تبلیغات
دنیای ما فیزیکی ها

ساختار بلوری

با نگاه کردن به ساختار داخلی بلورها ، دانشمندان امروزه می‌دانند که بلورها به این دلیل همیشه شکلهای منظم و قابل شناسلیی دارند که اتمهای داخل آنها همیشه به شکل الگوهای مشخصی که شبکه نام دارند در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. خواص یک بلور به شبکه آن بستگی دارد. به عنوان مثال الماس به این دلیل بسیار سخت است که اتمهای آن با پیوندهای بسیار قوی به هم متصل شده‌اند و یک شبکه مستحکم را بوجود آورده‌اند. دانشمندان شبکه بلورها را با استفاده از اشعه ایکس مطالعه می‌کنند. این مطالعات آشکار ساخته است که همه بلورها را می‌توان فقط به هفت ساختار پایه طبقه بندی کرد، که با ساختار شبکه هر بلور تعیین می‌شود.



img/daneshnameh_up/c/c3/Boloor1.jpg




تاریخچه

در پی کشف پراش اشعه‌های ایکس توسط رونتگن و انتشار یک رشته محاسبات و پیش‌بینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیقتر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود می‌آیند. زمانی که بلوری در شرایط محیطی ثابت رشد می‌کند، شکل آن در حین رشد تغییر نمی‌کند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده می‌شوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهتهای تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.

آزمایش ساده

یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می‌گویند. حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمی‌باشد، انتخاب کنید.

حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می‌کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.


نویسنده: نسیم صفاریان ادامه مطلب

اكسید گرافیت عملكرد ابرخازن‌ها را تقویت می‌كند

محققان در آمریكا با فعال كردن اكسید گرافیت شكل جدیدی از كربن تولید كرده‌اند. این ماده در سرتاسر ساختار سه‌بعدی خود دارای خلل و فرج نانومتری و دیوارهای منحنی‌شكلی به ضخامت یك اتم است. این گروه همچنین متوجه شده است كه این ماده به طور استثنایی یك ماده الكترودی عالی برای ابرخازن‌ها است كه اجازه می‌دهد چنین افزاره‌های ذخیره انرژی در گستره‌ی وسیع‌تری از كاربردها استفاده شوند.
ریزنگار الكترونی با دقت اتمی از ساختار اكسید گرافیت فعال‌شده. این تصویر نشان می‌دهد كه این ماده شامل صفحه‌های منفردی از كربن بلوری است كه برای تشكیل یك شبكه سه بعدی نانومتخلخل انحنای زیادی پیدا كرده اند. ‌‌
خازن‌ها افزاره‌هایی هستند كه بار الكتریكی را روی دو صفحه رسانای جدا شده بوسیله یك شكاف عایق، ذخیره می‌كنند. هرچه سطح ویژه خازن بزرگ‌تر باشد، ظرفیت ذخیره بار آن نیز بیشتر است. ابرخازن‌ها كه به خازن‌های لایه‌ی دوگانه الكتریكی یا خازن‌های الكتروشیمیایی نیز معروف هستند، بواسطه لایه دوگانه‌ای كه هنگام اعمال ولتاژ در یك فصل‌مشترك الكترود – الكترولیت تشكیل می‌شود، بار الكتریكی بیشتری ذخیره می‌كنند. با اینكه این افزاره‌ها اخیرا در كاربردهایی نظیر گوشی تلفن همراه استفاده شده‌اند، اما چگالی ذخیره‌ی انرژی نسبتا كم‌شان در مقایسه با باتری‌ها، استفاده از آنها را محدود كرده است.

اكنون رودنی رواف از دانشگاه تگزاس و همكارانش شكل جدیدی از كربن نانومتخلخل با سطح ویژه بسیار بالا ساخته‌اند. این ماده كربنی شامل شبكه نانومتخلخل سه‌بعدی پیوسته‌ای با دیوارهایی به ضخامت یك اتم منفرد است كه دارای كسر بزرگی از كربن منحنی‌شكل منفی شبیه به باكی‌بال‌ها است. این محققان این ماده را برای ساختن یك ابرخازن دوالكترودی دارای ظرفیت انرژی و توان بر واحد جرم بالا، استفاده كردند. نكته مهم این است كه این گروه ادعا می‌كند كه فرآیند استفاده شده برای ساخت این شكل از كربن را می‌توان برای تولید مقادیر صنعتی این ماده افزایش مقیاس داد.

