موضوع:مغناطیس

موضوع:مغناطیس

تاریخچه : علم مغناطیس از این مشاهده که برخی سنگها (ماگنتیت) تکه‌های آهن را جذب می کردند سرچشمه گرفت. واژه مغناطیس از ماگنزیا یا واقع در آسیای صغیر ، یعنی محلی که این سنگها در آن پیدا شد، گرفته شده است. زمین به عنوان آهنربای دائمی بزرگ است که اثر جهت دهنده آن بر روی عقربه قطبهای آهنربا ، از زمانهای قدیم شناخته شده است. در سال 1820 اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی در سیم نیز می‌تواند اثرهای مغناطیسی تولید کند، یعنی می‌تواند سمت گیری عقربه قطب نما را تغییر دهد. در سال 1878 رولاند (H.A.Rowland) در دانشگاه جان هاپکینز متوجه شد که یک جسم باردار در حال حرکت (که آزمایش او ، یک قرص باردار در حال دوران سریع) نیز منشاأ اثرهای مغناطیسی است. در واقع معلوم نیست که بار متحرک هم ارز جریان الکتریکی در سیم باشد. جهت مطالعه زندگینامه علمی رولاند فیزیکدان برجسته آمریکایی به کتاب زیر مراجعه شود: Phusics by John D.Miller,Physics Today , July 1976Rowland،s البته دو علم الکتریسیته و مغناطیس تا سال 1820 به موازات هم تکامل می یافت اما کشف بنیادی اورستد و سایر دانشمندان سبب شد که الکترومغناطیس به عنوان یک علم واحد مطرح شود. برای تشدید اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در سیم می‌توان آن را به شکل پیچه‌ای با دورهای زیاد در آورد و در آن یک هسته آهنی قرار داد. این کار را می‌توان با یک آهنربای الکتریکی بزرگ ، از نوعی که معمولا در پژوهشگاههای برای کارهای پژوهشی مربوط به مغناطیس بکار می‌رود، انجام داد. پیشینه : ارسطو و طالس را میتوان نخستین کسانی دانست که دربارهٔ مغناطیس گفتگو داشته‌اند. البته در همین زمان (۶۰۰ پیش از میلاد) پزشک بنام هندی سوشروتا آهنربا رادر جراحی بکار می‌برده‌است. در نوشته‌ای در سده چهار پیش از میلاد در چین گونه‌ای از سنگ (lodestone) آهن را می‌رباید. همچنین در نوشته‌های چینی بین سال‌های ۲۰ تا ۱۰۰ پس از میلاد نیز آمده که این گونه سنگ سوزن را می‌رباید. شن‌کوا دانشمند برجستهٔ چینی (۴۱۰ تا ۴۷۴ خورشیدی) نخشتین کسی بود که به ویژگی جهت‌دار بودن میدان در سوی شمال حقیقی/موقت در ستاره‌شناسی پی برد و قطب‌نما را ساخت. الکساندر نکام دانشمند انگلیسی نخستین اروپایی بود که در سال ۵۶۶ خورشیدی(۱۱۸۷ میلادی)به شرح مغناطیس پرداخت. در ۶۴۸ خ (۱۲۶۹ میلادی) پیر پلرین دمریکورت نخستین مقاله در شرح ویژگی‌های آهنربا را نوشت. اشرف دانشمند یمنی ۱۳ سال پس از آن به بررسی ویژگی‌های آهنربا و قطب‌نما پرداخت. در ۹۷۹ خ (۱۶۰۰ م) ویلیام گیلبرت نمونه‌ای از کره زمین بنام ترلا ساخت و با آن اثبات کرد که زمین خود سرچشمه نیروی مغناطیس است (پیش ازین باور این بود که سرچشمه نیروی مغناطیسی ستاره قطبی است.) رابطهٔ الکتریسیته و مغناطیس بوسیلهٔ اورستد دانمارکی در سال ۱۱۹۸ خ با دیدن انحراف قطب‌نما در نزدیکی جریان بطور اتفاقی اثبات شد. آمپر فارادی و گوس این موضوع را پیگیری کردند. ماکسول با معادلات خود رابطه بین مغناطیس الکتریسیته اپتیک را در قالب الکترومغناطیس ارایه داد. انیشتن قانون نسبیت ویژه را در دستگاه مرجع لخت پیشنهاد داد. الکترومغناطیس همچنان در کنار نظریه‌هایی مانند نظریه گاج، الکترودینامیک کوانتومی، خط فاصله، مدل استاندارد (ذرات بنیادی(به پیشرفتش ادامه می‌دهد. سرچشمه : در مقیاس کلان رابطه بین ممان زاویه‌ای و مغناطیس بوسیلهٔ اثر انیشتن-دهاس (چرخش با مغناطیسی کردن) و اثر بارنت (مغناطیسی شدن با چرخش) بیان می‌شود. در مقیاس خرد این رابطه با نسبت ژیرومغناطیس (نسبت ممان مغتاتیسی به ممان زاویه‌ای) بیان می‌شود. مغناطیس دارای دو سرچشمه‌است: × جریان الکتریکی (بطور کلی بار الکتریکی) که میدان پدید می‌آورد. (روابط ماکسول را ببینید.) × بسیاری از ذرات ممان‌های مغناطیسی ذاتی (اسپین) دارند(همانطور که هر ذره‌ای جرم و بار دارد، ممان مغناطیسی هم دارد که می‌تواند صفر باشد.) در مواد مغناطیسی سرچشمهٔ مغناطیس چرخش اربیتالی زاویه‌ای الکترون به دور هسته و همچنین ممان ذاتی خود الکترون است (ببینید: ممان دوقطبی مغناطیسی الکترون ). سرچشمه‌های دیگری نیز وجود دارند که کم اهمیت‌ترند مانند ممان مغناطیسی هسته که هزار بار کم اثرتر از اثر الکترون است. الکترون‌ها آرایشی دارند که ممان‌هایشان همدیگر را خنثی می‌کنند بدین گونه که ممان‌های با علامت مخالف باهم جفت می‌شوند (بر اساس اصل طرد پاولی. ببینید: پیکره‌بندی الکترون) یا زیرلایه‌های الکتروتی پر می‌شوند. اگر پیکره‌بندی الکترون به گونه‌ای باشد که لایه‌های الکترونی پر نشوند یا الکترون جفت‌نشده وجود داشته باشد، جهت‌گیری اتفاقی الکترون باز هم اثر مغناطیسی را خنثی می‌کنند. گرچه که گاهی (بطور ناگهانی یا با کاربرد میدان بیرونی) ممان‌ها همسو شده و میدان مغناطیسی پدیدار می‌گردد. رفتار مغناطیسی ماده وابسته به ساختار ماده (بویژه پیکره‌بندی الکترون) و دما می‌باشد (در دمای بالاتر همسو شدن ممان‌ها سخت‌تر است). دوقطبی‌های مغناطیسی : یکی از سرچشمه‌های طبیعی مغناطیس دوقطبی است که دو قطب شمال و جنوب دارد. پیشینه دوقطبی قطب‌نما است که با استفاده از میدان مغناطیسی زمین موقعیت شمال را در روی کره می‌نمایاند. شمال و جنوب یک دوقطبی همدیگر را میربایند و ازینرو قطب مغناطیسی شمالگان (که در کانادا است) در اصل یک قطب جنوب از یک دوقطبی (زمین) است که قطب شمال آهنربا را میرباید. هر میدانی انرژی دارد و سیستم‌ها به سویی می‌روند که انزژیشان را بکاهد. هنگامی که به یک دیامغناطیس میدان اعمال می‌کنیم، دوقطبی خود را با میدان ناهمسو می‌کند تا استحکام میدان را بکاهد و هنگامی که به یک