cpu
چرا در افزایش سرعت پردازشگر (CPU) با محدودیت مواجه هستیم؟
شهریور ۶, ۱۳۹۴
glow in the dark watchface
شب نماها چگونه کار می کنند؟
شهریور ۸, ۱۳۹۴
glass_sheet

[iconbox title=”درحال ویرایش!” title_align=”center” content_align=”center” title_color=”#dd3333″ align=”center” type=”vector” icon=”momizat-icon-pencil2″ icon_align_to=”box” size=”24″ icon_color=”#dd3333″ icon_color_hover=”#dd9933″ ]این مطلب هنوز ویرایش نهایی نشده است! لطفا شکیبا باشید.[/iconbox]

[divide style=”dots” width=”short” color=”#81d742″]

شیشه آن قدر برای ما آشنا  و معمولی شده است که آن را چیز بدیهی و اثبات شده می انگاریم .!  اما آیا تا حالا از خودتان پرسیده اید که چه چیزی شیشه را شفاف می سازد ؟ چرا ما از میان شیشه ی پنجره می توانیم آنطرف را ببینیم اما از قاب چوبی یا فلزی پنجره نمی توانیم ؟

شما شاید ملاحظه کرده باشید که اکثر مایعات و گاز ها شفاف هستند ، آب ، روغن مایع ، مواد پاک کننده مایع ، الکل ، هوا ، گاز طبیعی ، و … همگی شفاف هستند . این به علت اختلاف بنیادی میان جامدات و مایعات و گاز هاست .

هنگامی که یک ماده در حالت جامد است ، معمولاً  ملکول های آن ها کاملاً به یکدیگر وابسته هستند . قدرت پیوند بین آن ها ، سختی ماده را تعیین می کند . وقتی جسم جامدی از حالت جامد شروع به مایع شدن می کند ، قدرت پیوند بین مولکولی آ ن ها کم شده و مولکول ها به طور تصادفی خود را در حالت جدید تنظیم می کنند . اگر ما این کار تبدیل را ادامه دهیم تا ماده به گاز تبدیل شود ، خواهیم دید که پیوند بین ملکولی آن و رابطه ی مولکولها با هم به طور کاملاً تصادفی بر قرار می گردد. این تغییر پیوند ها از منظم به تصادفی ، علت اولیه برای عبور نور از میان مایعات و گاز هاست . درست مانند آجرهایی که به طور منظم روی هم چیده شده اند ، مولکول های منظم جامدات نیز برای نور نفوذ ناپذیر هستند.

glass_transparent

 وابسته به نوع ماده ، امواج نوری بازتاب و یا شکسته و یا جذب می شوند و یا اینکه ترکیبی از هر سه حالت برای آ نها اتفاق می افتد . اما وقتی ماده از حالت جامد به حالت مایع یا گاز در می آید مولکول ها دیگر به طور منظم کنار هم چیده نمی شوند و در میان آن ها فاصله یا سوراخ هایی ایجاد می شود که سبب عبور قسمتی از نور از میان آن ها می گردد . ( اجازه عبور بخشی از نور را می دهد. )

هر چه چینش اتفاقی مولکول ها بیشتر شود اجازه عبور نور بیشتری  داده می شود .

تغییر دیگری نیز در مقیاس اتمی رخ می دهد ، اتمهایی که با همدیگر تشکیل یک مولکول خاص را داده اند ، دارای الکترون هستند و معمولاً مقدار زیادی نیز الکترون وجود دارد . هنگامی که فوتون ها با این الکترون ها برخورد می کنند ، یکی از حالات زیر اتفاق می افتد :

  • یک الکترون انرژی فوتون را جذب کرده و آن را تبدیل می کند. (معمولاً به گرما )
  • یک الکترون انرژی فوتون را جذب کرده و آن را ذخیره می کند. {این می تواند سبب تابناکی ( لومینسانس ) ( Luminescence ) شود که اگر الکترون مدت کوتاهی انرژی را نگهدارد به آن فلورسانس ( Fluorescence ) می گویند و اگر آن را مدت بیشتری نگه دارد به آن فسفرسانس ( Phosphorescence ) می گویند.}
  • یک الکترون انرژی فوتون را جذب کرده و آن را از همان راهی که وارد شده باز می گرداند .( بازتاب )
  • یک الکترون نمی تواند انرژی فوتون را جذب کرده و فوتون راهش را ادامه می دهد . (عبور )

اکثر اوقات ترکیبی از حالت های فوق برای نوری که به یک جسم برخورد می کند اتفاق می افتد . الکترون های مواد مختلف مقدار جذب انرژی متفاوت دارند. شیشه های زیادی برای مثال از عبور نور ماورای بنفش ( فوق بنفش UV-) ممانعت به عمل می آورند .

