تحقیق در مورد علم فیزیک

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 33 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

علم فیزیک

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می‌کند. مفاهیم بنیادی پدیده‌های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می‌شوند. این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می‌شوند، بطوری که قوانین فیزیک و روابط ریاضی باهم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دوتایی قادرند کلیه پدیده‌های فیزیکی را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک

از روزگاران باستان مردم سعی می‌کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که: چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ ، چرا برخی مواد سنگینترند؟ و ... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود. قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می‌شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می‌گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند.

در برابر سؤالاتی که پیش می‌آمد گاه خرافاتی درست می‌کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می‌شد که بیشتر آنها نادرست بود. این تئوریها اغلب برگرفته از عبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی‌شدند و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می‌شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی به نظر می‌رسید.

جهان به دو قسمت تقسیم می‌شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان. مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز «فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر «فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند «فیزیک» ، « آسمان» ، « آثار جوی» ، « مکانیک» ، « کون و فساد» و حتی«مابعدالطبیعه» دیده می‌شد.

تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین بار به منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود (قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند. بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روز به روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده‌تر شد، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیعترین ابعاد نجومی را شامل می‌شود. اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می‌باشد. نقش فیزیک در زندگی هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بی‌سواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می‌کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و ... نمونه‌هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می‌باشند.

پدیده‌های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و ... همه با فیزیک توجیه می‌شوند. برنامه‌های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و ... با کمک فیزیک مخابره می‌شوند. با این نمونه‌های ساده می‌توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می‌شود.

فیزیک و سایر علوم

فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتمها را توصیف می‌کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و ... . فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و ... نیز کاربرد فراوان دارد.

اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک در سایر علوم و رشته‌ها را نمایان می‌کند. علاوه برآن استفاده روز افزون از اشعه لیزر در جراحیها و دندانپزشکی ، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و ... نمونه‌هایی از کاربردهای بی‌شمار فیزیک در علوم دیگر می‌باشند.

تلسکوپ

همه علاقمندان به دنیای شگفت انگیز ستاره شناسی می خواهند تلسکوپی داشته باشند و با آن به کاوش زیبایی های آسمان شب بپردازند. ولی در هنگام خرید تلسکوپ، دوربین دوچشمی و یا هر وسیله درشتنما، تردیدها و دودلی ها کار خرید را دشوار می کند، کدام تلسکوپ را بخرم؟ برای خرید تلسکوپ نباید عجله کرد و نجوم را حتماً نباید با تلسکوپ شروع کرد ولی شما که مطالعه کافی کرده اید و حالا نیاز داشتن تلسکوپ را حس می کنید حتماً این مقاله را با دقت بخوانید.

بزرگنمایی واقعی تلسکوپ چقدر است؟

گول شعارهای تبلیغاتی را درباره بزرگنمایی تلسکوپ نخورید. در بعضی از این تبلیغات می نویسند: با بزرگنمایی بیش از 500 برابر!!! و بدین وسیله می خواهند وانمود کنند هر چه قدرت بزرگنمایی تلسکوپ بیشتر باشد، آن تلسکوپ بهتر است. اما این قضیه حقیقت ندارد. برعکس، از نظر متخصصین بزرگنمایی مهمترین خصوصیت یک تلسکوپ نیست. به طور نظری، تلسکوپ ها را می توان طوری ساخت که بزرگنمایی بسیار زیادی داشته باشند! اما برای بدست آوردن بیشترین بزرگنمایی تلسکوپ باید این نکته را در نظر داشت که تصویر بدست آمده باید واضح و از کیفیتی قابل قبول برخوردار باشد. این در صورتی است که به ازای هر 5/2 سانتی متر قطر شیئی تلسکوپ نباید بیش از 50 برابر بزرگنمایی به دست آورد. پس بهترین بزرگنمایی قابل قبول برای یک تلسکوپ 3 اینچی (75 میلیمتری) 150 برابر است. استفاده از بزرگنمایی های بیشتر (استفاده از چشمی های با فاصله کانونی کم) تصویری نا واضح و مات به دست خواهد داد.