این محققان ابتدا نمونه‌های گرافیت را تبدیل به اكسید گرافیت كردند و سپس از میكروموج‌ها برای تولید آنچه آنها اكسید گرافیت منبسط شده میكروموجی (MEGO) نامیده‌اند، استفاده كردند. در مرحله بعد MEGO حاصله با هیدرواكسید پتاسیم اصلاح شد، بطوری كه سطحش با مواد شیمیایی پوشیده شد. بعد از گرم كردن در دمای 800 درجه سلسیوس برای حدود یك ساعت در یك گاز بی‌اثر، MEGO فعال شده بدست آمد.

این دانشمندان ماده كربنی بدست آمده را بصورت موفقیت‌آمیزی بعنوان الكترود در یك ابرخازن استفاده كردند. سطح ویژه ماده كربنی جدید این محققان بیش از 3100 مترمربع بر گرم است كه حتی از سطح ویژه كربن فعال نیز بزرگ‌تر است.

این محققان جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر كرده‌اند.



نویسنده: فهیمه رضوی

اثر هال

در سال 1258- 1879 ، هال در دانشگاه هاروارد آزمایشی را انجام داد و در آن علامت حاملهای بار داخل رسانا را تعیین کرد. مسئله تعیین تقدم و تاخر کشف این اثر پیچیده است. احتمال دارد که هال این اثر را بر پایه یک طرح تجربی که توسط رولاند (H. A. Rowland) تدوین شده بود، طراحی کرده باشد. هال دانشجوی رولاند در دانشگاه جان هاپکینز بود. در زمان آزمایشهای هال و رولاند ، الکترون هنوز کشف نشده بود و تحلیل هال بر پایه مدل شاره‌ای الکتریسیته قرار داشت، ولی نتایج یکسان بود.

تشریح اثر هال

یک نوار مسی پهن را در نظر بگیرید که حامل جریان i است. فرض کنید سیم به صورت قائم قرار گرفته و جهت جریان از بالا به پایین است. جهت جریان که با علامت i مشخص می‌‌شود، جهت حاملهای بار مثبت را نشان می‌‌دهد. بنابراین بارهای مثبت در جهت جریان از بالا به پایین و بارهای منفی در خلاف جهت آن از پایین به بالا حرکت می‌‌کنند. برای تصمیم گیری در مورد اینکه جهت جریان با جهت حرکت بارهای مثبت بیان کنیم یا با جهت حرکت بارهای منفی ، از اثر هال استفاده می‌‌کنیم.

نوار مسی را میان دو قطب یک آهنربای الکتریکی قرار می‌‌دهیم، به گونه‌ای که میدان مغناطیسی B بر سطح آن عمود باشد. این میدان نیروی منحرف کننده F (برابر که l طول میله است) را که جهتش به طرف راست شکل است، بر نوار وارد می‌‌کند. چون نیروی جانبی وارد بر نوار از نیروی جانبی وارد بر حاملهای بار (که برابر است که در آن v سرعت بارها و q مقدار بار هر حامل بار است) ناشی می‌‌شود، نتیجه می‌‌گیریم که این حاملها اعم از این که مثبت یا منفی باشند، ضمن سوق یافتن در طول نوار ، به طرف راست نیز سوق پیدا می‌‌کنند و اختلاف پتانسیل عرضی V را که به پتانسیل هال معروف است، بوجود می‌‌آورند.

علامت حاملهای بار از علامت اختلاف پتانسیل هال تعیین می‌‌شوند. اگر حاملها ، مثبت باشند، پتانسیل طرف راست بالاتر از پتانسیل طرف چپ است و اگر حاملهای بار ، منفی باشند، پتانسیل طرف چپ بیشتر خواهد بود. نتایج تجربی نشان می‌‌دهند که در فلزات حاملهای بار ، منفی هستند.

