چند عکس زیبا از کره جنوبی

دریافت
حجم: 35.5 مگابایت
توضیحات: چند عکس زیبا از کره جنوبی

سلاح های لیزری چگونه کار می کنند؟

جنگ ها به طور مداوم در حال تحول اند. هواپیماهای بدون سرنشین مسلح، پوشش های نظامی برای افزایش قدرت، جنبش و استقامت بدن و حالا لیزرهایی که بر روی هواپیماهای جنگی و کشتی ها مستقر می شوند از جمله تحولات جدید در این عرصه اند.

با ورود لیزر (متأسفانه) یک انقلاب تکنولوژیکی در حال آمیخته شدن با جنگ ها است. استفاده از لیزر در جنگ ها به این معنی است که با تکیه بر سرعت و شدت نور انسان ها کشته می شوند و ابزار و دستگاه ها از کار انداخته می شوند. چند دهه است که کشورهایی وعده استفاده از لیزر در جنگ ها را داده اند و حالا پس از شروع های اشتباه در نهایت لیزر به عنوان سلاح وارد نیروهای نظامی شده است. به این ترتیب جنگ ها دیگر هرگز مثل گذشته نخواهند بود.

ارتش آمریکا درصدد است از لیزرها به شکل سلاح در هواپیماها استفاده کند و آنها را برای ساقط کردن موشک ها و همچنین غیر فعال کردن ساختارهای کلیدی دشمن، مانند وسایل نقلیه و زیرساخت های ارتباطی به کار برد.

به تازگی توپی لیزری نیز به وسیله نیروی دریایی بریتانیا درست شده که می تواند کشتی ها را از موشک ها و سربازان را از آتش خمپاره محافظت کند.

نیروی دریایی آمریکا هم سلاح مشابهی را برای منفجر کردن هواپیماهای بدون سرنشین و قایق ها در خلیج فارس بر روی کشتی هایش قرار داده است و قرار است کل ناوگانش را با آن تجهیز کند.

دانشمندان چینی نیز سلاحی لیزری درست کرده اند که می تواند هواپیماهای بدون سرنشین را ساقط کند.

در گذشته، لیزرها بیش از حد بزرگ بودند و نمی شد از آنها برای این گونه اهداف استفاده کرد اما امروزه سیستم های لیزری مدام در حال کوچک شدن اند. در واقع، آنها به زودی به اندازه ای کوچک می شوند که در یک هواپیمای بدون سرنشین نیز جا می شوند.

حالا این پرسش پیش می آید که پرتو لیزر چیست و نیروهای نظامی چگونه می خواهند از آن استفاده کند؟ لیزر مخفف «تقویت نور از طریق گسیل القایی تابش» است. لیزرها با برانگیختن اتم ها، مولکول ها یا یون ها در گازهای با ضخامت متوسط، مواد شیمیایی، الیاف، یا دیودها کار می کنند -تا این که این مواد نور را دقیقاً در همان طول موج مورد نظر خارج کنند.

این نور سپس به وسیله یک تشدید کننده به یک پرتو باریک هدایت می شود و سپس به یک هدف هدایت می شود.

به عبارت ساده پرتو لیزر یک اشعه متمرکز نور است که به وسیله یک ماده خاص به نام وسیله لیزری (شیشه  خاص، کریستال یا گاز) خارج می شود. این اشعه باید به قدر کافی قوی باشد تا باعث ایجاد آسیب شود بنابراین لازم است که تقویت شود.

این تقویت با جلو و عقب کردن وسیله لیزری بین مجموعه ای از آینه ها (یا دیگر سطوح بازتابنده) انجام می شود. هر عبور، مواد لیزری را بیشتر برانگیخته می کند و باعث می شود نور بیشتری تابیده شود و در نتیجه قدرت پرتو افزایش می یابد. در نهایت پرتو، بیشتر متمرکز می شود و از میان مجموعه ای از لنزها آزاد می شود و باعث وارد آمدن آسیب می شود.

در اصل لیزرها که پرتوهای باریک نور متمرکز اند با داغ کردن هدف به آن آسیب می زنند. آنها می توانند از طریق سوزاندن، سوراخ هایی را در پوسته هواپیما، بدنه قایق های کوچک و یا بدن انسان ایجاد کنند. می توانند گلوله های توپ را در میان هوا داغ کنند و باعث شوند منفجر شوند و یا ظروف نگهداری سوخت را مشتعل کنند.