بزرگنمایی تلسکوپ عبارت است از نسبت فاصله کانونی شیئی به چشمی:

فاصله کانونی شیئی / فاصله کانونی چشمیm =

مشخصه اصلی یک تلسکوپ چیست؟

مشخصه اصلی یک تلسکوپ گشودگی (قطر عدسی یا آینه اصلی) آن است. هرچه قطر گشودگی تلسکوپ بیشتر باشد نور بیشتری را جمع آوری می کند و تصویر واضح و روشنتری به دست می دهد. در این صورت می توان اجرام کم نوری مثل سحابی ها و کهکشان ها را دید.

توان جمع آوری نور، با مجذور قطر عدسی متناسب است. قطر مردمک چشم در هنگام شب تقریباً 6 میلیمتر است. پس تلسکوپی با قطر 24 میلی متر (4 برابر قطر چشم)، 16=42 بار بیشتر از چشم نور جمع آوری می کند. تلسکوپ 48 میلی متری، 64 بار بیش ازچشم نور جمع می کند و...

توان تفکیک، یعنی اینکه تلسکوپ جزئیات جرم مورد رصد را چقدر تفکیک می کند. در نور زرد-سبز (میانه طیف مرئی)، توان تفکیک بر حسب ثانیه قوس از رابطه زیر حساب می شود:

عدد 5/12 تقسیم بر قطر شیئی = توان تفکیک (a)

نسبت کانونی یا عدد f عبارت است از : فاصله کانونی / قطرعدسی

تحقیق در مورد فیزیک هسته ای 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

بسم الله الرحمن الرحیم

فیزیک هسته ای

نام و نام خانوادگی:

نفیسه روشن نیا

عطیه شیبانی راد

دبیرراهنما:

سرکار خانم سلیمی

پایه تحصیلی:دوم ریاضی وتجربی

دبیرستان فرزانگان 2

سال تحصیلی86-87

مقدمه

درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.پروتونها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می‌چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.

اتمهای ناپایدارتا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.

هیدورژن ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ،هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می‌شود، ناپایدار است

/

واپاشی رادیو اکتیو1- واپاشی آلفا2- واپاشی بتا3- شکافت خودبه خودی

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:1- پرتو آلفا2- پرتو بتا3- پرتو گاما4- پرتوهای نوترون

تابش های طبیعی خطرناک

ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.ذ رات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می‌توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت..

ساختار نیروگاه اتمی

طی سال های گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوع انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران ۱۵ نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه مهم تری میل آیلند (Three Mile Island) در ۲۸ مارس ۱۹۷۹ و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه در ۲۶ آوریل ۱۹۸۶، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت از جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی در جهان سوم، کشورهای غربی را موقتاً مجبور به تجدیدنظر در برنامه های اتمی خود کرد.

نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله های مهارکننده و خروج دمای درونی به وسیله مواد خنک کننده مثل آب و گاز، تحت کنترل درآمده است. اگر روزی این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنک کننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی به وجود می آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز منفجر شود، مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی. یک نیروگاه اتمی متشکل از مواد مختلفی است که همه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت اند از:۱- ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی، اورانیوم غنی شده، اورانیوم و پلوتونیم است:عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ عمل شکست انجام می گیرد و انرژی فراوانی تولید می کند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دوتکه شکست و تعدادی نوترون می شود. تعداد متوسط نوترون ها به ازای هر ۱۰۰ اتم شکسته شده ۲۴۷ عدد است و این نوترون ها اتم های دیگر را می شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره ای انجام می شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد.در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با ۲۰۰ میلیون الکترون ولت است این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات است. که اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد.اما اگر تعداد شکست ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاه اتمی به وجود می آید. به عنوان مثال نیروگاهی که دارای ۱۰ تن اورانیوم طبیعی است قدرتی معادل با ۱۰۰ مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ۱۰۵ گرم اورانیوم ۲۳۵ در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ اورانیوم ۲۳۹ به وجود می آمد که بعد از دو بار انتشار پرتوهای بتا (یا الکترون) به پلوتونیم ۲۳۹ تبدیل می شود که خود مانند اورانیوم ۲۳۵ شکست پذیر است. در این عمل ۷۰ گرم پلوتونیم حاصل می شود. ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون های موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب بیشتر از این خواهد بودو مقدار پلوتونیم های به وجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله های سوخت می توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده های شکست را به کمک واکنش های شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.۲ - نرم کننده ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از شکست با آنها الزامی است و برای کم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی به ازای نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون به کار برده می شوند. ۳ - میله های مهارکننده: این میله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون ها در قلب رآکتور می شوند. اگر این میله ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآکتور پیش می آید. این میله ها می توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند.۴ - مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از رآکتور انتقال داده و توربین های مولد برق را به حرکت در می آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل رآکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این مواد می توانند گاز CO2 ، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.