فرومغناطیس میدان اعمال می‌کنیم خود را همسو با میدان کرده تا حوزه‌هایش را گسترش دهد. تک‌قطبی : در واقعیت چیزی بنام تک‌قطبی مغناطیسی وجود ندارد. هرگاه یک دوقطبی را (همیشه یک سر دو قطبی شمال و سر دیگر جنوب است) به دونیم کنیم باز هم هر تکه یک دوقطبی خواهد بود وشمال و جنوب درآن بوجود می‌آید. ازینرو تک‌قطبی تنها در فیزیک تئوری وجود دارد. پاول دیراک نخستین کسی بود که تئوری وجود تک‌قطبی را با استفاده از تئوری کوانتم بیان داشت. یکاهای SI در الکترومغناطیس نمادالگو:GreenBookRef۲nd نام نام یکا یکا پایهٔ یکا I جریان الکتریکی آمپر (SI base unit) A A (= W/V = C/s) Q بار الکتریکی کولمب C A•s U, ΔV, Δφ; E اختلاف پتانسیل; نیروی محرک الکتریکی ولت V J/C = kg•m۲•s−۳•A−۱ R; Z; X مقاومت الکتریکی; امپدانس; Reactance اهم Ω V/A = kg•m۲•s−۳•A−۲ ρ مقاومت اهم متر Ω•m kg•m۳•s−۳•A−۲ P توان الکتریکی وات W V•A = kg•m۲•s−۳ C ظرفیت فاراد F C/V = kg−۱•m−۲•A۲•s۴ E استحکام میدان الکتریکی ولت بر متر V/m N/C = kg•m•A−۱•s−۳ D Electric displacement field کولمب بر متر مربع C/m۲ A•s•m−۲ ε Permittivity فاراد بر متر F/m kg−۱•m−۳•A۲•s۴ χe Electric susceptibility بی‌بعد - - G; Y; B Conductance; ادمیتانس; Susceptance زیمنس S Ω−۱ = kg−۱•m−۲•s۳•A۲ κ, γ, σ رسانایی زیمنس بر متر S/m kg−۱•m−۳•s۳•A۲ B Magnetic flux density, Magnetic induction تسلا T Wb/m۲ = kg•s−۲•A−۱ = N•A−۱•m−۱ Φ شار مغناطیسی وبر Wb V•s = kg•m۲•s−۲•A−۱ H استحکام میدان مغناطیسی آمپر بر متر A/m A•m−۱ L, M القاوری هنری H Wb/A = V•s/A = kg•m۲•s−۲•A−۲ μ Permeability هنری بر متر H/m kg•m•s−۲•A−۲ χ پذیرفتاری مغناطیسی بی‌بعد - - مغناطیس و جانداران برخی اندامگان می‌توانند میدان مغناطیسی را شناسایی کنند که به این پدیده مغناطیس‌گیرایی گفته می‌شود. مغنازیست به شاخه‌ای از پزشکی گفته می‌شود که به پژوهش درین زمینه می‌پردازد. به میدان تولیدی بوسیله اندامگان را بیومغناطیس گویند.     میدان مغناطیسی خطوط میدان مغناطیسی با براده‌های آهن نشان داده شده‌اند. تراوایی زیادی که هریک از براده‌های آهن دارند موجب ایجاد میدان مغناطیسی بزرگ تری در انتهای هر براده شده‌است. این باعث می‌شود هریک از براده‌ها یکدیگر را جذب کنند که یک مجموعه ممتدی به وجود می‌آید که شکل "خط" به خود می‌گیرد. انتظار نمی‌رود که این "خط"ها همان خطوط میدان مغناطیسی آهنربا باشند زیرا میدان مغناطیسی براده‌ها مقداری در میدان آهنربا تاثیر می‌گذارد. در الکترو مغناطیس کلاسیک تعریف میدان مغناطیسی به صورت «میدان حاصل از بار الکتریکی در حال حرکت در اطراف آن» می‌باشد. میدان مغناطیسی از تک بارها، سیمهای حامل جریان، جهتگیری دوقطبی‌های مغناطیسی (آهنرباهای دایمی)، جریان سیال رسانا (میدان مغناطیسی زمین) ایجاد می‌شوند. نقشه ساده‌ای از میدان مغناطیسی کره زمین که منبع میدان مغناطیسی زمین را به صورت یک آهنربا نشان می‌دهد. قطب شمال زمین در نزدیکی بالای تصویر و قطب جنوب نزدیک پایین آن است. توجه کنید که قطب جنوب آهنربا در اعماق داخل زمین در زیر قطب جنوب مغناطیسی آن است. میدان مغناطیسی زمین حاصل عبور جریان دائم الکتریکی در هسته مایع خارجی آن است در الکترو دینامیک نسبیتی بین میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی تفاوتی وجود ندارد و تعریف میدان الکترو مغناطیسی به صورت «اثر بار الکتریکی در اطراف آن» تعریف می‌شود. چون حرکت کاملاً نسبی در نظر گرفته می‌شود و نمی‌توان بین بار ثابت و بار متحرک تفاوتی قایل شد(متحرک بودن یا ثابت بودن برای ناظرهای مختلف تفاوت می‌کند). نیروی حاصل از این میدان را نیروی لورنتس می‌خوانند. به بیانی دیگر میدان مغناطیسی میدانی است که توسط یک جسم مغناطیسی یا ذرات، و یا با تغییر میدان الکتریکی، تولید شده‌است و توسط نیرویی که روی دیگر مواد مغناطیسی و یا حرکت بار الکتریکی اعمال می‌شود شناسایی می‌شود. میدان مغناطیسی در هر نقطه داده شده توسط هر دو پارامتر جهت و شدت (یا مقاومت) مشخص می‌شود، که به عنوان یک میدان برداری شناخته می‌شوداشیایی که خود میدان مغناطیسی تولید می‌کنند آهنربا نامیده می‌شوند. آهن رباها توسط نیروها و گشتاورهایی که توسط میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند بر یکدیگرتاثیر می‌گذارند. آهن ربا معمولاً خود را در جهت میدان مغناطیسی موضعی تراز می‌کند. قطبنماها از این اثر برای اندازه گیری جهت میدان مغناطیسی موضعی، تولید شده توسط زمین استفاده می‌کنند. ریاضیات پیچیده که میدان مغناطیسی یک شی را نشان می‌دهد با استفاده از خطوط میدان مغناطیسی نشان داده می‌شوند. این خطوط صرفا یک مفهوم ریاضی است وبه صورت فیزیکی وجود ندارد. با این حال، برخی پدیده‌های فیزیکی از قبیل تراز شدن براده‌های آهن در یک میدان مغناطیسی، به مانند خطوط در یک الگوی مشابه با خطوط فرضی میدان مغناطیسی از جسم را تولید می‌کند. جهت خطوط میدان مغناطیسی که تراز دلخواه برای براده آهنی که بر روی کاغذی که بر روی یک نوار آهنربا قرار دارد، پاشیده شده‌است.نشان می‌دهد. جاذبه متقابل قطب مخالف براده آهن منجر به تشکیل خوشه‌های دراز از براده در امتداد خطوط میدان شده‌است.  قاعده دست راست جریان الکتریسیته و انتقال شار الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند. حتی میدان مغناطیسی از یک ماده مغناطیسی را می‌توان به عنوان مدل حرکت شار الکتریکی الگو گرفت. میدان مغناطیسی نیز بر روی حرکت شارالکتریکی نیرو وارد می‌کند. میدان‌های مغناطیسی در داخل و با توجه به مواد مغناطیسی می‌تواند کاملا پیچیده باشد.