اولین لیزر در سال 1960به وسیله تئودور میمن (Theodore Maiman) در آزمایشگاه تحقیقات هیوز کالیفرنیا تشریح شد اما بیش از 50 سال زمان برد تا با غلبه بر موانع متعدد این فناوری به سلاح های عملیاتی میدان جنگ تبدیل شود.

در اواخر سال 2015 لاکهید مارتین (یک شرکت هوافضا، دفاعی، امنیتی و فن آوری های پیشرفته آمریکایی) اعلام کرد که راه های قرار دادن لیزر بر روی جنگنده F-35  بررسی شده است و همچنین در نظر است لیزر در هواپیماهای پشتیبانی  AC-130 و بمب افکن های B-1 و  B-2 نیز کار گذاشته شوند.

به مدد داستان های علمی- تخیلی، سلاح های لیزری در قریب به یک صد سال گذشته در اذهان عمومی جا باز کرده اند. در دهه 1930 میلادی یعنی دهه ها قبل از این که روش های کار با لیزر ابداع شود، در کمیک های باک راجرز و فلش گوردون و سریال ها، لیزرها به صورت سلاح مورد استفاده قرار می گرفتند.

البته لیزرهای داستان های علمی- تخیلی ای مانند جنگ ستارگان به طور کامل با واقعیت تفاوت دارند. لیزرهای جنگ ستارگان در رنگ های روشن از میان هوا به پرواز در می آیند و سر و صدایی هم ایجاد می کنند. درواقع تیرهای انرژی آنها به قدری آهسته حرکت می کند که شما می توانید آنها را در حال حرکت ببینید در حالی که واقعیت خیلی با اینها متفاوت است.

 

قدرت سلاح های لیزری چه قدر است؟

میزان آسیبی که به وسیله اشعه لیزر ایجاد می شود بستگی به قدرت یک سیستم لیزری دارد و می تواند بیشتر تنظیم شود.

بنابراین بسته به قدرت یک سیستم لیزری ممکن است هیچ گونه آسیب مستقیمی ایجاد نشود و یا پرتو به قدری قدرتمند شود که آبکاری فلزات را ذوب کند و وسایل نقلیه و موشک ها را غیر فعال کند.

قدرت یک لیزر، مانند قدرت یک بمب هواپیما با کیلوگرم یا پوند بیان نمی شود. لیزرهای نظامی به خاطر نیروی الکتریکی ای که مصرف می کنند به کیلووات و در نهایت مگاوات درجه بندی می شوند.

اندازه گیری میزان صدمه ای که یک گلوله توپ 155 میلیمتری و یا بمب 227 کیلوگرمی وارد می کند نسبتاً آسان است. اینها هر دو مهماتی هستند که وقتی مواد شیمیایی داخل آنها منفجر می شود مقدار عظیمی انرژی آزاد می کنند اما حتی حالا که تبدیل لیزرها به سلاح در حال تبدیل شدن به واقعیت است، به سختی کسی می داند که آنها واقعاً چگونه کار می کنند و چه نوع آسیبی وارد می کنند.

چندین نوع لیزر وجود دارد که در همه چیز از دی وی دی پلیر بلو- ری (Blu-Ray DVD player)  گرفته تا سلاح های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد.

چنان که گفتیم بر خلاف داستان ها و بازی های ویدئویی و فیلم ها، لیزرها وقتی از میان هوا عبور می کنند سر و صدا راه نمی اندازند. آنها می توانند نامرئی باشند، مگر اینکه از میان دود یا مه و ... حرکت کنند. کسی که زیر آتش سلاح لیزری است ممکن نیست بفهمد که مورد حمله واقع شده تا این که سوراخ هایی شروع به ظاهر شدن در مواد می کند، مواد خیلی داغ می شوند و مهمات منفجر می شوند.

لیزرها سریع هم هستند: آنها با سرعت نور حرکت می کنند.

هنگامی که لیزر به هدف برخورد می کند، با داغ کردن هدف، سریع و با میزان زیادی از انرژی به هدف آسیب می رساند. یک لیزر بدنه کشتی ها، پوسته هواپیماها و پوست انسان را هنگام عبور از مسیرش می سوزاند. این داغ شدن سریع باعث می شود مخازن سوخت آتش بگیرند یا منفجر شوند، موتورها بسوزند، مواد منفجره مهمات منفجر شوند و حتی بدتر از اینها.

