ) است روابط اصلي بين پارامترهاي بالا در زير خلاصه شده است .
كه در آن C,E, h بترتيب ثابت بلانك انرژي و سرعت سير نور هستند.
۲-۴ معادله حركت موج 
براي درك عميق تر بهتر است حركت دوراني بروي يك دايره بنام دايره مرجع مانند شكل شماره ۲-۳  بررسي شود در اين شكل ميتوان هرنقطه را بروي دايره مرجع تصوير كردمقدارy را اصطلاحا بعد حركت مي گويند. طبيعي است كه بيشترين مقدار y همان دامنه حركت است كه از نظر عددي برابر با شعاع دايره مرجع مي باشد داريم:
حال اگر نقطه P روی دایره مرجع با سرعت ثابت بچرخد مقدارө ثابت نبوده و خواهیم داشت:
 
ورابطه ۲-۱ تبديل به y=r Sin(ωt) مي شود. اين معادله براي حركت ازمبدا صحيح است و براي نقطه اي مانند P بايد زاويه اوليه  θ۰ را در نظر گرفت زاويه كه تعيين كننده موقعيت P روي دايره مرجع است را زاويه فاز و يا فاز حركت مي نامند.
             در طوليابي براساس زاويه فاز اختلاف زاويه فاز موج رفت و برگشت را بدست مي آورند و مطابق مثال ۱-۲ طول را محاسبه مي كنند.
مثال ۲-۱ : به كمك شكل ۲-۲ و مفهوم فاز حركت فاصله افقي نقطه P را از مبدا (پاره خط S ) را بدست آوريد.
پاسخ ـ اگر نقطه Pازمبدا روي دايره مرجع يك دايره كامل (۲π ) دوران كند به اندازه يك طول موج جلو خواهد رفت حال اگر به اندازه ө بچرخد به نسبت ( ) جلو خواهد رفت پس داريم :

 


             بايد توجه داشت كه در طوليابي چون اختلاف فاز ناشي از يك رفت و برگشت موج است در عمل نصف مقدار فوق بايد بحساب آيد همانطور كه در مثال ۱-۲ ديده شد.
۲-۵ طيف امواج الكترومغناطيس و انتشار آنها 
در سال ۱۸۸۷ هاينريش هرتز آلماني توانست در آزمايشگاه امواج راديويي را توليد كند در زمان هرتز تنها دونوع نور مرئي و امواج راديويي از طيف وسيع امواج شناخته شده بودند. امروزه اين طيف وسيع بطور كامل مورد مطالعه قرار گرفته است و هر بخش آن نامي خاص پيدا كرده است شكل ۲-۴ دامنه اين طيف و جدول ۲-۱ اين ناحيه ها را براساس تقسيمات عددي نشان مي دهد در طوليابها بيشتر از امواج مادون قرمز و امواج مايكروويو استفاده مي شود همانطور كه درشكل ۲-۳ ديده مي شود امواج مادون قرمز و امواج مايكروويو طولي موجي كمتر ولي فركانسي بيشتر برخوردارند چنانچه در فصول بعد اشاره خواهد شد دستگاههاي كه براساس امواج با طول موج بلندتر كار مي كنند بردي بيشتر ودقتي كمتر دارند و بلعكس امواج با طول موج كوچك داراي برد محدودتر ولي دقتي بيشتري را بدست مي دهند امواج با فركانس بيشتر از امواج نوري داراي انرژي زياد و عموما سرطانزا و مخرب سلولهاي زنده هستند واز اينرو در طوليابهاي الكترونيك نقشي ندارند.

عتیقه زیرخاکی گنج