میدان مغناطیسی با مواد دیگر اثر متقابلی دارد، بنابر این میدان مغناطیسی متقابلی با مواد دیگر ایجاد می‌کند. شرح میدان مغناطیسی در داخل آهنربا شامل دو رشته جداگانه‌است که می‌تواند هر دو به نام میدان مغناطیسی، میدان مغناطیسی B و میدان مغناطیسی H نامیده شود. اینها توسط یک میدان سوم که توصیف حالت مغناطیسی مواد مغناطیسی در درون آنهاست، که مغناطیس کنندگی نامیده می‌شود تعریف می‌شود. انرژی مورد نیاز برای ایجاد میدان مغناطیسی می‌تواند زمانی که میدان از بین می‌رود اصلاح شود. و این انرژی می‌تواند، به عنوان "ذخیره شده" در میدان مغناطیسی در نظر گرفته شود. انرژی ذخیره شده در مواد مغناطیسی به مقادیر B و H بستگی دارد. میدان الکتریکی میدانی است که توسط شار الکتریکی ایجاد شده‌است و این میدان‌ها به طورتنگاتنگی به میدانهای مغناطیسی مربوط می‌شوند؛ تغییر در میدان مغناطیسی میدان الکتریکی و تغییر در میدان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند. (رجوع کنید به الکترومغناطیس.) ارتباط کامل بین میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و جریان وشار که آنها را ایجاد می‌کنند، توسط مجموعه‌ای از معادلات ماکسول توصیف می‌شوند. با در نظرگرفتن این ارتباط خاص، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی دو جنبهٔ مرتبط از یک موضوع منفرد، به نام میدان الکترو مغناطیسی هستند.یک میدان الکتریکی خالص، در یک چارچوب مرجع، به عنوان ترکیبی از هر دو میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی که در یک چارچوب مرجع حرکت می‌کند، مشاهده می‌شود. در فیزیک کوانتومی، میدان مغناطیسی خالص (و الکتریکی) را توسط اثرات ناشی از فوتون‌های مجازی می‌توان درک کردو در زبان مدل استاندارد، نیروی الکترومغناطیسی در تمام مظاهر توسط فوتون واقع می‌شود.در اغلب موارد این شرح میکروسکوپی مورد نیاز نمی‌باشد چرا که نظریه کلاسیک ساده، قانع کننده‌است؛ تفاوت تحت میدان با انرژی پایین تردر اکثر شرایط قابل اغماض است. میدان‌های مغناطیسی در جوامع قدیمی و مدرن استفاده‌های بسیار داشته‌است. زمین میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند.که در جهت یابی ای که توسط قطب شمال قطب نما که به سمت قطب جنوب میدان مغناطیسی زمین منحرف شده‌است، بسیار حایز اهمیت است.از چرخش میدان مغناطیسی در موتور الکتریکی و ژنراتور بهره گرفته شده‌است. نیروهای مغناطیسی ارائه دهنده اطلاعاتی در مورد حرکت شار از طریق اثر هال هستند. تداخل میدان‌های مغناطیسی در دستگاه‌های برقی مانند ترانسفورماتورها در نظم حوزه‌های مغناطیسی مورده مطالعه قرار گرفته‌اند. مطالعه میدان مغناطیسی به عنوان یک موضوع مجزا از آهنربا در قرن 13 هنگامی که Petrus Peregrinus میدان مغناطیسی آهنربای کروی را مطالعه کردو فرض نمود که زمین خود یک آهنربا است.، آغاز شد. تمایزمدرن بین میدان‌های B و H در قرن 19 کشف شد. رابطه بین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در مجموعه‌ای از معادلات ماکسول در نیمه دوم قرن 19کشف شد. و مفهوم الکترومغناطیس متولد شد. روندی که در پشت معادلات ماکسول قرار داشت در نیمه اول قرن 20 مشخص شد، هنگامی که ارتباط خاص آنها نشان داده شد.. شرح کاملی از الکترومغناطیس، الکترودینامیک کوانتومی و یا QED نامیده می‌شود، که شامل مکانیک کوانتومی که در اواسط قرن 20 کشف شد، است. B و H : میدان مغناطیسی برای دو میدان برداری مختلف استفاده می‌شود، که میدان‌های B و H نامیده می‌شوند توجه [۴] بسیاری از نام‌های جایگزین برای هر دو وجود دارد )نگاه کنید به جداول زیر) برای اجتناب از اشتباه، در این مقاله از میدان B و میدان H استفاده کرده‌است.در هر مورد که هر دوی آنها استفاده شده‌اند از میدان مغناطیسی نام برده شده‌است. خارج از مواد، میدان‌های B و H غیر قابل تشخیص هستند. (آنها تنها در واحدهای خود و مقدار، متفاوتند و درتغییرات زمانی و مکانی تفاوتی ندارند .) تنها در داخل ماده‌ای که تفاوت مهم است. میدان B به جریان بستگی دارد(هم ماکروسکوپی وهم میکروسکوپی مانند حرکت الکترون به دور هسته آن). در حالی که میدان H به جریان‌های ماکروسکوپی و برداری که به پدیده شار مغناطیسی بسیار نزدیک است، بستگی دارد. میدان B را می‌توان در بسیاری جهات مشابه، بر اساس اثرات آن بر روی محیط اطراف آن تعریف کرد. به عنوان مثال، یک ذره با بار الکتریکی ، q، و حرکت در میدان B با سرعت ، v، نیرویی به نام ، F، ایجاد می‌کند که نیروی لورنتس نامیده می‌شود.(پایین را ببینید.( در واحد SI، نیروی لورنتس برابر است با: که در آن × بردار ضرب خارجی است.یک تعریف متناوب کاری از میدان B را میتوان از لحاظ گشتاور دو قطبی مغناطیسی در میدان B ارایه داد: برای دو قطبی مغناطیسی لحظه‌ای m (در آمپر متر مربع). میدان B در واحد SI تسلا ودر واحد cgs گاوس نامیده می‌شود. (1 تسلا = 10000 گاوس). در واحد SI تسلا برابر است با: (کولن × متر) / (نیوتن × ثانیه) همان طور که از قسمت مغناطیسی قانون نیروی لورنتس می‌توان دید: Fmag = (qv × B). H به عنوان اصلاحی برای B به علت میدان مغناطیسی تولید شده توسط مواد واسطه خواهد بود، به طوری که (در SI) : که در آن M مغناطیسی شدن ماده و μ0 نفوذ پذیری مغناطیسی در فضای خالی است (یا پایداری مغناطیسی.میدان H با یکای آمپر بر متر در SI.