لیزرها پوسته هواپیما و هواپیماهای بدون سرنشین در حال پرواز را می سوزانند و باعث می شوند آنها از نظر ایرودینامیک ناپایدار شوند و ناگهان از آسمان به زمین بیفتند.

همه اینها بدان معنی است که لیزرها می توانند به کار سلاح های سنتی مانند تفنگ خاتمه دهند. لیزر می تواند مواد منفجره داخل یک گلوله توپ را داغ کند و آن را ساقط کند و باعث می شود این گلوله در میان هوا منفجر شود کاری که قبلاً غیر ممکن به نظر می رسید زیرا گلوله های توپ خیلی سریع حرکت می کنند.

نیروی دریایی ایالات متحده در نظر دارد از لیزر مخصوص کشتی هایش برای به اصطلاح «کشتن نرم» قایق های کوچک استفاده کند، به این ترتیب که موتورهای آنها را بسوزاند تا به شکل قایق های مرده در آب رها شوند. (و در صورتی که این ترفند کارگر نیفتد مهمات آن را منفجر می کند.)

راه های نرم دیگر برای «کشتن نرم» شامل خراب کردن موتور یک ماشین یا کامیون، مجبور به متوقف کردن آن، یا هدف قرار دادن دقیق حسگرهای روی کشتی ها و هواپیماها و کور کردن آنها برای حمله با استفاده از لیزر است.

 

چه محدودیت ها و روش های مقابله ای با لیزرها وجود دارد؟

لیزرها محدودیت هایی هم دارند و این محدودیت در توانایی تولید نیرو برایشان است.

همچنین مولکول های هوا و ذرات داخل آن مانند مولکول های آب، گرد و غبار و دود، نور لیزر را پراکنده و جذب می کنند و در نتیجه سلاح لیزری قدرتش را از دست می دهد. لیزر مادون قرمز نیمی از قدرتش را در یک روز صاف و در مسافت 2.5 مایلی (4 کیلومتری) و در مسافت کمتر از 1.6 کیلومتر در روز گرم و مرطوب از دست می دهد.

به عبارت دیگر، یک پرتو 30 کیلوواتی در فاصله 100 فوتی (30 متری) ممکن است مانند یک پرتو 15 کیلوواتی در 4 کیلومتر باشد. چنان که گفتیم قوی تر شدن لیزر، آسیب بیشتری را با عبور از فاصله طولانی تری ایجاد کند.

همه اینها بدان معنی است که یک لیزر قدرتش را در هر سانتی متر از حرکت اش از دست می دهد. همچنین بدان معنی است که هر کسی که می خواهد از آسیب لیزر در امان باشد، مه، باران، یا ابرها را ترجیح می دهد. با شروع آتش سوزی همراه با دود، یا پر شدن هوا با ذرات ریز از قدرت لیزرها کاسته می شود.

تقلیل دهنده دیگر برای لیزرها این است که آنها مقادیر عظیمی حرارت تولید می کنند. بدون یک سیستم خنک کننده خوب، لیزرها بین شلیک ها نیاز به خنک کردن دارند. کشتی ها و یا هواپیماها برای خنک کردن مشکل کمتری دارند، اما این موضوع می تواند در وسایل نقلیه زمینی مشکل ساز باشد و مانعی عمده در برابر سلاح های لیزری دستی باشد.

در حالی که ذرات داخل هوا دفاع فعالی در برابر لیزرها هستند، یک پدافند غیرعامل هم می تواند با استفاده از آینه های منحرف کننده لیزر یا فیلمی با یک سطح آینه ای که بر روی هدف کشیده می شود، باعث انحراف لیزر شود. بر خلاف زره های معمولی، که بر یک لایه ضخیم فولاد یا کامپوزیت استوارند، سطح آینه مانند در مقابل لیزر بسیار بهتر کار می کند.

سطوح آینه ای شده انرژی لیزر را منعکس و از جذب آن روی سطح هدف جلوگیری می کند. این که سطح آینه شده چقدر جذب می کند بستگی به نوع لیزر دارد. در این شرایط یک لیزر مادون قرمز 96 درصد انرژی اش منعکس می شود، در حالی که بیش از نیمی از انرژی لیزر فرابنفش دریافت می شود.