غنی سازی اورانیم

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ ۲۳۵ به مقدار ۷/۰ درصد و اورانیوم ۲۳۸ به مقدار ۳/۹۹ درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را به صورت ترکیب با اتم فلئور (F) و به صورت مولکول اورانیوم هکزا فلوراید UF6 تبدیل می کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط مولکول های گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد این پدیده را گراهان در سال ۱۸۶۴ کشف کرد. از این پدیده که به نام دیفوزیون گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند.در عمل اورانیوم هکزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون هایی که جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود ۵/۲ انگشترم (۰۰۰۰۰۰۰۲۵/۰ سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با

تحقیق در مورد فیزیک هسته ای 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

بسم الله الرحمن الرحیم

فیزیک هسته ای

نام و نام خانوادگی:

نفیسه روشن نیا

عطیه شیبانی راد

دبیرراهنما:

سرکار خانم سلیمی

پایه تحصیلی:دوم ریاضی وتجربی

دبیرستان فرزانگان 2

سال تحصیلی86-87

مقدمه

درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.پروتونها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می‌چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.

اتمهای ناپایدارتا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.

هیدورژن ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ،هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می‌شود، ناپایدار است

/

واپاشی رادیو اکتیو1- واپاشی آلفا2- واپاشی بتا3- شکافت خودبه خودی

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:1- پرتو آلفا2- پرتو بتا3- پرتو گاما4- پرتوهای نوترون

تابش های طبیعی خطرناک

ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.ذ رات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می‌توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت..

ساختار نیروگاه اتمی

طی سال های گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوع انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران ۱۵ نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه مهم تری میل آیلند (Three Mile Island) در ۲۸ مارس ۱۹۷۹ و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه در ۲۶ آوریل ۱۹۸۶، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت از جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی در جهان سوم، کشورهای غربی را موقتاً مجبور به تجدیدنظر در برنامه های اتمی خود کرد.

نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله های مهارکننده و خروج دمای درونی به وسیله مواد خنک کننده مثل آب و گاز، تحت کنترل درآمده است. اگر روزی این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنک کننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی به وجود می آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز منفجر شود، مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی. یک نیروگاه اتمی متشکل از مواد مختلفی است که همه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت اند از:۱- ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی، اورانیوم غنی شده، اورانیوم و پلوتونیم است:عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ عمل شکست انجام می گیرد و انرژی فراوانی تولید می کند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دوتکه شکست و تعدادی نوترون می شود. تعداد متوسط نوترون ها به ازای هر ۱۰۰ اتم شکسته شده ۲۴۷ عدد است و این نوترون ها اتم های دیگر را می شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره ای انجام می شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد.در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با ۲۰۰ میلیون الکترون ولت است این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات است. که اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد.اما اگر تعداد شکست ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاه اتمی به وجود می آید. به عنوان مثال نیروگاهی که دارای ۱۰ تن اورانیوم طبیعی است قدرتی معادل با ۱۰۰ مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ۱۰۵ گرم اورانیوم ۲۳۵ در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ اورانیوم ۲۳۹ به وجود می آمد که بعد از دو بار انتشار پرتوهای بتا (یا الکترون) به پلوتونیم ۲۳۹ تبدیل می شود که خود مانند اورانیوم ۲۳۵ شکست پذیر است. در این عمل ۷۰ گرم پلوتونیم حاصل می شود. ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون های موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب بیشتر از این خواهد بودو مقدار پلوتونیم های به وجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله های سوخت می توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده های شکست را به کمک واکنش های شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.۲ - نرم کننده ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از شکست با آنها الزامی است و برای کم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی به ازای نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون به کار برده می شوند. ۳ - میله های مهارکننده: این میله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون ها در قلب رآکتور می شوند. اگر این میله ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآکتور پیش می آید. این میله ها می توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند.۴ - مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از رآکتور انتقال داده و توربین های مولد برق را به حرکت در می آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل رآکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این مواد می توانند گاز CO2 ، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.