(A/m) و اورستد (Oe) در cgs اندازه گیری می‌شود. در موادی که M متناسب باB است، رابطه بین B و H را می‌توان به فرم ساده تر نوشت : H = B/μ که در آن μ پارامتر وابسته به مواد به نام نفوذ پذیری است. در فضای خالی، هیچ مغناطیسی وجود نداردM به طوری که H = B/μ هر چند، برای بسیاری از مواد، هیچ رابطهٔ ساده‌ای بین B و M وجود ندارد به عنوان مثال، مواد فرومغناطیسی و ابررساناها خاصیت مغناطیسی شدنی دارند که یک تابع چند ارزشی از B مربوط به پسماند مغناطیسی است. میدان مغناطیسی و آهن ربای دائم آهنرباهای دائم اشیائی هستند که میدانهای مغناطیسی مداوم خود را تولید می‌کنند. همه آهنرباهای دائم دو قطب شمال و جنوب دارند. آنها از مواد فرومغناطیسی مانند آهن و نیکل که مغناطیسی شده‌اند ساخته شده‌اند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آهنرباها، مغناطیسی شدن و در زیر فرومغناطیسی شدن را ببینید. میدان مغناطیسی غیر یکنواخت مانند اثر قطب های متضاد به دفع و جذب قطب مغناطیسی همنام همدیگر را دفع می‌کنند در حالی که دو قطب مخالف همدیگر را جذب می‌کنند. این مثال خاص از یک قاعده کلی است که آهن رباها یی که میدان قوی تری دارند جذب می‌کنند (یا بسته به جهت دفع می‌کنند). به عنوان مثال، یک قطب مغناطیسی که در نزدیکی قطب مخالف قرار داده شده به سمت میدان مغناطیسی قوی تر کشیده می‌شود. این اثر بستگی به جهت گیری آهنربا نسبت به میدان مغناطیسی دیگر دارد؛ دو قطب همنام در نزدیکی یکدیگر همدیگر را به مناطق دور از میدان مغناطیسی ضعیف تر هل می‌دهند. در بسیاری از موارد، نیرو و گشتاور در آهنربا می‌تواند کاملا با فرض 'شار مغناطیسی' در نزدیکی قطب آهنربا مدل سازی شوند. در این مدل، قطبهای مغناطیسی جذب و دفع یکدیگر به شیوه‌ای مشابه با شار الکتریکی انجام می‌دهند. هر 'شار مغناطیسی' میدا ن B خود را تولید می‌کند و توسط میدان B از دیگر شارهای مغناطیسی متاثر می‌شود. میدان خارجی H نیرویی در جهت H در قطب شمال و در خلاف جهت H در قطب جنوب ایجاد می‌کند. در میدان مغناطیسی غیر یکنواخت هر قطب زمینه‌های مختلف دارد و به عنوان نیروی متفاوتی است. تفاوت در دو نیرو حرکت آهنربا در جهت افزایش میدان مغناطیسی را باعث می‌شود و نیز ممکن است باعث گشتاور خالص نیز شود. پس هر قطب مغناطیسی، منبعی از میدان H است که در نزدیکی قطب‌ها قوی تر است. متاسفانه مفهوم قطبهای 'شار مغناطیسی' با دقت آنچه در داخل آهنربا اتفاق می‌افتد را منعکس نمی‌کند (نگاه کنید به فرو مغناطیسی شدن)؛ شار مغناطیسی وجود ندارد. به عنوان مثال، بر خلاف شارالکتریکی، آهن رباها نمی‌تواند قطب‌های جداگانه ای در شمال و جنوب قطب داشته باشند؛ همه آهنرباها جفت شمال و جنوب دارند. علاوه بر این، آهنربای کوچک داخل آهنربا بزرگتر در جهت مخالف به آن چه از میدان H انتظار می‌رود پیچیده می‌شود. شرح فیزیکی صحیح تر مغناطیسی شدن شامل حلقه‌های اتمی جریان که در سراسر آهنربا توزیع شده‌است، می باشد. در این مدل، یک آهنربا از بسیاری از آهنرباهای کوچک، به نام دو قطبی مغناطیسی که هر کدام یک جفت قطب شمال و جنوب مربوط به جریان الکتریکی دارند، تشکیل شده‌است. هنگامی که در ترکیب آنها به صورت یک آهنربا که قدرت مغناطیسی دارد m. که برای راحتی محاسبات ریاضی است، همچنین با توجه به جهت متناظر با جهت گیری‌های میدان مغناطیسی آن را تعریف می‌کنند. برای آهنرباهای ساده ، m در جهت خط از جنوب تا قطب شمال آهن ربا کشیده شده‌است. نیروی گرانش بین دو آهنربا کاملا پیچیده و وابسته به قدرت و جهت گیری هر دو آهنربا و وابسته به مسافت و و جهت آهنرباهای متصل به یکدیگر.است. نیرو حساس به چرخش از آهن ربا به علت گشتاور مغناطیسی است. نیروی هر آهنربا در هر لحظه بستگی به خود آهنربا و میدان مغناطیسی B از سوی دیگر، دارد. میدان B یک آهنربا ی کوچک بسیار پیچیده تر است. در ریاضیات، نیرو در یک آهنربای که یک مغناطیسی شدن لحظه‌ای m، مربوط به میدان مغناطیسی Bدارد برابر است با : که در آن∇ شیب تغییرات مقدار m B. در هر واحد از فاصله و جهت است که افزایش حداکثر m.B را محصول است(نقطه معادله زیر را ایجاد می‌کند.ضرب داخلی:(m · B = mBcos(θکه در آن m و B نشان ازاندازه بردارهای m و B است و θ زاویه بین آنها است .) این معادله صرفا فقط برای آهنرباهای صفر اندازه معتبر است، اما اغلب می‌توان به عنوان تقریبی برای آهن رباهای نچندان بزرگ استفاده کرد. نیروی مغناطیسی در آهنرباهای بزرگتر از تقسیم آنها به مناطق کوچکتر با m مشخص و سپس جمعبندی نیروهای در هر یک از این مناطق تعیین می‌شود. گشتاور در آهنربا مربوط به میدان B گشتاور در آهنربا مربوط به میدان مغناطیسی خارجی می‌تواند با قرار دادن دو آهنربا در نزدیکی یکدیگر در حالی که یکی از آنها شروع به چرخش می‌کنند مشاهده می‌شود. گشتاور مغناطیسی برای به کار انداختن موتورهای ساده الکتریکی استفاده می‌شود. در یک طرح موتور ساده، آهنربابر روی یک شفت که آزادانه چرخش می‌کند ثابت شده‌است که تحت میدان مغناطیسی ردیفی از الکترو مغناطیسیها قرار دارد.. با سوئیچینگ مداوم جریان الکتریکی از هر کدام از آهنرباهای الکتریکی، با توجه به تغییر میدان مغناطیسی آنها، مانند قطب شمال و جنوب کنار روتور، گشتاور حاصل به شافت منتقل می‌شود. میدان مغناطیسی دوار را مشاهده کنید. گشتاور مغناطیسی τ تمایل دارد قطب مغناطیسی با خطوط میدان B در یک امتداد قرار دهد(تا زمانی که m در جهت قطب‌های مغناطیسی است می‌توان گفت m تمایل دارد با B در یک امتداد قرار بگیرد.)به همین دلیل است سوزن مغناطیسی قطب نما به سمت قطب شمال زمین منحرف می‌شود. با این تعریف، جهت میدان محلی مغناطیسی زمین جهتی است که در آن قطب شمال قطب نما (یا هر آهنربایی) تمایل به آن نقطه دارد. به طور ریاضی وار، گشتاور τ آهنربای کوچک متناسب با هر دو ی میدان B اعمال شده مغناطیسی شدن آهنربا m می‌باشد: که در آن × نشان دهنده بردار ضرب خارجی است .