لیزرها در حال حاضر به سلاح های کوتاه برد عمدتاً دفاعی محدود شده اند. لیزرها بر روی جنگنده ها احتمال زیادی دارد که برای ساقط کردن موشک های هوا به هوا یا زدن اهداف روی زمین به کار بروند. مثل همان سلاح های معمولی ای که در هواپیماها استفاده می شوند.

لیزرهای روی کشتی های نیروی دریایی برای دفاع در برابر موشک ها، هواپیماها و کشتی ها استفاده می شوند. لیزرهای ارتش به احتمال زیاد برای ساقط کردن موشک ها، هواپیماها، هواپیماهای بدون سرنشین، گلوله های توپ و موشک های دشمن به کار می روند.

لیزرها ممکن است هرگز به طور کامل جایگزین سلاح های دیگر نشود. وجود توافقات بین المللی بدین معنا است که آنها نمی توانند برای اهداف انسانی استفاده شوند. با این حال، هر موقع وقتش فرابرسد در عمل می توانند برای هدف قرار دادن هر چیز دیگری به کار روند. این جنگ، جنگ با سرعت نور است.

http://www.020.ir

 

منابع:

https://www.yahoo.com/news/military-revolutionized-laser-weaponry-150336591.html

http://www.ibtimes.co.uk/anti-missile-laser-cannon-being-developed-british-armed-forces-1581856?utm_source=yahoo&utm_medium=referral&utm_campaign=rss&utm_content=%2Frss%2Fyahoous%2Fnews&yptr=yahoo

http://www.marketwatch.com/story/the-us-military-will-soon-be-using-lasers-to-shoot-down-missiles-2016-09-20?siteid=yhoof2&yptr=yahoo

اسلاید برای پاورپینت

دریافت
حجم: 499 کیلوبایت

اسلایدی زیبا برای پاور پینت

دریافت
حجم: 503 کیلوبایت

اسلایدی قهوه ای برای پاورپینت

دریافت
حجم: 235 کیلوبایت

تلاوت بسیار زیبا از استاد عبدالباسط محمد عبدالصمد

دریافت
مدت زمان: 30 ثانیه 

تلاوت زیبایی از استاد عبدالباسط محمد عبدالصمد

تلاوت زیبای إِنَّ هَذَا الْقُرْآنَ ... از سوره اسرا توسط استاد عبدالباسط

دریافت
مدت زمان: 41 ثانیه 

 آیه:  إِنَّ هَذَا الْقُرْآنَ یَهْدِی لِلَّتِی هِیَ أَقْوَمُ وَیُبَشِّرُ الْمُؤْمِنِینَ الَّذِینَ یَعْمَلُونَ الصَّالِحَاتِ أَنَّ لَهُمْ أَجْرًا کَبِیرًا ﴿۹﴾

ترجمه: قطعا این قرآن به استوارترین راه ، هدایت می کند و به مومنانی که کارهای

 شایسته انجام می دهند ، بشارت می دهد که برایشان پاداش بزرگی است.

لیزر چیست و چگونه کار می کند؟

لیزر چیست؟

لیزر‌ها تفاوت بسیاری با نور معمولی دارند. برای درک بهتر این تفاوت، فقط امواج آبی که در وان حمام تشکیل می‌شوند با امواج بزرگ دریا مقایسه کنید. اگر دقت کرده باشید، می‌توانید با حرکت دست خود به سمت جلو و عقب، امواج نسبتا بزرگی در وان حمام تشکیل بدهید که هر‌چه این کار را بیشتر ادامه بدهید، امواج بزرگ‌تر و قوی‌تر می‌شوند. اگر می‌توانستید شبیه این کار را در یک اقیانوس انجام دهید، مسلما بعد از چند میلیون بار تکرار، امواج بسیار بزرگ و پرقدرتی توسط دست شما تشکیل می‌شوند. یک لیزر، کاری مشابه همین را با امواج نور انجام می‌دهد. فرایند تقویت نور در یک لیزر، با نور بسیار ضعیف شروع می‌شود و آنقدر انرژی به موج نور اضافه می‌شود تا در نهایت یک موج نور متمرکز و قوی داشته باشیم.