غنی سازی اورانیم

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ ۲۳۵ به مقدار ۷/۰ درصد و اورانیوم ۲۳۸ به مقدار ۳/۹۹ درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را به صورت ترکیب با اتم فلئور (F) و به صورت مولکول اورانیوم هکزا فلوراید UF6 تبدیل می کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط مولکول های گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد این پدیده را گراهان در سال ۱۸۶۴ کشف کرد. از این پدیده که به نام دیفوزیون گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند.در عمل اورانیوم هکزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون هایی که جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود ۵/۲ انگشترم (۰۰۰۰۰۰۰۲۵/۰ سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با

تحقیق در مورد فیزیک کوانتوم 21 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 21 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

در تعلیق میان بودن و نبودن

گربه شرودینگر

طبق قواعد مکانیک کوانتوم گربه تا زمانی که کسی در جعبه را باز نکرده و مشاهده ای انجام نداده است در حال زنده و مرده قرار دارد

جیم ویلسون

محققین گمان می برند به زودی می توانند راه حلی برای یکی از غامض ترین مسائل فیزیک جدید بیابند: یافتن راهی برای اعدام گربه شرودینگر. گربه خیالی شرودینگر از سال ۱۹۳۵ تاکنون با دانشمندان لجبازی کرد و آنان را سردرگم کرده است. هیچ کس تنفر گربه دوستان را در سال ۱۹۳۵ از یاد نمی برد چرا که در آن سال از یک گربه برای انجام آزمایشی جهت بیان وضعیت های دشواری که در تئوری کوانتوم به وجود می آید استفاده شد. اروین شرودینگر (Schrodinger Erwin) فیزیکدان اتریشی تئوری کوانتوم را ارائه کرد و در توسعه آن نقش بسیار موثری ایفا کرد. تئوری کوانتوم که اغلب از آن به عنوان یکی از موفق ترین تئوری های علمی نام می برند ـ چرا که بدون آن فاقد لیزر، سلاح های هسته ای و بسیاری از اختراعات دیگر بودیم ـ برای ما توضیح می دهد که طبیعت در سطوح زیر اتمی چگونه رفتار می کند. در سطوح زیراتمی قواعد فیزیک کلاسیک که هر روزه آن ها را تجربه می کنیم، اعتبار و کارآیی خود را از دست می دهند. برای مثال می توان گفت ذرات زیر اتمی در یک آن می توانند در دو مکان مختلف باشند، دیگر آنکه به نظر می رسد می توان اطلاعات را سریع تر از سرعت نور منتقل کرد.

قواعد حاکم بر دنیای کوانتوم آنچنان عجیب است که حتی آلبرت اینشتین هم دست هایش را به علامت تسلیم بالا برد و گفت: «اگر فیزیک کوانتوم، صحیح باشد، آن وقت باید اذعان کرد قوانین جهان بسیار عجیب است. » حتی خود شرودینگر هم از تفسیر یافته های خود ناخرسند بود و با تاسف بسیار به یکی از همکاران خود گفته است: «از این که در مورد تئوری کوانتوم کار می کند چندان راضی نیست. »مسئله ای که اینشتین، شرودینگر و فیزیکدانان پس از آن ها را تا این حد متحیر کرد تقابل این مشاهدات با واقعیت ها بود.

مطابق تئوری کوانتوم، ذرات فقط وقتی وجود دارند که بتوان آن ها را «مشاهده» کرد. هر چند که تجربیات هر روزه ما چیزی خلاف این را بیان می کند. در ابتدای کار توصیف شرودینگر از تابع موج ـ مفهومی ریاضی که موقعیت و حرکت های ممکن ذرات را بیان می کند ـ بسیار عجیب به نظر می رسید. نه سال بعد وی آزمایش گربه را طراحی کرد تا بتواند توسط این آزمایش اختلاف بین واقعیت های ملموس توسط انسان و واقعیت های دنیای کوانتوم را که خود خالق آن بود بیان کند. در این «آزمایش ذهنی» که گاهی اوقات از آن به عنوان آزمایشی خیالی نیز نام می برند، شرودینگر گربه ای را درون یک جعبه در بسته قرار داد. در این جعبه اسلحه ای کشنده که ماشه ای حساس دارد و یک اتم رادیواکتیو هم قرار دارند. احتمال آنکه اتم رادیواکتیو طی مدت یک ساعت از خود پرتوی ساطع کند ۵۰ درصد است. اگر اتم رادیواکتیو تجزیه شود، انرژی آزاد شده طی این فرآیند، ماشه اسلحه را خواهد کشید. می توان گفت بعد از گذشت یک ساعت با برداشتن در جعبه می توان دریافت آیا گربه زنده است یا مرده.