در نظر داشته باشید که این معادله شامل تمام اطلاعات کیفی شامل بالامی باشد. هیچ گشتاور مغناطیسی در صورتی که m در امتداد B قرار بگیرد، وجود ندارد(مفهوم ضرب خارجی.) علاوه بر این، در تمامی جهت‌ها گشتاوری که آنها را به جهت B متمایل می‌کند احساس می‌شود.   مغناطیس: مغناطیس واژه‌ای است که برای نشان دادن پاسخ میکروسکوپی ماده به میدان مغناطیسی بکار می‌رود؛ و فاز مغناطیسی ماده را نسبت به این پاسخ دسته‌بندی می‌نماید. برای نمونه شناخته‌شده‌ترین فاز مغناطیس فرومغناطیس است که در آن ماده میدان پایدار مغناطیسی رادر خود ایجاد می‌کند. نیکل، کروم، آهن، گادولینیوم و آلیاژهایشان ازین دسته‌اند. البته همهٔ مواد پاسخی در برابر میدان مغناطیسی ار خود نشان می‌دهند.برخی مانند پارامغناطیس جذب میدان می‌شوند و برخی دیگر مانند دیامغناطیس از میدان رانده می‌شوند. برخی دیگر هم رفتارهای پیچیده‌تری دارند. اثر میدان بر برخی مواد قابل چشم‌پوشی است که آنها را نامغناطیس می‌نامند. آلومینیوم، مس، آب و گاز‌ها ازین دسته‌اند. یک ماده می‌تواند چندین فاز (حالت) مغناطیسی را دارا باشد زیرا دما، فشار و شدت میدان بر فاز (یا همان حالت) مغناطیسی تاثیرگذار است. انواع مغناطیس: 1-دیامغناطیس:دیامغناطیس ویژگی است که در آن، ماده پذیرفتاری مغناطیسی منفی (اما کوچک) دارد.دیامغناطیس مخالفت ماده با میدان است و این رفتار در همه مواد هست اما تنها در دیامغناطیس‌های خالص دیده می‌شود زیرا در دیگر مواد ویژگی پارامغناطیس چیرگی دارد. چون در ماده دیامغناطیس الکترون جفت‌نشده نداریم، مغناطیس در اثر اربیتالی پدیدار می‌گردد. بر پایه فیزیک کلاسیک: هنگامی که ماده‌ای در میدان قرار می‌گیرد، نیروی لرنز بر رویشان اثر می‌گزارد (سوای نیروی جاذبه کولمب). بسته به سوی چرخش الکترون، نیروی لرنز می‌تواند با افزایش نیروی هسته گلبرگی (نیریی که الکترون را به دور هسته می‌چرخاند)الکترون را از هسته دور و یا با کاهش این نیرو الکترون را به هسته نزدیک سازد. این اثر ممان‌های مغناطیسی اوربیتال را اگر موازی میدان باشند کاهش و اگر ناموازی میدان باشند اافزایش می‌دهد (بر پایه قانون لنز). که این باعث ایجاد ممان‌های کوچک بر خلاف میدان می‌شود 2-پارامغناطیس:پارامغناطیس ویژگی است که در آن، ماده پذیرفتاری مغناطیسی مثبت (اما کوچک) دارد. ماده پارامغناطیس دارای دقیقا بک الکترون جفت‌نشده‌است و در نتیجه الکترون‌های جفت‌نشده (همانند کیلاتهای گادولینیوم) خود را با میدان همسو کرده و آن را تقویت می‌کند. 3-فرومغناطیس:ماده فرومغناطیس مانند پارامغناطیس دارای الکترون جفت‌نشده‌است. ممان‌های مغناطیسی این مواد تمایل به موازی شدن با همدیگر و با میدان دارند. ازینرو هنگامی که میدان بیرونی برچیده شود ماده همچنان مغناطیسی می‌ماند. هر ماده فرومغناطیسی دمای کوری Tc خود را دارد که در بالاترر از آن ویژگی فرومغنتتیسی‌اش را بدلیل افزایش انرژی گرمایی و بی‌نظمی از دست می‌دهد. 4-پادفرومغناطیس:در ماده پادفرومغناطیس بر خلاف فرومغناطیس، تمایل ممان‌های الکترون‌های ظرفیت براین است که در خلاف جهت همدیگر باشند. ممان مغناطیسی خالص درین مواد صفر اسی (زیرا ممان‌ها همدیگر را خنثی می‌کنند). این مواد در دماهای کم وجود دارند و با افزایش دما می‌توانند رفتار فرومغناطیسی یا دیامغناطیسی از خود نشان دهند. 5-فری مغناطیس:همانند فرومغناطیس، ماده فری‌مغناطیس هم پس از مغناطیس شدن توانایی نگهداری آن را در نبود میدان دارد. و از سویی دیگر همانند پادفرومغناطیس اسپین جفت‌الکترن‌ها تمایل به جهت‌دار بودن برخلاف سوی همدیگر را دارند. کاربرد میدان مغناطیسی: 1)تلاش مردان عمل به توسعه ماشینهای الکتریکی ، وسایل مخابراتی و رایانه‌ها منجر شد. این وسایل که پدیده مغناطیسی در آنها دخیل است نقش بسیار مهمی در زندگی روزمره ایفا می‌کنند. با گسترش و سریع علوم از اعتبار این علوم اولیه کاسته نمی‌شود و همیشه سازگاری خود را با کشفیات جدید حفظ می‌کند.  2)خواص شمال و جنوب یابی این ماده تاثیر مهمی بر دریانوردی و اکتشاف گذاشت   3)اثر میدان مغناطیسی بر روی سوخت : استفاده از یك میدان مغناطیسی در مسیر ورودی سوخت خودرو باعث اتفاقات ذیل خواهد شد : 1-  با كاهش جاذبه واندروالسی ، جاذبه بین مولكولهای ئیدروكربن كم شده و مولكولها به صورت مجزا قرار می گیرند و جـهت تـماس و پیونـد بـا اكـسیـژن ، سطح تماس مضاعفی خـواهـد داشت كـه موجـب پیوند سریعتر اكسیژن با كربن وئیدروژن می گردد . 2-  میدان مغناطیسی موجب تبدیل درصد بالایی از ئیدروژنهای موجود درئیدروكربن از حالت پارا به اورتو میگردد. بافعالتر شدن ئیدروژن موجود تمایل آن به اكسیداسیون شركـت در واكـنش بیشتر شده باعث افزایش سرعت احتراق می گردد . 3-  پس از اتفاقات فوق H-Oو C-O اضافه نخواهیم داشت یعنی از آنها(ئیدروكربن های نسوخته وكربن نسوخته) می توان به عنوان سوخت اضافه سود برد . 4 - احتراق كامل كربن و هیدروژن موجب كاهش موجودی اكسیژن در مخزن احتراق می گردد، كاهش حجم اكسیژن موجود باعث كاهش احتمال اكسیداسیون نیتروژن موجود گشته وبه صورت N2 ) بی ضرر ) وارد هوا خواهد شد 4) طي سال هاي گذشته از مغناطيس به عنوان وسيله اي در جهت کاهش درد و درمان بسياري از بيماري ها و مشکلات استفاده مي شده است. در مطالعه اي که توسط استيفن پارت از نوع تمام کور (هم محقق و هم افراد مورد مطالعه از روش مطالعه اطلاعي ندارند) در دانشکده پزشکي پايلور شهر هوستون انجام شد; اثرات مغناطيس حقيقي و کاذب را در دو گروه با هم مقايسه کردند.   50   بيمار مبتلا به زانو درد را به مدت   45   دقيقه تحت دو روش درماني پلاسبو و مغناطيس درماني قرار دادند. نتايج نشان داد   29   بيماري که در معرض مغناطيس درماني قرار داشتند درد کمتري را نسبت به بيماري که در معرض روش هاي پلاسبو بودند، احساس مي کردند.