ویژگی‌ها‌ی نور لیزر 

• لامپ‌ها یا منابع نور معمولی دیگر، نور سفید دارند که ترکیبی از تمام فرکانس‌ها‌ی مرئی نور است. اما لیزر‌ها پهنای فرکانسی بسیار باریکی دارند و در شرایط ایده‌آل، تک‌فرکانس هستند. برای مثال ممکن است لیزر‌های قرمز، سبز یا آبی را دیده باشید و حتی لیزر‌ها‌ی مادون قرمز یا فرابنفش. بنابر‌این هرچه پهنا‌ی فرکانس لیزر باریک‌تر باشد، لیزر بازده بیش‌تری خواهد داشت.
• اگر دقت کرده باشید یا از این پس دقت کنید، می‌توانید بینید که لامپ‌ها و منابع نور معمولی، نور را در همه‌ی جهت‌ها پخش می‌کنند. برخلاف منابع نور دیگر، لیزر‌ها یک باریکه‌ی نوری بسیار نازک و کم‌پهنا گسیل می‌کنند که این مسئله باعث تمرکز انرژی تمام پرتو‌‌ها‌ی نور در یک نقطه‌ی کوچک می‌شود.
• نور‌ها‌ی معمولی، شامل پرتو‌ها‌ی غیر هم‌فازی هستند که هر کدام از آن‌ها با فاز خاصی نوسان می‌کند و هیچ نظم مشخصی بین تمامی آن‌ها نیست. درحالی‌که پرتو‌ها‌ی نوری تشکیل‌دهنده‌ی نور لیزر همگی فاز یکسانی دارند؛ به این معنا که همه باهم به مقدار بیشینه و کمینه می‌رسند.  می‌توانید یک نور معمولی را مثل جمعیتی که در یک پیاده‌رو به‌طور نامنظم در حال حرکت هستند تصور کنید که به هم برخورد می‌کنند یا روی زمین می‌افتند یا هر بی‌نظمی دیگری در حرکت آن‌ها دیده می‌شود. در مقابل، نور لیزر را دسته‌ای از سرباز‌ها‌ی ارتش تصور کنید که با نظم بسیار در حال رژه رفتن هستند.

این سه ویژگی، باعث می‌شود که لیزر‌ها از دیگر نور ها متمایز شوند.

برای ساخت یک لیزر به چه چیزهایی احتیاج داریم؟

۱. فضایی که از اتم‌ها‌ی یک ماده پر شده باشد: این ماده می‌تواند گاز، مایع یا جامد باشد و به نام ماده فعال لیزر شناخته می‌شود. بسته به حالت ماده فعال می‌توانیم لیزر‌ها‌ی گازی یا لیزر‌های جامد داشته باشیم. ویژگی مهم ماده فعال، قابلیت برانگیخته شدن آن است.

۲. سیستمی لازم داریم که با آن بتوانیم ماده‌ی محیط فعال را برانگیخته کنیم. منظور از برانگیخته کردن این است که با انرژی دادن به الکترون‌ها‌ی اتم‌ها، آن‌ها را از حالت پایه‌ی انرژی یعنی کم‌ترین انرژی به حالت برانگیخته منتقل کنیم. 

برای ایجاد یک لیزر قرمز معمولی، می‌توان از یاقوت به‌عنوان ماده‌ی فعال لیزر استفاده کرد. در تصویر پایین، ماده‌ی فعال با رنگ قرمز نشان داده شده است. سیم‌ها‌ی زیگزاگ زردرنگ به دور آن پیچیده شده است و جربان آن مانند لامپ‌ها‌ی فلش، دائما قطع و وصل می‌شود.

چگونه یک هسته‌ی کریستال و محفظه‌ی سیمی لیزر را می‌سازند؟

۱. یک منبع ولتاژ قوی، جریان برق را دائما قطع و مجددا وصل می‌کند.

۲. هر بار که جریان وصل می‌شود، انرژی زیادی به کریستال یاقوت منتقل می‌شود. این انرژی به‌صورت فوتون به ماده فعال منتقل می‌شود.

۳. اتم‌ها‌ی کریستال یاقوت که در شکل بالا با دایره‌های سبزرنگ نشان داده شده‌اند، انرژی پمپ‌شده را جذب می‌کنند. در این هنگام، الکترون‌ها‌ی ظرفیت این اتم‌ها به حالت انرژی بالاتر منتقل می‌شوند. پس از گذشت چند میلی‌ثانیه، الکترون‌ها به حالت انرژی اولیه‌ی خود یا در اصطلاح به حالت پایه‌ی خود بازمی‌گردند و یک فوتون نور گسیل می‌کنند که در شکل با دایره‌ها‌ی آبی نشان داده شده‌ است. به این فرایند، مرحله‌ی گسیل خود‌به‌خودی گفته می‌شود.