بررسی کمی ‌اثر هال

برای بررسی کمی ‌اثر هال می‌‌توان فرض کرد که حاملهای بار با سرعت سوق ثابت v_d در طول میله مسی حرکت می‌‌کنند. نیروی منحرف کننده مغناطیسی که باعث سوق یافتن حاملهای متحرک به طرف لبه راست نوار می‌‌شود، از رابطه حاصل می‌‌شود که جهت آن از قاعده دست راست تعیین می‌‌شود. حاملهای بار بطور نامحدود در لبه راست نوار جمع نمی‌‌شوند، چون تغییر مکان بارها باعث ایجاد میدان الکتریکی عرضی هال ، E_H ، می‌‌شود که در داخل رسانا با سوق جانبی حاملها مخالفت می‌‌کند.

این میدان الکتریکی هال تجلی دیگری از اختلاف پتانسیل هال است. حالت تعادل زمانی ایجاد می‌‌شود که نیروی منحرف کننده مغناطیسی وارد بر حاملهای بار با نیروی الکتریکی مخالف حاصل از میدان الکتریکی خنثی شود. بنابراین می‌‌توان مقدار میدان الکتریکی عرضی هال را که با E_H نشان داده می‌‌شود، از رابطه بدست آورد.

چگال حاملهای بار

تعداد حاملهای بار در یکای حجم ، چگالی حاملهای بار (n) ، را نیز می‌‌توان از اندازه گیری‌های مربوط به اثر هال بدست آورد. می‌‌دانیم چگالی جریان الکتریکی که به J نشان داده می‌‌شود، با حاصل‌ضرب چگالی حاملهای بار در سرعت سوق حاملها و مقدار بار الکتریکی هر حامل بار (e) برابر است، یعنی است. با استفاده از این رابطه و رابطه و با فرض اینکه v_d و B بر هم عمود باشند، مقدار n به صورت زیر حاصل می‌‌شود:



نتایج تجربی نشان می‌‌دهد که رابطه فوق در مورد فلزات یک ظرفیتی درست است. در مورد فلزات چند ظرفیتی ، آهن و مواد مغناطیسی مشابه و نیمه رساناهایی مانند ژرمانیوم توجیه اثر هال به کمک مدل الکترون آزاد اعتباری ندارد. توجیه نظری اثر هال بر مبنای فیزیک کوانتومی ، در تمام حالتها توافق قابل قبولی با تجربه دارد.

نویسنده: فهیمه رضوی

بوزون

در فیزیک ذرات بوزون‌ها ذرات زیر اتمی هستند که از آمار بوز-آلبرت اینشتین تبعیت میکنند.بوزون‌ها بر اساس نام ساتیندرا بوز و آلبرت اینشتین نام گذاری شده اند .در مقابل انها فرمیون‌ها هستند که از امار فرمی-دیراک تبعیت میکنند. چندین بوزون میتوانند حالت کوانتومی مشابهی را اشغال کنند ,بنا براین بوزون هایی با انرژی یکسان میتوانند مکان مشابهی را در فضا اشغال نمایند. بنابراین بوزون‌ها اغلب ذراتی هستند که حاملین نیرو هستند در حالیکه فرمیون‌ها معمولاً بخش اصلی ماده می باشند .


بوزون‌ها ممکن است ساده و مقدماتی باشند مثل فوتون ها یا مرکب باشند مثل مزون ها . همهٔ بوزون ها دارای اسپین صحیح هستند ؛بر خلاف فرمیون ها که دارای اسپین نیمه صحیح هستند .این مطابق است با قضیه اسپین-آمار که به این صورت بیان میشود :در تئوری میدان کوانتوم نسبیتی ذرات با اسپین صحیح بوزون هستند و ذرات با اسپین نیمه صحیح فرمیون هستند. بیشتر بوزون‌ها ذرات مرکب هستند. در مدل استاندارد 5 بوزون وجود دارد که مقدماتی هستند :


بر خلاف بوزون‌های شاخص ,بوزون‌های هیگز هنوز به طور تجربی مشاهده نشده اند. بوزون‌های مرکب در ابر شارگی و بعضی کاربردهای حالت چگالیدهٔ بوز-انیشتین مهم هستند .