مگس سرکه

مگس سرکه

فرمانرو: جانوران شاخه: بندپایان رده: حشرات راسته: دوبالان تیره: Drosophilidae سرده: Drosophila زیرسرده: Sophophora گروه گونه: melanogaster group زیرگروه گونه: melanogaster subgroup مجتمع گونه: melanogaster complex

مگس سرکه یا مگس میوه ویا بهتر بگوییم Drosophila melanogaster مگسی است از زیرراسته مگسهای Brachycera و راسته دوبالان Diptera می‏باشدطول بدن این مکس 3-4 میلیمتر وبه رنگ های زرد ، قهوه ائی ، خاکستری تا سیاه بوده وموی آریستا در شاخک ها پروش بوده وبند سوم شاخک تا حدودی تخم مرغی است .غالبا چشمهای مرکب آن درشت وقرمز رنگ بوده وبالها در حالت استراحت بطور مسطح ودر پشت بدن قرار می‏گیرند فاقد قاشقک بال بوده وبر روی میوه های در حال تخمیر واطراف خمره های سرکه دیده می‏شود ودارای چهار جفت کروموزوم است، بعد از اینکه عمل لقاح صورت گرفت وزیگوت تشکیل شد، مراحل رشد ونمو رویانی در داخل غشاء های تخم انجام می‏گیرد وسپس لارو از تخم خارج شده وبا تغذیه ورشد خود در نهایت به شفیره تبدیل می‏شود. لاروها سفید رنگ وبند بند بدون پا وزواید بدنی ودر ناحیه سر قلابهای آرواره ای به رنگ سیاه دیده می‏شوند در این مرحله رشد حشره سریع بوده وغذای فراوان میخورد ولی هنوز بالا ندارد، پس از آن نیز شفیره تکامل پیدا کرده وحشره کامل یا بالغ ظاهر می‏گردد طول مدت این مراحل تحت تاثیر دمای محیط متغیر است بطوری که در دمای 20 درجه سانتیگراد متوسط دوره تخم ولارو 8 روز است ودر دمای 25 درجه این مدت به 5 روز تقلیل می‏یابد. این مگس به بوی تخمیر وسرکه جلب می‏شودومخمرهای عامل گندیدگی میوه ها را با خود بر روی میوه های گندیده ویا رسیده حمل کرده و در آنجا کشت می‏دهند ودر داخل آنها تخم ریزی می‏کنند . مکسهای کامل ولاروهای آنها در محیطهای اسیدی وتخمیری زندگی می‏کنند ودر محل تغذیه این مکس معمولا میکروارکانیسم هایی مثل باکتری ها وقارچها نفوذ کرده وتکثیر می یابند .

سیکل زندگی این مگس بصورت زیر می باشد :

بالغ→ شفیره → لارو → تخم →  بالغ

این مگس ‏در مرحله لاروی به‏قدری فعال وحریص به تغذیه است‏که به علت خزیدن از نقطه‏ای به نقطه دیگرجهت تغذیه در مسیر خود کانالهائی ودالانهائی در محیط پیرامون خود ومحیط غذائی غلیظ ایجاد می‏کنند ودر مورد قارچ خوراکی هم اگر یک قارچ آلوده را از وسط نصف کنید این دالانها وکانالهای را که لارو این مگس ایجاد کرده است را دقیقا مشاهده خواهید نمود .

از مهمترین گونه های مگسهای سرکه که آفت قارچهای خوراکی محسوب می‏شوند می‏توان به  funebris Drosophila و Drosophila melanogaster اشاره کرد

مگس کامل از ریسه های روی کمپوست تغذیه کرده واقدام به تخم ریزی در داخل کمپوست می‏کند و بعد از طی مراحل فوق الذکر لارو بوجود می‏آید وشروع به تغذیه از ریسه های داخل کمپوست کرده واگر بر روی کمپوست قارچی وجود داشته باشد از طریق پایه وارد کلاهک شده واین کانالها ودالانها را ایجاد خواهد کرد.

هر گاه دمای محیط از 25 درجه سانتیگراد پایین بیاید قدرت زاد و ولد کم شده و در نهایت در زیر 16 درجه سانتیگرادباعث از بین رفتن مگسها می‏شود ونیز اگر دمای محیط بالاتر از 30 درجه سانتیگراد باشد

باعث عقیم شدن حشره نر ودر نهایت باز منجربه از بین رفتن آنها می‏گردد پس نتیجه می‏گیریم بهترین دما جهت زندگی Drosophila Melanogaster ) 25) درجه سانتیگراد است

 

 

چرخه زندگی مگس سرکه

ساعت	روز	مرحله
0	0	لحظه تخم ریزی
22-0	1-0	تشکیل جنین
22	1	خروج ازتخم
47	2	اولین پوست اندازی
70	3	دومین پوست اندازی
118	5	تشکیل پویا
122	5	پوست اندازی قبل از پویا
130	5/5	پویای کامل(سر.دم وبال)
167	7	تشکیل رنگدانه درچشم
214	9	خروج مگس از پویا
215	9	گسترش بالها-بلوغ

 

طرز صید مگس سرکه از طبیعت

در ظروف استوانه ای میوه های در حال تخمیر راقرار داده بوی مخصوص ان سبب جاب مگس ها میشود.

پرورش ونگهداری مگس سرکه

ازطریق محیط های کشت ساختگی

طرزتهیه آن

85گرم آردسفید و5/42گرم مخمر رادر آب سرد حل می کنیم.

75گرم شکر و20گرم آگار رادر آب 45درجه حل می کنیم.

دومحلول فوق را مخاوط کرده وحجم را به 1650 میرسانیم .وسپس 45دقیقه حرارت ودر نهایت 15سی سی اسید استیک به آن می افزاییم.

اهمیت مگس های سرکه به عنوان مدل آزمایشگاهی

1-سهولت دسترسی  وپروش در شرایط آزمایشگاهی

2-دوره تکاملی کوتاه (11روز)

3-تولید تعداد زیادی تخم

4-مطالعه آسان صفات(4جفت کروموزم)

در مگس سرکه، جانداری که معمولاً در اکثر مطالعات ژنتیکی استفاده می شود، افراد نوعوحشی معمولاً چشمان قرمز و بال گرد دارند

 

 

حالت های دیگر به غیر از نوع وحشی، گونه ها یا حالت های جهش یافته نام دارند 

بنابراین، افراد دارای چشم قرمز، نوع وحشی و افراد دارای چشم سفید، نوع جهش یافتههستند. در شیوه نام گذاری مگس سرکه، الل ها از روی فرم مغلوب نام گذاری می شوند. دراین روش، از حرف اول نام الل جهش یافته استفاده می شود. در صورتی که الل جهش یافتهغالب باشد، از حرف بزرگ و در صورتی که الل جهش یافته مغلوب باشد، از حرف کوچکاستفاده می شود برای مثال رنگ چشم سفید،eye white، نسبت به الل وحشی، رنگ چشم قرمز،مغلوب است. برای نام گذاری الل مسبب رنگ چشم سفید، از حرف w کوچک استفاده می کنیم. الل نوع وحشی را با یک + superscriptمشخص می کنیم. یعنینشان دهنده رنگچشم قرمز است. در برخی موارد، به جای اندیس + ، از یک علامت + به تنهایی و بدوننوشتن حرف اول نام الل جهش یافته استفاده می کنیم. و علامت هایو+،هر دو بهمعنای رنگ چشم قرمز هستند. البته در صورتی می توانیم تنها از علامت + استفاده کنیمکه صفت مورد بحث مشخص باشد و با الل دیگری اشتباه نشود. مثلاً وقتی که بدانیم درمورد رنگ چشم بحث می کنیم، به جایاز + استفاده میکنیم در صورتی که بیش از 1 الل جهش یافته در جمعیت وجود داشته باشد ( دقت کنید کهبرای هر صفت در جمعیت، فقط 1 الل نوع وحشی در نظر می گیریم )، اللی را که نسبت بهتمامی الل های جهش یافته مغلوب باشد را برای انتخاب نام الل بر می گزینیم. برایمثال، برای رنگ چشم، در جمعیت به حالت دیگری نیز وجود دارد به نامwhite_apricot. این الل نسبت به white غالب است. بنابراین الل white را برای نامگذاری استفاده میکنیم. اللwhite_apricot را با یک اندیس a مشخص می کنیم

موضوع:اسپکتروفتومتری

موضوع:اسپکتروفتومتری

طیف‌سنجی نوری یا اسپکتروفتومتری به انگلیسی(Spectrophotometry) در شیمی، روشی است برای سنجش و مطالعه طیف الکترومغناطیسی. در این روش با استفاده از میزان اندازه جذب نور نمونه‌ها، غلظت آنها را تعیین می‌کند. همچنین از آن می‌توان برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های دی‌ان‌ای و آران‌ای استفاده نمود.

این شیوه در دستگاه طیف‌سنج نوری با نام اسپکتروفوتومتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روشهای طیف سنجی براساس بر هم کنش تابش الکترومغناطیسی با ماده بنیان گذاری شده است و چون امواج الکترومغناطیس، حاصل کاهش سرعت ذرات با بار الکتریکی است بنابراین توسط ماده جذب شده و سبب افزایش سرعت ذرات می گردد. علاوه بر این انرژی نورانی در بر هم کنش با ماده و جذب آن توسط ماده، باعث برانگیختن ماده به ترازهای انرژی بالاتر می گردد. بنابراین بسته به شدت و قدرت انرژی وارده به ذره با ماده بر هم کنش کرده و پدیده خاصی را سبب می گردد که اساس اندازه گیریهایی نظیر اسپکتروفتومتری را تشکیل می دهد.و می تواند شامل کلیه نواحی طیف الکترومغناطیس از اشعه گاما و ناحیه مریی تا امواج رادیویی باشد. در این رابطه، روشهای جذب، نشر، شکست، پراش (Diffraction) و پلاریزه شدن نور را می توان مورد توجه قرار داد که مهمترین آنها روشهای اسپکتروفتومتری جذبی و نشری و فلورسانس است.

طول موج نور مریی بیشتر و در نتیجه انرژی آن کمتر از UV است. در اثر تابش نور به ماده در آن نقل و انتقالات الکترونی صورت می گیرد، e ها تحریک شده و به سطوح انرژی بالاتر می روند. بسته به ساختمان شیمیایی جسم، نقل و انتقالات الکترونی مختلفی می تواند صورت گیرد، و محل جذب بستگی به ساختمان شیمیایی ماده دارد. بنابراین از g_max برای شناسایی مواد استفاده می شود که طول موجی است که در آن حداکثر جذب صورت می گیرد و برای تعیین غلظت جسم مجهول g_max  را به نمونه می تابانیم. مقدار جذب از قوانین جذب Bear & Lambert پیروی می کند و از رابطه A=e lc محاسبه می شود.

معمولا در محدوده ای که جذب با غلظت رابطه خطی دارد ،تعیین مقدار انجام می شود.اگر غلظت نمونه و استاندارد به هم نزدیک باشد و غلظتها هم در محدوده خطی باشند، می توان با استفاده از تناسب  محاسبات را انجام داد.

اجزاء و قسمته:

اسپکتروفتومتر از دو بخش اسپکترومتر و فتومتر تشکیل شده است. اسپکترومتر بخشی است که نور منوکروم را ایجاد کرده و دارای منبع نور، عدسی، شکافها، منوکروماتور (صافی، منشور یا ((Grating system) می باشد. بخش فتومتر دارای اسباب سنجش نور می باشد.

1- منبع نورانی:منبع نور مورد استفاده در اسپکتروفتومتر بسته به ناحیه مورد استفاده، متفاوت می باشد. برای نورهای مرئی از لامپ تنگستن استفاده می شود که نورهایی با طول موج بین 350 تا 800 نانومتر ایجاد می کند. و برای نورهای ماوراء بنفش (UV) از لامپ جیوه، هیدروژن استفاده می شود. این لامپها در ناحیه بین 200 تا 600 نانومتر بکار می روند. در دستگاههای پیشرفته تر هر دو نوع لامپ وجود دارد.

2- عدسی ها: (آینه ها): برای کنترل کردن مسیر نور، وجود عدسی لازم است. به جای عدسی ها از آینه هایی که به شکل نیمدایره یا محدب ساخته شده اند می توان استفاده نمود.

3- شکافها (slits): در هر اسپکتروفتومتری دو شکاف وجود دارد: یکی را شکاف ورودی و دیگری را خروجی می گویند. شکافها رل مهمی در جداکردن نور دلخواه با طول موج مشخص دارند. به همین جهت اندازه این شکافها بسیار مهم هستند. بیشتر دستگاهها پیچی دارند که اندازه این شکافها را می توان برحسب احتیاج تغییر داد. هر چه طول این شکافها بیشتر باشد پهنای نور عبوری (band-pass) بیشتر بوده و دامنه طول موج آن نیز زیاد می باشد و به عبارت دیگر نورهای دیگری که مورد نیاز نیستند عبور می کنند. این نور اضافی را Stray light می نامند

4- منوکروماتور(monochromators): اشعه نورانی پس از عبور از عدسی ها و شکاف مقدار و مسیر آنها کنترل شده سپس به دستگاهی که می تواند نور پلی کروم را به منوکروم تبدیل کند وارد می شود. پس نوری با طول موج مشخص و انتخابی به وجود می آورند. دو نوع منوکروماتور وجود دارد منشور و Grating.

5- محل نمونه:ظرف محتوی نمونه را سل یا کووت (cuvett) می نامند که از جنس شیشه، کوارتز یا پلاستیک است. برای اندازه گیری شدت رنگ محلولها و بلانک بکار می رود. سلهای شیشه ای و پلاستیکی برای ناحیه مرئی به کار می رود و در ناحیه ماوراء بنفش از سل کوارتز استفاده می شود. طول سلها معمولا 1 سانتی متر است و سلهایی با طول cm 1/0 تا cm 10 نیز موجود می باشد. محل قرار گرفتن نمونه بسته به اینکه دستگاه جایگاه جدا برای رفرنس (بلانک) دارد یا نه، Single beam و Double beam نام دارد. و کووت ها برحسب نوع شیشه و شکل چند نوع می باشند.

1- کووتهای مکعبی: سطح مقطع این کووت ها مربع بوده و از جنس شیشه خالص (برای نورهای مرئی) و کوارتز( برای نور ماوراء بنفش) می باشند. شیشه نور مرئی را از خود عبور می دهد ولی نور ماوراء بنفش را به مقدار زیادی جذب می کند. کووتهای مکعب، گران و کارکردن و تمیز نگهداشتن آنها دقت بسیار لازم دارد.

2- کووتهای گرد: سطح مقطع این دسته از کووتها گرد بوده و برای کارهای روزمره آزمایشگاهی بکار می روند. با همه دقتی که در ساختن کووتها می شود ،مکرر دیده می شود که آیا A دو کووت مشابه، یکسان نیست. برای جلوگیری از استفاده کووتهای ناجور باید آنها را کالیبره نمود.

برای کالیبره کردن کووتها محلولی را که نسبتا پایدار است مثل هموگلوبین با غلظت 50 میلی گرم درصد میلی لیتر تهیه می نمایند. باید T این محلول در طول موج nm 540 برابر 3/0 ± 50% باشد. راه دیگراینست که به جای کالیبره کردن کووتها از یک کووت برای شاهد و استانداردو نمونه استفاده کنند.

6- دتکتور (نور سنج): نور پس از عبور از عدسیها و شکافها و منوکروماتور به محلول لوله آزمایش رسیده و از آنجا به نورسنج می رود. اسباب منوکروماتور، نور دلخواه و با طول موج مشخص را به لوله آزمایش می تاباند. رنگ این نور مکمل رنگ محلول است. اگر رنگ محلول سبز- آبی (مثل تعیین مقدار گلوکز بوسیله ارتو تولوییدین) به طول موج nm  495-475 باشد رنگ فیلتر- منشور یا گریتینگ باید نارنجی یا نزدیک آن با طول موج بین nm 620-600 باشد. چون رنگهای نارنجی مکملش سبز-آبی است. بنابراین وقتی منوکروماتور رنگ مکمل رنگ محلول را به لوله آزمایش می تاباند مقداری از آن به وسیله محلولی که در لوله وجود داشته و بستگی به غلظت مواد مورد آزمایش دارد ،جذب شده و بقیه آن به نورسنج می رسد. نورسنج با تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی قادر است که مقدار جذب این نور را به وسیله محلول و یا درصد ترانس – میتانس آن اندازه گیری نماید. دتکتورها شامل انواع فتوشیمیائی، فتوالکتریکی و حرارتی می باشد که در ناحیه مرئی و ماوراء بنفش از دتکتورهای فتوالکتریکی مانند فتوولتتیک و فتوتیوب و فتومولتی پلایر تیوب استفاده می شود.

7- رکوردر (الکتریک سنج)در اسپکتروفتومتر احتیاج به دستگاهی است که جریان الکتریکی دتکتور را اندازه بگیرد. دو سیستم گالوانومتر و نول پوینت وجود دارد که در اسپکتروفتومترهایی که دارای نواحی مرئی باشند معمولا از یک گالوانومتر یا صفحه دیجیتالی استفاده می شود. 

طرز کار:

1- پس از اتصال به برق مدتی باید صبر کرد تا دستگاه گرم شود

2- طول موج ماکزیمم را روی دستگاه تنظیم می نمایند.

3- در شرایطی که جا سلی دستگاه، خالی است با در باز یا بسته (بستگی به نوع دستگاه دارد) صفر ترانس میتانس را تنظیم می کنیم.

4- بلانک آبی و بلانکهای دیگر را در جا لوله ای دستگاه گذاشته آن را روی صددرصد T و یا صفر A تنظیم می کنند.

5- نمونه ها را در سل ریخته و مقدار جذب آنها را می خوانیم.

6- سلها حتما باید تمیز بوده و قطرات محلول اطراف آن باید با دستمال کاغذی پاک شود.

 نکات زیر را باید درباره کووت ها رعایت کرد:

1- هرگز قسمت پایین کووت را با دست نمی گیرند چون نور از این قسمت کووت عبور می کند.

2- کووت را دو بار با محلول مورد آزمایش آبکشی می نمایند.

3- موقع استفاده از کووت ها آنها را با پارچه نرمی که پرز ندهد پاک می کنند در صورت امکان از کاغذهای مخصوص پاک کردن عدسی استفاده می نمایند.

4- محلول داخل کووت باید عاری از حباب هوا باشد.

5- کووت را طوری در اسپکتروفتومتر قرار می دهند که علامت مخصوص روی کووت به طرف خواننده باشد.

6- معمولا از همان مسیری که کووت را در اسپکتروفتومتر قرار داده اند از همان مسیر هم آن را خارج می کنند.

7- وقتی از دستگاه استفاده نمی شود دریچه روی محفظه کووت را می بندند.

8- کووتها را با محلول تمیز کننده قوی نمی شویند. حتی در محلولهای ضعیف نیز به مدت طولانی قرار نمی دهند.

9- در صورت اجبار داخل کووت را با سوآپ پنبه ای تمیز می کنند.

10- از کووتهای کالیبره نشده استفاده نمی کنند.

11- باید اندازه کووت و حجم محلول اندازه گیری مناسب باشد..

قانون بیر-لامبرت:

وقتي يك دسته را امواج نوراني تكرنگ ازمحيطي وارد محيط يكنواخت ديگر مي شود، قسمتي ازآن منعكس و قسمتي جذب محيط دوم و قسمتي هم ازمحيط دوم خارج مي شود. رابطه بين شدت نور تابش و نور خارج شده از محيط، توسط لامبرتت (Lambert) در سال 1760 به دست آمد. و بير (Bear) در سال 1762 درستي آن را درباره محلولها بررسي نمود و نتيجه گرفت كه اين قانون درباره محلولها هم صادق است.

قانون بير-لامبرت زماني صادق است كه: 1- نور منتشر شده بر روي ماده مورد نظر تك رنگ باشد

2-غلظت ماده حل شده بايد در محدوده خطي باشد

 

Ø      مطابق قانون بيرولامبرت هنگاميكه نور يك رنگ از محلول رنگي عبور ميكند مقدار نوري كه به وسيله محلول جذب مي شود ويا مقدار نوري كه از محلول خارج مي شود؛ به غلظت ماده رنگي موجود در محلول به ضخامت لوله ايكه نور از آن عبور كرده بستگي دارد گردد.یعنی: 

Ø      OD=KCL                              = جذ ب

Ø      logIo/I= KCL                                        

Kيا ضريب جذب ماده براي مواد مختلف فرق مي كند و به آساني قابل اندازه گيري است.

غلظت جسم مورد مورد آزمايش، C است.   lقطر لوله مي باشد و چون معمولاً قطر لوله را مساوي يك سانتي متر اختيار ميكنند بنابراين خواهيم داشت:  

ضريب جذب ماده OD= log I0/I=KC   

 

 

عبور(درصد عبور)     T  

:e ضريب جذبي مولي L. mol^-1 cm^-1

b: ضخامت سل (طول مسير عبور اشعه الكترو مغناطيس) cm

C: غلظت mol.L^-1

قانون بیر- لامبرت بیان میکند: شدت جذب اشعه الكترومغناطيس توسط يك جاذب، بستگي به غلظت ماده جاذب و طول مسير عبور اشعه از جاذب دارد. A=ebc

عوامل انحراف از قانون بیر:
1- انحرافهای کیمیاوی
تشکیل کمپلکس های مختلف ، اخلال مرکبات دیگر در اندازه گیری
وتغیر ph محیط

2- انحرافهای فیزیکی:
تغییر رنگ از مواد متناسب با تغیر غلظت .
3- انحرافهای دستگاهی:
تکرنگ نبودن نور ، آلودگی سل ها، خطی نبودن جریان حاصل در دتکتور با شدت نور تابشی ، تغیر در مقدار برق و حرارت.

حدود اعتبار قانون بیر:

1- غلظت محلول از 0.01 مولر بیشتر نباشد زیرا این قانون در مورد محلولهای رقیقتر از 0.01 مولار به خوبی صادق است. 3- نباید تصور شود که انحلال و حضور اجسام بی رنگ در محلول اگر چه واکنشی کیمیاوی هم با جسم جاذب ندهد بر میزان جذب بی تاثیر است گاهی اتفاق می افتد که این تاثیر شدید می باشد.

4- قانون بیر-لامبرت در مورد محلولهای کلویدی صادق نمی باشد چون قسمتی از امواج نورانی به علت بر خورد و پخش ، از بین میرود.