۴. فوتون‌ها‌ی گسیل‌شده از الکترون‌ها، در ماده‌ی فعال با سرعت نورحرکت رفت و برگشت انجام می‌دهند.

۵. گاهی اتفاق می‌افتد که یکی از فوتون‌ها به یکی از الکترون‌ها‌ی برانگیخته برخورد می‌کند و باعث می‌شود که الکترون به حالت پایه‌ی خود بازگردد. در این صورت، پس از این فرایند، علاوه بر اینکه فوتون اولیه هنوز هم موجود است، فوتون دیگری نیز گسیل می‌شود که در اصطلاح به این فرایند گسیل القایی گفته می‌شود. اکنون، یک فوتون نور باعث تولید فوتون نوری دیگری شده است؛ یعنی نور تقویت شده (Light Amplification) که فرایند گسیل القایی (StimulatedEmission of Radiation) باعث آن شده است. در اینجا اگر حروف پررنگ را به هم بچسبانیم، کلمه‌ی LASER ساخته خواهد شد. در واقع نام لیزر دقیقا از نحوه‌ی کار آن گرفته شده است.

۶. در ابتدا و انتها‌ی محیط لیزر، آینه‌هایی قرار دارند که فوتون‌ها‌ی تولیدشده را دائما بازتاب می‌کنند. بنابراین فوتون‌ها به‌صورت پیوسته در محیط لیزر در رفت و آمد هستند.

۷. یکی از آینه‌ها‌ی به‌کاررفته در محیط لیزر، قسمتی از فوتون‌ها را بازتاب می‌کند و اجازه می‌دهد که بخشی از فوتون‌ها از محیط لیزر بیرون بروند.

۸. فوتون‌ها‌ی بیرون‌آمده از محیط لیزر، همان پرتو‌ها‌ی لیزری پر‌انرژی هستند که اکنون می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

گسیل خود‌به‌خودی

بیایید با حرف R لیزر یعنی تابش آغاز کنیم. تابش‌ها‌ی لیزری هیچ ارتباطی به تابش‌ها‌ی هسته‌ای و رادیو‌اکتیو ندارند. لیزر‌ها، تابش‌ها‌ی معمولی مانند تابش‌های رادیویی، اشعه‌ی X، مادون قرمز و فرابنفش تولید می‌کنند. با اینکه این تابش‌ها هم توسط اتم‌ها تولید می‌شوند، فرایند آن کاملا متفاوت است و با جا‌به‌جا شدن دائمی الکترون‌ها در یک ماده ایجاد می‌شود. الکترون‌ها همیشه در پایین‌ترین انرژی یعنی اولین پله‌ی نردبان نشسته‌اند و منتظر هستند تا از بیرون، انرژی دریافت کنند. اگر انرژی لازم برای رفتن به پله‌ی بعدی را دریافت کنند، بی درنگ به پله‌ی بعدی، یعنی تراز برانگیخته خواهند رفت. اما بودن در این تراز یا پله چندان طول نمی‌کشد؛ چرا که الکترون‌ها علاقه‌ی بیشتری به بودن در حالت پایه‌ی خود دارند. برای بازگشتن به حالت پایه، انرژی گرفته‌شده باید پس داده شود که الکترون این انرژی را با تابش یک فوتون از دست می‌دهد. به این فرایند، گسیل خود‌به‌خودی الکترون گفته می‌شود؛ چرا که اتم به خودی خود تابش می‌کند.

