المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 فروسرخ (زنگ تفريح شماره‌ي 240)
فروسرخ (زنگ تفريح شماره‌ي 240)زنگ تفريح فيزيك
طيف، فروسرخ

 

 

 

دوربين‌هاي ديدي در شب معدن، و تحقيقات در مورد عالم آيا وجه مشتركي دارند؟ طبيعتاً‌ در نگاه اول ربطي ندارند. ولي به‌شكلي همه‌ي اينها باهم در ارتباط هستند. ارتباط آن‌ها در گستره طول‌موج آنهاست. بين نور مرئي و ميكروموج اصطلاحاً ساندويچ شده‌اند. يعني در اين گستره قرار دارد. ما اين گستره را فروسرخ مي‌ناميم.

 

فروسرخ در كجاي عالم ديده مي‌شود؟

 

چشمان حساس به نور مرئي، قرمز زرد، سبز،  بنفش و همه‌ي حد فاصل بين اينها را مي‌بيند. بااين حال، نور مرئي، بخش كوچكي از نور در عالم است. امواج راديويي، پرتو ايكس و ميكروموج‌ها همگي جزو طيف نور هستند. طيف الكترومغناطيس كه در شكل مي‌بينيد،‌ بارها ديده‌ايد.

 

 

 نور فروسرخ را با IR نمايش مي‌دهيم. اين بدان معنا نيست كه نور فروسرخ ديده مي‌شود.

 
 
ديد در شب

اگر بخواهيد كسي را در محيط‌هاي تاريك پيدا كنيد، بايد از عينك ديد در شب استفاده كنيد. تصاوير سبز براي امور نظامي، طبيعت، شكارچيان، و حتي كساني كه سرگرمي‌هاي علمي دارند، و مي‌خواهند در تاريكي مطلق محيط را ببينند، كاربرد دارد.  سه ابزار متفاوت براي ديد در شب داريم كه طبيعتاً همگي به نور فروسرخ وابسته هستند.

 

تصويربرداري گرمايي

 

در تاريكي مطلق هستيد،‌به دوربين گرمايي نياز داريد. همه‌ي آدم‌ها، حيوانات، خانه‌ها و زمين و اجسام از خودشان تابش گرمايي گسيل مي‌كنند. آنانكه گرم‌تر هستند، در دستگاه الكترونيك روشن‌تراز اجسام سردتر هستند. تفاوت رنگي مثل تصاويري كه اينجا مي‌بينيد، سورتي، آبي، يا رنگ‌هاي ديگر هستند. ولي سبز بين همه‌ي اينها، بيشتر ديده مي‌شود، چون چشم انسان‌ها، بيش از هر چيز اين رنگ را تشخيص مي‌دهد.

نور فروسرخ دور، به نور نزديك ميكروموج برمي‌گردد.

 

 

 

 

تصويربرداري نور كم

 

 

تصويربرداري فروسرخ نزديك

 

اين روش به دو بخش نياز دارد؛ گسيل‌كننده‌ي فروسرخ، آشكارساز فروسرخ، گسيل‌كننده فروسرخ را فرستاده و آشكارساز آن را ضبط مي‌كند. چيزي شبيه فلش و دوربين عكاسي معمولي اتفاق مي‌افتد. وقتي عكس مي‌گيريد، فلش نور محيط را زياد مي‌كند، تا دوربين بتواند كانوني شده و با نور مناسب عكس بگيرد. دقيقا همين حالت در فروسرخ اتفاق مي‌افتد. منتهي بجاي نور مرئي، فروسرخ داريم. اين فناوري براي زماني‌كه مي‌خواهيد بدون نور انداختن روي سوژه محل را ببينيد (كاربردهاي پليسي و نظامي)، كاملاً كاربرد دارد.

 

اين نوع تصويربرداري نيازمند، مقداري نور محيط است. درواقع اين دوربين‌ها براي دريافت سيگنال‌هاي نوري، چيزي شبيه تقويت‌كننده‌هاي صوتي بكار مي‌روند. در صوت صدا را بالا مي‌برند، اينجا شدت نور بيشتر‌مي‌شود. دوربين‌ها فرابنفش، مرئي، و فروسرخ نزديك را گرفته، و از الكترونيك براي تقويت سيگنال‌ها استفاده مي‌‌كنند،  و تصوير توليد مي‌كنند. دوربين‌هاي نوركم تصاويري با جزييات كامل از هر سه گستره توليد مي‌كنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زير زمين: آشكارسازي مين

 

طبق تخمين‌هاي سازمان ملل، در حال حاضر حدود 100 ميليون مين در سراسر جهان در حدود 80 كشور وجود دارد. بسياري از اين كشورها اطلاعات دقيقي از اين مين‌ها ندارند. چون مين‌ها طوري طراحي شده‌اند كه با وزن در حال گذري مشخصي منفجر مي‌شوند، و در نتيجه هنوز بسياري شناسايي نشده‌اند.