اما شرودینگر نظر دیگری دارد. وی می گوید عجله نکنید. طبق قواعد مکانیک کوانتوم، گربه تا زمانی که کسی در جعبه را باز نکرده و مشاهده ای انجام نداده است، در حال زنده و مرده قرار دارد.

این مفهوم در مکانیک کوانتوم به عنوان اصل بر هم نهی کوانتومی quantum) (SuperPosition نامیده می شود.

این امر با نحوه عملکرد جهان در مقیاسی که برای بشر قابل درک است، مغایرت دارد. شاید احمقانه به نظر برسد اما شرودینگر خاطرنشان می سازد، وجود اصل بر هم نهی از لحاظ ریاضی ضروری است، تا تئوری کوانتوم بتواند پیش گویی های دقیق خود را از عملکرد جهان در سطح زیراتمی ارائه دهد و طی بیش از نیم قرن گربه مرده و زنده شرودینگر با فیزیکدان لجبازی می کرد و بنابراین لازم بود به طور دقیق دریابیم که چگونه حوزه کوانتوم با جهان قابل درک توسط انسان مرتبط می شود.

شخص غیرمطلع و کم حوصله ممکن است در مورد سرنوشت نهایی گربه شرودینگر بگوید: «ساده است، در جعبه را بردارید و نگاهی به داخل آن بیاندازید تا دریابید گربه هنوز زنده است یا مرده. » اما فیزیکدانان معتقدند این کار هم نمی تواند جواب نهایی را در اختیار ما قرار دهد، چرا که مطابق قواعد مکانیک کوانتوم خود عمل «مشاهده» باعث می شود که گربه به یکی از حالت های «زنده» یا «مرده» تبدیل شود.

در بهار سال ۱۹۹۶ تیمی از دانشمندان فرانسوی «ENS» در پاریس گام های بلندی را برای نزدیک کردن حوزه های بزرگ مقیاس که برای بشر قابل درک است با سیستم های در مقیاس کوانتومی برداشتند. آنان روشی را پیشنهاد کردند که توسط آن بتوان بدون برداشتن در جعبه از سرنوشت گربه مطلع شد. در طرح آنان ذره ای زیر اتمی که نقش موش را بازی خواهد کرد از مقابل گربه عبور می کند و آنان می توانند نتیجه این عمل را مشاهده کنند. جعبه ای که گربه در آن قرار دارد حفره کوچکی در خود دارد که از جنس آینه ابررسانا است. در شروع آزمایش یک اتم از میان میدان انرژی با فرکانس ریزموج عبور می کند. در نتیجه اتم ضربه ای به گربه داخل جعبه وارد می سازد. اتم دومی که پس از آن وارد می شود، نقش موش را بازی می کند. اتم دوم بر اثر عبور از حفره حاوی گربه تغییر حالت پیدا می کند، که نحوه تغییر حالت آن بیانگر حالت برهم نهی است. هنوز هم زود است که درباره حوادث صورت گرفته در داخل جعبه اظهارنظر کنیم. یافته های اولیه گروه ENS بیانگر آن است که حالت زنده و مرده که لازمه تئوری کوانتوم است، فقط برای مدت کوتاهی دوام دارد. به گفته گروه ENS به وسیله این آزمایش می توان شرح داد که چرا اجسام بزرگ هیچ گاه در حالتی غیر از همین حالتی که برای ما آشناست، وجود ندارند. بنابراین اکنون می توان گربه شرودینگر را مرخص کرد یا اگر بخواهید از شرش خلاص شوید، ابزاری را که بتوان توسط آن حالت زنده و مرده گربه شرودینگر را تحقیق کرد بین حوزه های کوانتومی و مقیاس های قابل درک برای بشر ارتباط برقرار کرد، می توان نسل جدیدی از تجهیزات الکترونیک، کامپیوترها و ابزارهای امنیت ارتباطات را ساخت. پیش از این نیز فیزیکدانان ژنو آزمایشاتی را انجام دادند که توسط آن مشخص شد این امکان وجود دارد که بتوان از مفاهیم کوانتوم استفاده کرد و مشکل ترین مسائل عصر جدید ـ همانند حفاظت از اطلاعات مالی طی عبور از شبکه ارتباطات راه دور ـ را حل کرد. مبانی نظری