نویسنده: فهیمه رضوی ادامه مطلب

اصل طرد پاولی

اصل طرد پاولی بیان می‌کند که هیچ دو الکترونی ، یا بطور کلی هیچ دو فرمیون مشابهی ، نمی‌توانند حالت کوانتومی یکسانی داشته باشند؛ (مثلا بطور همزمان در یک مکان باشند). این اصل برای درک پدیده‌های مختلف ، از ذرات بنیادی گرفته تا ساختار ستاره‌ها ، نقش اساسی ایفا می‌کند. اصلی هست که بنا به آن ، هیچ دو الکترونی در اتم وجود ندارد که مجموعه اعداد کوانتومی آنها مشابه باشد.

در سال 1924، "ادموند استونر" برای اتمها مدلی پیشنهاد کرد که با تجربیات طیف نمایی و جدول تناوبی سازگار بود و در آن ، هر الکترون اتمی سه عدد کوانتومی ، به‌ترتیب ، متناظر با اعداد کوانتومی و تکانه زاویه‌ای مداری بود. n و l و عدد کوانتومی داخلی ، J+1/2 داشت و تعداد الکترونها در هر پوسته الکترونی برابر با (2S+1) یا دو برابر عدد کوانتومی داخلی بود.

"ولفگانگ پاولی" در سال 1935 نشان داد که ساختار پوسته‌ای کامل ترازهای انرژی را می‌توان با تخصیص یک عدد کوانتومی چهارم ، به الکترون ، mj ، که مقادیر مجاز j- و j+1- و ... و j-1 و j را اختیار می‌کند، توضیح داد؛ اما به شرطی که از اصل طرد جدید پیروی شود. هیچ دو الکترونی نمی‌توانند چهار عدد کوانتومی (mj , j , l , n) یکسان داشته باشند. عدد کوانتومی چهارم به تکانه زاویه‌ای ذاتی (اسپین) الکترون نسبت داده می‌شود که نخستین بار توسط "ژرژ اولنبک" و "ساموئل گوداشمیت" مطرح شد.

اصل طرد پاولی و مدل اتمی بوهر

وقتی که مدل اتمی بوهر با موفقیت ارائه و پذیرفته شد، این پرسش مطرح شد که الکترونها در سیستم سنگین چگونه سازمان پیدا می‌کنند؟ معادله شرودینگر هیچگونه جواب قانع کننده ای برای این پرسش نداشت. چون مطابق این معادله اگر دمای یک سیستم را به دمای نزدیک به دمای صفر مطلق نزدیک کنیم، آنگاه انتظار می‌رود که تمام لکترونهای یک اتم به پایینترین سطح انرژی (n=1) منتقل شوند، اما نتایج تجربی طیف شناسها را نمی‌توان با این فرض توضیح داد. تا اینکه فردی به نام "ولفگانگ پاولی" توانست این معما را حل کند. وی نظریه‌ای پیشنهاد داد که امروزه این نظریه به اصل طرد پاولی معروف است.

مطابق این اصل در یک اتم در حالت پایه ، هیچ دو الکترونی را نمی‌توان یافت که هر چهار عدد کوانتمی آنها یکسان باشد. اعداد کوانتمی الکترون ها عبارتند از:


  • عدد کوانتمی اصلی که با n نشان داده می‌شود.
  • عدد کوانتمی مداری که با L نشان داده می‌شود.
  • عدد کوانتمی مغناطیسی که با m نشان داده می‌شود.
  • عدد کوانتمی اسپین که با s نشان داده می‌شود.

بین هر جفت الکترون ، حداقل یکی از این اعداد متفاوت از دیگری هست، این بیان اصل طرد پاولی در مدل اتمی بوهر است.

تصویر



نویسنده: فهیمه رضوی ادامه مطلب

تراز فرمی

الکترونها در جامدات از توزیع آماری فرمی – دیراک پیروی می‌کنند که نمونه‌هایی دیگر از این نوع توابع آماری توزیع ماکسون بولتزمن برای ذرات کلاسیک (مانند گاز) و بوز انیشتین برای فوتونها است. در موقع توسعه این نوع آمار غیر قابل تشخیص بودن الکترونها ، طبیعت موجی آنها و اصل انحصار پاولی باید در نظر گرفته شود. تابع توزیع فرمی دیراک احتمال اشغال یک تراز انرژی توسط الکترونها در دمای T را بیان می کند و کمیت EF یعنی تراز فرمی که بطور نمایی در مخرج تابع احتمال فرمی ظاهر می‌شود در تحلیل رفتار نیمه رسانا از اهمیت زیادی برخوردار است.

تابع احتمال

بررسی تابع احتمال نشان می‌دهد که این توزیع دارای شکل مستطیلی به ازای (T=0 دما) است. یعنی در دمای (کلوین T=0) احتمال اشغال ترازهای انرژی توسط الکترون که از لحاظ انرژی پائین‌تر از انرژی فرمی هستند. برابر یک است. در صورتی که احتمال اشغال ترازهای انرژی توسط الکترون که از لحاظ انرژی پائین تر از انرژی فرمی‌اند برابر صفر است. اگر دما مخالف صفر کلوینی باشد.

در ضمن اینکه احتمال اشغال حالتهایی با انرژی کمتر از انرژی فرمی کاهش می‌یابد بر احتمال اشغال حالت‌هایی با انرژی بیشتر از انرژی فرمی افزوده می‌شود و دما هر چه قدر افزایش یابد این روند ادامه می‌یابد. تقارن موجود در توزیع حالتهای پر و خالی در اطراف تراز فرمی ، این تراز را یک نقطه مرجع طبیعی در محاسبات مربوط به تراکم الکترونها و حفره‌ها در نیمه رساناها نموده است.

تراز فرمی در نیمه رساناها

  • تراز فرمی در ماده ذاتی: ماده ذاتی ، ماده‌ای است که در آن تزریق باربر صورت نگرفته است و تراکم الکترونها در نوار هدایت با تراکم حفره‌ها در باند ظرفیت یکسان است و تراز فرمی باید در نقطه‌ای قرار بگیرید که حول آن تقارن تراکم باربرها وجود داشته باشد. لذا وسط فاصله بین دو باند هدایت و ظرفیت محل قرار گیری تراز فرمی است. که بر تراز ذاتی نیمه رساناها Ei منطبق شده است.

  • تراز فرمی در ماده نوع p: چون ماده نوع p در اثر تزریق اتمهای پذیرنده بوجود آمده‌اند در این مواد کمبود الکترون وجود دارد در عوض تعداد حفره‌ها زیاد بوده و حاملهای اکثریت‌اند و برای برقراری تقارن در تراکم باربرها تراز فرمی باید نزدیک باند ظرفیت که تراکم حفره‌ها در آن زیاد است قرار گیرد.
شکل تابع توزیع فرمی f(E)=1/1+e(E-EF)/KT
در دمای معمولی KT حدود 0.026 الکترون ولت است. معمولا از 1 ر مقابل تابع نمایی صرفنظر می کنند.

احتمال اشغال یک حالت انرژی در تراز فرمی

وقتی که یک حالت انرژی در تراز فرمی منطبق شود در واقع E=EF است که با استفاده از تابع توزیع (f(F بدست می‌آید که در چنین حالتی احتمال اشغال یک حالت انرژی در تراز فرمی بوسیله الکترونها برابر 1.2 است.

نویسنده: فهیمه رضوی

محققان دانشگاه صنعتی مالك اشتر موفق به ساخت دیودهای نورافشان LED

نانوپودر نیمه‌رسانای «سولفید کادمیوم آلائیده با آهن و نیکل» به روش شیمیایی مرطوب در دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان سنتز و در ساخت دیودهای نورافشان به ‌کار گرفته شد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، سید محمد طاهری، کارشناس فیزیک کاربردی دانشگاه صنعتی مالک اشتر و محقق پژوهشکده‌ علوم و فناوری شمال، ذرات کلوئیدی و نانوپودر نیمه‌رسانای سولفید کادمیوم (CdS) آلائیده شده با آهن و نیکل را به روش شیمیایی مرطوب تولید كرده‌ است.