بيشتر آشكارسازهاي مين، از جمله سنسور‌هاي مختلف كه شرايط ميداني را ثبت مي‌كنند، و دنبال موارد غيرطبيعي مي‌گردند. تصويربرداري گرمايي اغلب استفاده مي‌شود، زيرا ابزارهاي قابل انفجار باهم تفاوت‌هايي دارند و خاك را جذب گرما آزاد مي‌كنند. اين عامل الگويي براي تغييرات گرمايي سطح يك مين را سبب مي‌شود كه اين اختلاف بيش از خاك عادي است.

 

 

شايد تصور كنيد، نوع خاك، محتويات خاك، و مقدار نور خورشيد كه به خاك مي‌رسد، مي‌تواند اين آشكارسازي فروسرخ را تحت تأثير خود قرار دهد. بنابراين دانشمندان آزمايش‌هايي انجام مي‌دهند، اثرات اين تغييرات را آزمايش و آشكارسازي كنند. تصويري كه مي‌بينيد، نشان مي‌دهد باريكه‌ي فروسرخ مي‌تواند به آساني آنجه زير خام مدفون شده، را تا عمق 2 سانتي‌متري شناسايي كند.

 

علائم گرمايي دو مين 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ديگر سنسورها كه ممكن است با نگاشت فروسرخ در آشكارسازهاي فلزي (نمونه‌هاي جديد مين‌ها غيرفلزي هستند)، سيستم راداري، ابزارهاي تغيير ميدان مغناطيسي محيطي استفاده شوند. دانشمندان بيشتر و بيشتر روي اين سنسورها كار مي‌كنند تا ايمن‌تر و دقيق‌تر باشند.

 

 

غبار و گاز: تصويربرداري از عالم

 

از زماني كه تلسكوپ‌ها با اپتيك‌هاي دوچشمي به مدارگرد‌هاي ماهواره‌اي رسيدند، درك ما هم از عالم بسيار گسترش يافته‌ است. علت آنهم فواصل و بخش‌هاي ديگر طيف الكترومغناطيس از اجرام و ذرات پخش‌شده در عالم و پيشرفت فناوري است.

دو تصوير زير از يك جسم، ابر گازي و غبار فضايي بنام سحابي (ابر) هستند. تصوير سمت چپ در نور مرئي است و سمت راست، فروسرخ نزديك (كمي شدت نور آن در بازسازي تصوير دست‌كاري مي‌شود).

 

 

تصوير نور مرئي اطلاعات زيادي از سحابي به ما مي‌دهد، ولي گوشه سمت راست فروسرخ، تعدادي ستاره هستند كه در نور مرئي ديده نمي‌شوند. علت آن غبار ميان ستاره‌اي ست كه در نور مرئي مانع رسيدن نورشان به ما مي‌شود، ولي در فروسرخ نزديك موج دريافتي اين ستاره‌ها را نمايان مي‌كند. تصاوير فروسرخ جزيياتي را درباره‌ي اجرام فضايي در اختيار ما قرار مي‌دهد. علت آنهم غبار و گازي ست كه در نور مرئي مانع از ديدن آن‌ها مي‌شود و در سرتاسر فضا پخش شده است و جاهايي چگالي آن بسيار كم است كه اصطلاحاً به فضاي خالي ناميده مي‌شود.

 

 

 دو كوتوله كانديداي قهوه‌اي.

 

 

بعلاوه، براي شناخت بيشتر اجرامي تاكنون مي‌شناختيم، وقتي از نور مرئي استفاده مي‌كنيم متوجه مي‌شويم، بسياري از اجرام نامرئي هستند، و يا در اين حيطه هم تابش دارند. مثلاً كوتوله‌هاي قهوه‌اي اجرامي كه فعلاً تخيلي هستند،‌بايد بين ستاره‌هاي معمولي و غول‌هاي گازي شبيه مشتري باشند. اين اجرام در نور مرئي تابش ندارند ولي فروسرخ گسيل مي‌كنند كه باعث آشكارسازي‌شان مي‌شود.


 

 

1391/2/17لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2383
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2383