از لامپ‌های معمولی تا شمع‌ها، همه با سازوکار گسیل خود‌به‌خودی نور تابش می‌کنند

گسیل القایی

معمولا یک دسته از اتم‌ها، تعداد الکترون‌ها‌ی بیش‌تری در حالت پایه نسبت به حالت برانگیخته دارند که به همین دلیل مواد مختلف معمولا به‌صورت خود‌به‌خودی تابش نمی‌کنند. اما اگر با استفاده از روش‌ها‌ی خاص پمپ انرژی به آن‌ها انرژی بدهیم و الکترون‌ها را برانگیخته کنیم چطور؟ در این صورت، جمعیت تراز برانگیخته از جمعیت تراز پایه بیش‌تر می‌شود، بنابر‌این الکترون‌ها‌ی زیادی آماده‌ی تابش کردن هستند. به این وضعیت، وارونی جمعیت گفته می‌شود؛ چرا که اتم‌ها نسبت به حالت معمول خود دچار وارونگی در جمعیت تراز‌ها شده‌اند. اکنون فرض کنید بتوانیم در حدی به انرژی دادن ادامه بدهیم که جمعیت برانگیخته نتوانند سریعا به تراز پایه برگردند و برای مدت نسبتا طولانی در تراز برانگیخته بمانند.

در این صورت به‌اصطلاح یک تراز متا استیبل درست کرده‌ایم. در این هنگام اگر فوتونی با انرژی دقیقا برابر با انرژی بین دو تراز پایه و برانگیخته را به محیط ماده فعال لیزر بتابانیم، این فوتون با برخورد به یکی از الکترون‌ها‌ی برانگیخته، آن را به حالت پایه برمی‌گرداند. این در حالی است که در پایان، فوتون تابش‌شده هنوز باقی است و الکترون بازگشته نیز فوتونی با همان انرژی فوتون قبلی تابش می‌کند. به این فرایند، گسیل القایی گفته می‌شود. هر کدام از دو فوتون تولیدشده می‌تواند الکترون‌ها‌ی برانگیخته‌ی دیگری را به حالت پایه برگرداند. در اصطلاح نور را تقویت می‌کنیم یعنی یک فوتون به سمت ماده فعال تابش کردیم و دو فوتون دریافت کردیم. در پایان، انبوهی از فوتون‌ها با فرکانس یکسان تولید می‌شود که باریکه‌ی پر‌انرژی تک فرکانس و همدوس لیزری را تشکیل می‌دهد.

اگر طرز کار لیزر‌ها به گونه ای که توضیح دادیم باشد، پس چرا تک رنگ و تک فرکانس هستند و چرا نور همدوس ایجاد می‌کنند؟

پاسخ سؤالات بالا به مفهوم انرژی برمی‌گردد. انرژی از بسته‌ها‌ی کوچکی به نام کوانتوم تشکیل شده است. این بسته‌ها‌ی انرژی بیشتر شبیه به پول هستند. برای مثال، پولی که شما در جیبتان دارید، مضرب صحیحی از واحد پول شما است که می‌تواند دلار، ریال، سنت یا هر واحدپول دیگری باشد. شما نمی‌توانید یک دهم سنت یا یک بیستم ریال پول داشته باشید. شبیه به این موضوع را برای انرژی در داخل اتم‌ها هم داریم.

دقیقا شبیه به پله‌ها‌ی یک نردبان، حالت‌ها‌ی انرژی هم مقادیر مشخص و ثابتی دارند که بین آن‌ها فاصله وجود دارد. شما فقط می‌توانید پای خود را روی هر کدام از پله‌ها‌ی نردبان بگذارید و بین پله‌ها نمی‌توانید. الکترون‌ها در یک اتم همین شرایط را دارند و فقط می‌توانند حالت‌های انرژی مجاز را اشغال کنند و نمی‌توانند انرژی بین دو حالت را داشته باشند. برای بردن الکترون از یک حالت انرژی به حالت بالاتر آن، باید یک کوانتوم انرژی برابر با اختلاف انرژی دو حالت را به الکترون داد تا بتواند به حالت بالا‌تر برود. در غیر این صورت اگر انرژی داده‌شده به الکترون کمتر یا حتی بیشتر از اختلاف انرژی بین دو حالت باشد، الکترون سر جای خود باقی می‌ماند. زمانی که الکترون‌ها از حالت برانگیخته به حالت انرژی قبلی خود باز گردند، فوتونی با انرژی دقیقا برابر با اختلاف انرژی دو تراز گسیل می‌کنند و این انرژی ثابت و دقیق باعث می‌شود که لیزر در یک فرکانس خاص کار کند و بنابر این یک رنگ خاص که متناظر با فرکانس نور گسیلی است، قابل مشاهده است. فرایند گسیل القایی در یک لیزر باعث ایجاد انبوهی از فوتون‌های هم‌فرکانس، هم‌فاز یا در اصطلاح همدوس و پر‌انرژی می‌شود که می‌توان از آن‌ها بهره‌ی فراوان برد.