تحقیق در مورد فیزیک کوانتوم 21 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 21 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

در تعلیق میان بودن و نبودن

گربه شرودینگر

طبق قواعد مکانیک کوانتوم گربه تا زمانی که کسی در جعبه را باز نکرده و مشاهده ای انجام نداده است در حال زنده و مرده قرار دارد

جیم ویلسون

محققین گمان می برند به زودی می توانند راه حلی برای یکی از غامض ترین مسائل فیزیک جدید بیابند: یافتن راهی برای اعدام گربه شرودینگر. گربه خیالی شرودینگر از سال ۱۹۳۵ تاکنون با دانشمندان لجبازی کرد و آنان را سردرگم کرده است. هیچ کس تنفر گربه دوستان را در سال ۱۹۳۵ از یاد نمی برد چرا که در آن سال از یک گربه برای انجام آزمایشی جهت بیان وضعیت های دشواری که در تئوری کوانتوم به وجود می آید استفاده شد. اروین شرودینگر (Schrodinger Erwin) فیزیکدان اتریشی تئوری کوانتوم را ارائه کرد و در توسعه آن نقش بسیار موثری ایفا کرد. تئوری کوانتوم که اغلب از آن به عنوان یکی از موفق ترین تئوری های علمی نام می برند ـ چرا که بدون آن فاقد لیزر، سلاح های هسته ای و بسیاری از اختراعات دیگر بودیم ـ برای ما توضیح می دهد که طبیعت در سطوح زیر اتمی چگونه رفتار می کند. در سطوح زیراتمی قواعد فیزیک کلاسیک که هر روزه آن ها را تجربه می کنیم، اعتبار و کارآیی خود را از دست می دهند. برای مثال می توان گفت ذرات زیر اتمی در یک آن می توانند در دو مکان مختلف باشند، دیگر آنکه به نظر می رسد می توان اطلاعات را سریع تر از سرعت نور منتقل کرد.

قواعد حاکم بر دنیای کوانتوم آنچنان عجیب است که حتی آلبرت اینشتین هم دست هایش را به علامت تسلیم بالا برد و گفت: «اگر فیزیک کوانتوم، صحیح باشد، آن وقت باید اذعان کرد قوانین جهان بسیار عجیب است. » حتی خود شرودینگر هم از تفسیر یافته های خود ناخرسند بود و با تاسف بسیار به یکی از همکاران خود گفته است: «از این که در مورد تئوری کوانتوم کار می کند چندان راضی نیست. »مسئله ای که اینشتین، شرودینگر و فیزیکدانان پس از آن ها را تا این حد متحیر کرد تقابل این مشاهدات با واقعیت ها بود.

مطابق تئوری کوانتوم، ذرات فقط وقتی وجود دارند که بتوان آن ها را «مشاهده» کرد. هر چند که تجربیات هر روزه ما چیزی خلاف این را بیان می کند. در ابتدای کار توصیف شرودینگر از تابع موج ـ مفهومی ریاضی که موقعیت و حرکت های ممکن ذرات را بیان می کند ـ بسیار عجیب به نظر می رسید. نه سال بعد وی آزمایش گربه را طراحی کرد تا بتواند توسط این آزمایش اختلاف بین واقعیت های ملموس توسط انسان و واقعیت های دنیای کوانتوم را که خود خالق آن بود بیان کند. در این «آزمایش ذهنی» که گاهی اوقات از آن به عنوان آزمایشی خیالی نیز نام می برند، شرودینگر گربه ای را درون یک جعبه در بسته قرار داد. در این جعبه اسلحه ای کشنده که ماشه ای حساس دارد و یک اتم رادیواکتیو هم قرار دارند. احتمال آنکه اتم رادیواکتیو طی مدت یک ساعت از خود پرتوی ساطع کند ۵۰ درصد است. اگر اتم رادیواکتیو تجزیه شود، انرژی آزاد شده طی این فرآیند، ماشه اسلحه را خواهد کشید. می توان گفت بعد از گذشت یک ساعت با برداشتن در جعبه می توان دریافت آیا گربه زنده است یا مرده.