وی همچنین، خواص نوری این نانوذرات را با دستگاه طیف‌سنج UV-visible و PL مورد مطالعه و بررسی قرار داده‌ است.

طاهری با بیان این مطلب که جابه‌جایی طول موج گسیل نانوذرات CdS از آبی به سبز با اضافه کردن فلزات آهن و نیكل در ساختار کریستالی مکعبی آن از نتایج مهم این تحقیق است، افزود: با گذشت سه ماه از تولید، نانوذرات از پایداری خوبی برخوردار بودند.

وی درباره ماهیت و کاربرد این نانوذرات چنین گفت: نقاط کوانتومی، نانوبلورهایی از جنس مواد نیمه‌رسانا هستند که بین رژیم مولکولی و رژیم حالت جامد قرار می‌گیرند و اگر با یک منبع نور مانند لیزر تحریک شوند، می‌درخشند یا نور فلوئورسانت از خود ساطع می‌کنند. نقاط کوانتومی، طیف وسیعی از پرتوی نور (ماورای بنفش تا قرمز) را گسیل می‌کنند که این طیف به وسیله‌ اندازه یا ترکیب این مواد قابل تنظیم است. سولفید کادمیوم (CdS) نیز از جمله‌ این نیمه‌رساناها است که برای ساخت ابزارهای اپتوالکترونیکی در ناحیه‌ی طول موج کوتاه مورد توجه قرار گرفته‌است.

این پژوهشگر در حین فرایند تولید، برای جلوگیری از کلوخه شدن نانوذرات، از عامل پوششی مرکپتواتانول استفاده کرده‌است، همچنین از عبور مستقیم گاز نیتروژن، به منظور جلوگیری از عمل اکسیداسیون بهره برده‌ است.

از دیگر کاربردهای این نانوذرات نیمه‌رسانا، می‌توان به کاربری در حسگرهای شیمیایی، باتری‌های خورشیدی و صفحات نمایشگر نور گسیل LED و OLED اشاره کرد. همچنین در بحث پزشکی، نقاط کوانتومی پرکاربردترین نانوذرات در امر تشخیص هستند.

طاهری از ارایه‌ این محصول با کیفیت مناسب در مقیاس‌های بالا و انتقال دانش فنی تولید آن به مراکز علاقمند خبر داد.

از نانوذرات نیمه‌رسانای تولیدی در این پژوهش در ساخت دیودهای نورافشان LED در همین گروه پژوهشی استفاده شده‌ است که نتایج قابل قبولی به همراه داشته‌است.

جزئیات این پژوهش که به سرپرستی دکتر محمدحسن یوسفی، راهنمایی دکتر علی اعظم خسروی و همکاری مهندس محمد جانثاری و امید خانی در گروه پژوهشی فناوری نانو مجتمع علوم کاربردی دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان انجام شده در مجله‌ Brazilian-J-Phys (جلد 40، صفحات 305- 301، سال 2010) منتشر شده ‌است.



نویسنده: سعید اسماعیلی

Debye model

The Debye model is a solid-state equivalent of Planck's law of black body radiation, where one treats electromagnetic radiation as a gas of photons in a box. The Debye model treats atomic vibrations as phonons in a box (the box being the solid). Most of the calculation steps are identical.

Consider a cube of side L. From the particle in a box article, the resonating modes of the sonic disturbances inside the box (considering for now only those aligned with one axis) have wavelengths given by

\lambda_n = {2L\over n}\,,

where n is an integer. The energy of a phonon is

E_n\ =h\nu_n\,,

where h is Planck's constant and νn is the frequency of the phonon. Making the approximation that the frequency is inversely proportional to the wavelength, we have:

E_n=h\nu_n={hc_s\over\lambda_n}={hc_sn\over 2L}\,,

in which cs is the speed of sound inside the solid. In three dimensions we will use:

E_n^2=\left({hc_s\over2L}\right)^2\left(n_x^2+n_y^2+n_z^2\right)\,.


نویسنده: حسین سلطانی ادامه مطلب

دیود

دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.6 ولت می‌‌باشد.



img/daneshnameh_up/a/ac/diode-2.gif

ولتاژ معکوس

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.



img/daneshnameh_up/6/68/diode-1.gif

دسته بندی دیودها

در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode)

محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال 2003 که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.


نویسنده: فهیمه رضوی

Phonon

زشته،نگو ترجمش کو !؟ خوبیت نداره( افرین تو میتونی )
 

In physics, a phonon is a quasiparticle characterized by the quantization of the modes of lattice vibrations of periodic, elastic crystal structures of solids.

Because phonons play a major role in many of the physical properties of solids, including a material's thermal and electrical conductivities, the study of phonons is an important part of solid state physics.

A phonon is a quantum mechanical description of a special type of vibrational motion, in which a lattice uniformly oscillates at the same frequency. In classical mechanics these are known as normal modes. These normal modes are important because any arbitrary lattice vibration can be considered as a superposition of these elementary vibrations (cf. Fourier analysis). While normal modes are wave-like phenomena in classical mechanics, they have particle-like properties in the wave–particle duality description of quantum mechanics.

 



نویسنده: حسین سلطانی ادامه مطلب

.:: آخرین مطالب ::.

» نظریه انشتین در سایه تردید! آزمون مشهورترین فرمول فیزیک در فضای دوردست ( یکشنبه 29 بهمن 1391 )
» سلام به همه ی بچه های خوب و پاکار وبلاک ( شنبه 28 بهمن 1391 )
» 84 میلیون ستاره در یک تصویر ( چهارشنبه 10 آبان 1391 )
» شب نشینی ماه با خوشه پروین ( چهارشنبه 10 آبان 1391 )
» فاز طراحی فنی رصدخانه ملی به پایان رسید ( سه شنبه 9 آبان 1391 )
» جشنواره شهدای جهاد علمی (فراخوان) ( سه شنبه 9 آبان 1391 )
» وقتی برخورددهنده بزرگ “هادرون” دادگاهی می‌شود ( پنجشنبه 4 آبان 1391 )
» در جستجویِ نوترینوهای استریل ( پنجشنبه 4 آبان 1391 )
» چرا حجاج دور خانه خدا خلاف جهت عقربه‌های ساعت طواف می کنند؟ ( دوشنبه 24 مهر 1391 )
» درخشانترین ستاره دنباله دار تاریخ در راه زمین ( یکشنبه 23 مهر 1391 )
» برندگان نوبل فیزیک معرفی شدند ( یکشنبه 23 مهر 1391 )
» قانونِ پلانک در مقیاسِ نانو نقض می‌شود ( پنجشنبه 13 مهر 1391 )
» وزن کردن فوتون‌ها با سیاهچاله‌‌ ( پنجشنبه 13 مهر 1391 )
» شمارش فوتون ها با گیرنده نوری قورباغه ( پنجشنبه 13 مهر 1391 )
» ممکن است سیارات خیلی بیشتری از آنچه قبلا تصور می شد در جهان باشند که قابل سکونت هستند. ( جمعه 24 شهریور 1391 )
» قطعیت اصل عدم قطعیت ( جمعه 24 شهریور 1391 )
» خورشید در زمان اوج فعالیتش هم تقریبا کروی باقی می‌ماند. ( شنبه 4 شهریور 1391 )
» شتاب دهنده ( جمعه 20 مرداد 1391 )
» مقدمه ای بر انرژی تاریک ( سه شنبه 17 مرداد 1391 )
» تصویر دیدنی از پدیده نادر «رنگین کمان آتش» ( دوشنبه 16 مرداد 1391 )
» بازدید علمی ( شنبه 16 اردیبهشت 1391 )
» اعضای جدید انجمن ( شنبه 16 اردیبهشت 1391 )
» درخشش نوری سبز بر فراز کره ماه ( چهارشنبه 30 فروردین 1391 )
» خنک‌کاری سریع سطوح گرم با امواج ماورای صوت ( پنجشنبه 24 فروردین 1391 )
» ترن‌های مَگلِو ( پنجشنبه 24 فروردین 1391 )

صفحات سایت: [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]