گرانش چیست؟

یگ بنگ: گرانش یا جاذبه نیرویی است که دو جسم را به سوی یکدیگر میکشد، نیرویی که سبب سقوط سیب به سمت زمین و حرکت سیارات به دور خورشید می شود. هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، کشش گرانشی نیرومندتری را اعمال میکند.

نیروی بنیادین

گرانش یکی از چهار نیروی بنیادین، همراه با نیروهای الکترومغناطیسی، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف است. گرانش نیرویی است که سبب می شود اشیاء دارای وزن باشند. هنگامی که شما خودتان را وزن میکنید، ترازو به شما مقدار گرانشی که زمین بر روی بدن شما اعمال میکند را میدهد. فرمول محاسبه وزن عبارت است از: حاصلضرب جرم در گرانش (W=m*g). بر روی زمین، شتاب گرانش یک مقدار ثابت و برابر با ۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه است.

از دیدگاه تاریخی، فیلسوف هایی مانند ارسطو تصور میکردند که اجسام سنگین تر با سرعت بیشتری به سمت زمین حرکت میکنند. ولی آزمایشهای بعدی نشان داد که این طور نیست! علت سقوط دیرتر پَر نسبت به توپ بولینگ، مقاومت هوا است که در جهت مخالف شتاب گرانش عمل میکند. آیزاک نیوتن نظریه گرانش خود را در دهه ۱۶۸۰ توسعه داد. او متوجه شد که گرانش در تمام مواد عمل میکند و تابعی از جرم و فاصله آنهاست. نیرویی که هر جسمی را به سوی جسم دیگر میکشد با جرم آن دو رابطه مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. معادله گرانش نیوتن به صورت زیر بیان میشود:
Fg = G (m1 ∙ m2) / r²
Fg: نیروی گرانشی است
m1 و m2: جرم دو جسم
r: فاصله بین دو جسم
G: ثابت گرانش جهانی

معادلات نیوتن، به خوبی رفتار سیارات را در سیستمهای خورشیدی پیش بینی میکنند.

نظریه نسبیت

نیوتن نظریه خود را درباره ی گرانش در سال ۱۶۸۷ منتشر کرد؛ این نظریه تا سال ۱۹۱۵ -که اینشتین نظریه معروف نسبیت عام خود را منتشر کرد- بهترین توضیح حاکم بود. در نظریه اینشتین گرانش نیرو نیست، بلکه، نتیجه منطقی این واقعیت است که ماده باعث پیچ و تاب خوردن فضا-زمان میشود. یکی از پیش بینی های نظریه نسبیت عام این است که نور در اطراف اجسام بسیار بزرگ –مانند سیاهچاله ها و کهکشانها- خم میشود.

حقایق سرگرم کننده

• گرانش در ماه قمر زمین حدود ۱۶ درصد و در مریخ حدود ۳۸ درصد گرانش ِ زمین است، در حالی که مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی، دارای گرانشی ۲٫۵ برابر گرانش زمین است.

• هر چند هیچکس گرانش را “کشف نکرد”، داستانی در این مورد است که گالیله، ستاره شناس معروف نخستین آزمایشات مربوط با گرانش را با انداختن توپ هایی از بالای برج پیزا انجام داد تا چگونگی سرعت سقوط آنها را مشاهده کند.

• آیزاک نیوتن فقط ۲۳ سال داشت زمانی که متوجه یک سیب در حال سقوط در باغ خود شد و شروع به کشف رمز و راز گرانش کرد (این موضوع که سیب بر روی سر او سقوط کرد احتمالا افسانه ای بیش نیست).

• یکی از آزمایشات اولیه نظریه نسبیت اینشتین درباره خم شدن نور ستارگان در نزدیکی خورشید، در خورشیدگرفتگی ۲۹ می سال ۱۹۱۹ انجام شد.

• سیاهچاله ها، ستاره های عظیم فروپاشیده با گرانش قوی هستند که حتی نور هم نمیتواند از آنها بگریزد.

• نظریه نسبیت عام که برای اجرام بزرگ مقیاس کاربرد دارد با مکانیک کوانتوم- قوانین عجیب و غریب حاکم بر رفتار ذرات بسیار کوچکی همانند فوتونها و الکترونها که کیهان را میسازند- در تضاد است.

منبع: Livescience.com