اما شرودینگر نظر دیگری دارد. وی می گوید عجله نکنید. طبق قواعد مکانیک کوانتوم، گربه تا زمانی که کسی در جعبه را باز نکرده و مشاهده ای انجام نداده است، در حال زنده و مرده قرار دارد.

این مفهوم در مکانیک کوانتوم به عنوان اصل بر هم نهی کوانتومی quantum) (SuperPosition نامیده می شود.

این امر با نحوه عملکرد جهان در مقیاسی که برای بشر قابل درک است، مغایرت دارد. شاید احمقانه به نظر برسد اما شرودینگر خاطرنشان می سازد، وجود اصل بر هم نهی از لحاظ ریاضی ضروری است، تا تئوری کوانتوم بتواند پیش گویی های دقیق خود را از عملکرد جهان در سطح زیراتمی ارائه دهد و طی بیش از نیم قرن گربه مرده و زنده شرودینگر با فیزیکدان لجبازی می کرد و بنابراین لازم بود به طور دقیق دریابیم که چگونه حوزه کوانتوم با جهان قابل درک توسط انسان مرتبط می شود.

شخص غیرمطلع و کم حوصله ممکن است در مورد سرنوشت نهایی گربه شرودینگر بگوید: «ساده است، در جعبه را بردارید و نگاهی به داخل آن بیاندازید تا دریابید گربه هنوز زنده است یا مرده. » اما فیزیکدانان معتقدند این کار هم نمی تواند جواب نهایی را در اختیار ما قرار دهد، چرا که مطابق قواعد مکانیک کوانتوم خود عمل «مشاهده» باعث می شود که گربه به یکی از حالت های «زنده» یا «مرده» تبدیل شود.

در بهار سال ۱۹۹۶ تیمی از دانشمندان فرانسوی «ENS» در پاریس گام های بلندی را برای نزدیک کردن حوزه های بزرگ مقیاس که برای بشر قابل درک است با سیستم های در مقیاس کوانتومی برداشتند. آنان روشی را پیشنهاد کردند که توسط آن بتوان بدون برداشتن در جعبه از سرنوشت گربه مطلع شد. در طرح آنان ذره ای زیر اتمی که نقش موش را بازی خواهد کرد از مقابل گربه عبور می کند و آنان می توانند نتیجه این عمل را مشاهده کنند. جعبه ای که گربه در آن قرار دارد حفره کوچکی در خود دارد که از جنس آینه ابررسانا است. در شروع آزمایش یک اتم از میان میدان انرژی با فرکانس ریزموج عبور می کند. در نتیجه اتم ضربه ای به گربه داخل جعبه وارد می سازد. اتم دومی که پس از آن وارد می شود، نقش موش را بازی می کند. اتم دوم بر اثر عبور از حفره حاوی گربه تغییر حالت پیدا می کند، که نحوه تغییر حالت آن بیانگر حالت برهم نهی است. هنوز هم زود است که درباره حوادث صورت گرفته در داخل جعبه اظهارنظر کنیم. یافته های اولیه گروه ENS بیانگر آن است که حالت زنده و مرده که لازمه تئوری کوانتوم است، فقط برای مدت کوتاهی دوام دارد. به گفته گروه ENS به وسیله این آزمایش می توان شرح داد که چرا اجسام بزرگ هیچ گاه در حالتی غیر از همین حالتی که برای ما آشناست، وجود ندارند. بنابراین اکنون می توان گربه شرودینگر را مرخص کرد یا اگر بخواهید از شرش خلاص شوید، ابزاری را که بتوان توسط آن حالت زنده و مرده گربه شرودینگر را تحقیق کرد بین حوزه های کوانتومی و مقیاس های قابل درک برای بشر ارتباط برقرار کرد، می توان نسل جدیدی از تجهیزات الکترونیک، کامپیوترها و ابزارهای امنیت ارتباطات را ساخت. پیش از این نیز فیزیکدانان ژنو آزمایشاتی را انجام دادند که توسط آن مشخص شد این امکان وجود دارد که بتوان از مفاهیم کوانتوم استفاده کرد و مشکل ترین مسائل عصر جدید ـ همانند حفاظت از اطلاعات مالی طی عبور از شبکه ارتباطات راه دور ـ را حل کرد. مبانی نظری