نام محصول: جزوه نور و لیزر مربوط به رشته داروسازی
فرمت : word
تعداد صفحات: 47
زبان : فارسی
نویسنده : دکتر مرجانه حجازی
حجم فایل :4 مگابایت
امواج الکترو مغناطیس
اگر یک بار به صورت شتابدار در یک هادی حرکت نماید، موج الکترومغناطیس منتشر می شود. موج الکترو مغناطیس ناشی از تغییرات میدان الکتریکی و مغناطیسی حاصل می شود. به نحوی که میدان الکتریکی منجر به القا میدان مغناطیس و میدان مغناطیسی نیز به نوبه خود میدان الکتریک القا می نماید. چون میدان های الکتریکی و مغناطیسی متقابلا یکدیگر را حفظ می کنند، موج نیاز مند هیچ محیطی برای انتشار ندارد و به آسانی در خلا انتشار می یابد.
امواج رادیویی امواج الکترو مغناطیس هستند و ازحرکت شتابدار الکترونها که روی یک آنتن به عقب و جلو صورت می گیرد، ایجاد می شوند. امواج نوری نیز امواج الکترومغناطیس هستند و از نوسان های الکترونها درون اتم ها ایجادمی شوند. تولید امواج نوری را نمی توان به صورت مستقیم مشاهده کنیم. اما می توان پیش بینی های نظریه الکترومغناطیس را با نتایج آزمایش ها ی برهم کنش نور و ماده مقایسه نمود. به همین منظور ابتدا به بررسی خصوصیات امواج الکترومغناطیس و در بخش های بعدی به برهم کنش های نور و ماده ، بازتاب،شکست ، قطبش خواهیم پرداخت.
نظریه الکترومغناطیسی نور
مهمترین نظریه نور توسط ماکسول ارائه شد. طبق این نظریه چشمه های نور انرژی الکترومغناطیسی تابش می نمایندکه برای انتقال آن نیازی به محیط مادی نیست. ماکسول با کارهای نظری خود نتیجه گرفت که امواج الکترومغناطیسی با هر طول موجی می توانند وجود داشته باشند و سرعت تمام آنها در خلا با سرعت نور برابر است. در سال 1888 هرتز موفق شد امواجی با طول موج خیلی بلندتر از نور مرئی تولید نماید و نشان داد رفتار این امواج در پدیده های مختلف شبیه رفتار امواج نوری است. بعدها به تدریج طبیعت الکترومغناطیسی نور با روش های گوناگون تائید گردید.
ماکسول چهار معادله معروف به نام خود ارائه داد. او ثابت نمود که انتشار یک پرتو تک طول موج حاصلی پیشروی نوسان کننده الکتریکی و یک بردار نوسان کننده مغناطیسی است. که بسامد تغییرات سینوسی آنها با بسامد نور یکی می باشد. بردارهای نوسان کننده و از معادلات ماکسول پیروی می کنند و ضمن تعامد بر یکدیگر در محیطها همگن بر امتداد انتشار نور نیز عمود هستند.
بدنبال تکمیل نظریه ماکسول، پلانک ادعا نمود که جذب یا تابش انرژی نوری توسط اجسام بر خلاف نظریه موجی به صورت نا پیوسته و در قالب بسته های انرژی hf است که در ان f بسامد نور جذبی و یا تابش شده و h ثابت پلانک می باشد. انیتشتین نیز برای توضیح پدیده فوتوالکتریک نظریه پلانک را تکیمل کرد. وی نور را ذره ای فرض نمود و نام این ذرات را فوتون گذارد و انرژی هر یک از آنها رابرابر hf اختیار کرد. جرم در حال سکون صفر و پیشروی با سرعت نور ازجمله ویژگیهای فوتون است. یکی بودن ضریب ثابت h در هر دو نظریه موجب تائید فرضیه ذره ای فوتون گردید .
در مکانیک کوانتومی نور به صورت کوانتوم هاییی از انرژی است که همان فوتون است که به آن یک ویژگی دوگانه نسبت داده شده است. به این معنی که ضمن موجی بودن ذره ای نیز می باشند. در بعضی از پدید ه ها ویژگی موجی نور خود نمایی می کند و دربرخی دیگر ویژگی ذره ای نمایان می گردد. برای مثال وقتی نور در فضا پیش می رود ویژگی موجی دارد و وقتی با ماده برخورد می کند مثلا از آن تابش یا بوسیله آن جذب می گردد، رفتار ذره ای دارد.
انرژی و بردار پوئینتینگ
یک موج الکترومغناطیسی می تواند به جسمی که روی آن فرود می آید انرژی منتقل کند. میزان انرژی موج الکترومغناطیس که به واحد سطح می تابد را می توان با بردار S نمایش داد.
بازتابش
هنگامی که یک موج نور با سطح ماده ای (مانند مواد دارویی) برخورد نماید، بخشی از موج از سطح ماده عبور می کند و بخشی بازتابیده میشود. مقدار موج بازتابیده به خصوصیات سطح بستگی دارد. اگر سطح ماده بسیار صیقلی باشد، تقریبا همه موج بازتابیده می شود.
قانون بازتابش برای یک موج از سطح کاملا صیقلی به خوبی شناخته شده است . یعنی زاویه تابش با زوایه بازتابش برابر است. همین قانون برای بازتاب موجی از روی یک سطح خمیده نیز معتبر است. زیرا این بخش کوچک را می توان با یک سطح مماس هموار تقریب زد.
علاوه بر بازتابش آئینه ای که مرتبط با سطوح صیقلی می باشد، بازتابش دیگری موسوم به بازتابش پخش نیز وجود دارد . معمولا فکر می کنیم سطح های بسیار صاف یا صیقلی بازنابنده های خوب هستند ، اما سطوح دیگر مانند سطح کاغذ هم ممکن است بازتابنده باشند. بازتاب از کاغذ موسوم به بازتابش پخش نور را تقریبا در همه جهات پراکنده می کنند که به این پرتوها، پرتو پراکنده (scatter ) می گویند. عمدتا از طریق بازتاب پخش است که اجسام غیر درخشان اطراف را می بینیم تفاوت بازتابش پخش با بازتابش آینه وار ناشی از ناهمواری سطح است. باریکه بازتابیده فقط زمانی تشکیل می شود که اندازه های نوعی بی نظمی ها ی سطح بازتابنده از طول موج نور فرودی بسیار کوچکتر باشد.به این ترتیب رده بندی خواص بازتابی سطوح به طول موج تابشی که به سطح برخورد می کند بستگی دارد. محققین از روی الگوی این پراکندگی می توانند به ماهیت ماده مورد نظر پی ببرند.
شکست
دو نوع سرعت فازی و گروهی برای امواج الکترومغناطیس در نظر گرفته می شود. در سرعت گروهی مجموع تمام طول موج های تشکیل دهنده پرتو الکترومغناطیس با سرعت ثابت c در خلا حرکت می کنند که از فرکانس مستقل است .
لیزر گازی
در لیزر های گازی از تخلیه الکتریکی در گاز یا در بعضی موارد از پمپ کردن توسط فرکانس رادیویی جهت تحریک استفاده می شود. قسمت های اصلی لیزر گازی در شکل 40 ملاحظه می گردد.
یک نوع بسیار معمول لیزر های گازی ، لیزر هلیوم نئون است که از مخلوط 5 به یک هلیوم و نئون ساخته شده است. در این لیزر ابتدا اتم هلیوم به صورت الکتریکی تحریک می شوند و انرژی خود را طی فرآیند ضربه به اتم های نئون منتقل می کنند تا پدیده لیزر حاصل گردد. طول موج اصلی تابشی این نوع لیزر ها در محدود ه قرمز 633 نانومتر است اما امکان تابش پرتو سبز 543 نانومتر و فروسرخ هم وجود دارد. بهره بازده هلیوم نئون بسیار کم است و توان خروجی آن محدود می باشد. اما این لیزر ها کاربردهای فراوانی از جمله تنظیم محل سایر قطعات اپتیکی دارند.
اما لیزر های گازی از جمله لیزر های آرگون و کریپتون در ناحیه مرئی دارای توان خروجی بسیار زیاد است. در این نوع لیزر ها ، گازها دارای فشار بسیار کمی هستند و تخلیه الکتریک امکان ایجاد یونش را ممکن می سازد. بدین ترتیب تعداد خطوط تابشی از ناحیه فرابنفش تا فروسرخ می تواند تولید گردد. البته بازده این لیزر ها بسیا رکم است . اما انواع این لیزر ها با توان خروجی زیاد مقدار زیادی انرژی الکتریکی مصرف می کنند و در نتیجه به سیستم خنک کننده نیاز دارند.
یکی ازلیزر ها گازی بسیار پرتوان، لیزر های دی اکسید کربن است. طول موج اصلی این لیزر ها در ناحیه 6/10 میکرومتر است که در ناحیه فروسرخ می باشد. لیزر ها دی اکسید کربن بر اساس تراز های چرخشی و ارتعاشی ملکول دی اکسید کربن عمل می کنند. در مورد غالب لیزر ها دی اکسید کربن ، این گاز باید به صورت افقی یا طولی می تواند تجدید گردد. گاز دی اکسید کربن معمولا با نیتروژن و هلیوم مخلوط هستند تا بازده تولید پرتو لیزر افزایش یابد.
نوع دیگر لیزر گازی لیزر اکسایمر[1] است. این لیزر با توان خروجی زیاد طول موج تابشی در ناحیه فرابنفش دارد. عملکرد این لیزر ها مبتنی بر بر همکنش هالوژن (مانند برم ، کلر و فلوئور) و گاز نادر (آرگون ، کریپتون و زنون) است. ترکیبی از گاز های مذکور ناشی از تخلیه الکتریکی حاصل می گردد که به سرعت با تابش امواج فرابنفش به اتم های اصلی و پایدار تجزیه می شوند.
جزوه نور و لیزر مربوط به رشته داروسازی