در این شیشه ها الکترون های موجود انرژی فوتون ها را در طیف UV ، بیشتر از انرژی ضعیف تر فوتون های در طیف نور مریی جذب می کنند . اگر الکترون ها انرژی قسمتی از ناحیه ی نور مریی را جذب کنند ، نور پخش شده از میان آن ها وابسته به اینکه کدام قسمت آن طیف جذب شده است ، رنگی می شود .

اگرچه بعضی اشکال شیشه ، مانند شیشه ی معدنی یا آتش فشانی به طور طبیعی در طبیعت یافت می شوند اما عموماً شیشه ماده ای ساخته بشر است. در اینجا روش ساده ی  ساخت شیشه شرح داده می شود.

Silica_Glass_Valley

– ماده اصلی شیشه را که سیلیکا (Silica) و یا شن های نرم معمولی که در ساحل دریا یا رودخانه می توان یافت بردارید.

– آنرا آن قدر حرارت دهید تا اینکه تبدیل به مایع شود. سپس آن را  خنک کنید . ماده بدست آمده ساختمان ملکولی تصادفی همانند یک مایع را دارد اما دارای پیوند های قوی و محکمی مانند یک جامد است . پروسه ی شرح داده شده در بالا بسیار ساده سازی شده است ، معمولاً موادی را اضافه می کنند که هم باعث سریعتر ذوب شدن سیلیکا می شود و هم سبب پایدارتر شدن شیشه و جلوگیری از خرد شدن و یا براحتی شکستن آن می گردد.

 

 

دما و زمان حرارت دهی و نیز روش های سرد سازی همگی باید به دقت انجام شوند. مواد استفاده شده برای شیشه سازی برای تشکیل مخلوط مولکولهای بی شکل مانند یک مایع سرد سازی می شوند و الکترون هایی دارند که انرژی فوتون ها را در طیف نور مرئی ، جذب نمی کنند. این است علت این که آن طرف شیشه را می بینید اما آن طرف چوب یا فلز یا سنگ را نمی توانید ببینید گرچه همگی جامد هستند .

یک روش مشابه ، خنک سازی سریع (Quenching) نام دارد که در نیمه شفاف سازی (مات) و یا شفاف سازی پلاستیک ها کاربرد دارد . این روش باعث می شود که پلیمر ها ( ملکول های زنجیره ای بلند ) در پلاستیک به یک طرح تصادفی در آمده و بنابراین اجازه ی عبور نور را بدهند . همچنین شما می توانید همین عملیات را با مواد آلی انجام دهید. مات و یا شفاف سازی آب نبات توسط حرارت دهی مواد متشکله آب نبات و به سرعت سرد کردن آن ها انجام می پذیرد . همگی عملیات مشابه هستند.!

هزاران ماده مختلف استفاده می شوند تا انواع شیشه ها ساخته شوند . اندازه و نوع نور عبور داده شده وابسته به نوع و خلوص مواد استفاده شده است.  سیلیکا در خالص ترین حالت خود نور را به خوبی عبور می دهد. امواج نوری خیلی کمی جذب شده و مقداری از امواج بازگردانده می شوند (بازتاب) . تقریبا اگر شما به همه ی شیشه ها نگاه کنید خواهید دید این مسئله صدق می کند .

curveglass

مواد دیگری که برای ساختن شیشه به کار می روند ممکن است نوع خاصی از نور را از خود عبور دهند و یا جلوی عبور آن را بگیرند ، مانند نور ماورای بنفش (UV) و یا حتی قسمتی از طیف نور ممکن است مرئی باشد . شما ممکن است شیشه هایی را دیده باشید که سیاه هستند و یا بعضی ها رنگی و شفافند. اغلب اوقات رنگ به وسیله ذرات میکروسکوپی معلق در شیشه به وجود می آید. مثل ناخالصیهایی که در بعضی مایعات و گاز ها دیده می شوند .

راه دیگر برای تغییر خاصیت شیشه ، مانند فیلتر کردن طول موجهای مشخص نور، آن است که  مرحله خنک سازی آن را آنقدر طولانی می کنیم تا مولکول ها فرصت پیدا کنند که قسمتی به حالت متبلور یا کریستالیزه در بیایند یا شکل و طرح خاصی را به خود بگیرند .

و سرانجام بعضی مواد انتخاب می شوند برای اینکه آن ها می توانند به شکلی در آیند که نور را به شکل مشخصی از خود عبور دهند و یا آن را بشکنند.  برای مثال می توان عدسی های عینک و یا یک ذره بین را نام برد.

 

[iconbox title=”” title_align=”center” content_align=”center” content_color=”#59d600″ align=”center” type=”vector” icon=”enotype-icon-cc” icon_align_to=”box” size=”32″ icon_color=”#81d742″ icon_color_hover=”#ffffff” ]ترجمه و گردآوری: جعفرصادق خورشیدی بنام و علی خورشیدی بنام | این مطلب در مجله «دانشمند» نیز منتشر شده است | انتشار با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است![/iconbox]

1 دیدگاه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *