samert

سیستم سمتی-ارتفاعی

by with No Comment اختر فیزیکالمپیادفیزیکفیزیک برای همه

مختصات سمت و ارتفاع یکی از دستگاه های مختصات است که برای مشخص کردن مکان اجرام سماوی به کار می رود.

این مختصات وابسته به مکان و زمان ناظر است و با تغییر مکان و زمان ، تغییر می کند .

برای درک صحیح این مختصات لازم است دو مولفه آن یعنی سمت و ارتفاع را معرفی کنیم.

سمت

 

زاویه بین پای عمود نقطه شمال سماوی (در نزدیکی ستاره قطبی) با پای عمود جرم مورد نظر در جهت حرکت عقربه های ساعت برحسب درجه : دقیقه : ثانیه (قوسی).

مقدار آن بین صفر تا ۳۶۰ درجه متغییر است. سمت نقطه ای که در شرق باشد۹۰ درجه :سمت نقطه ای که در جنوب باشد ۱۸۰ درجه و سمت نقطه ای که در غرب باشد ۲۷۰ درجه است. سمت خود نقطه شمال سماوی نیز صفر است.

یکی از راه های بیان مختصات اجرام سماوی ٬استفاده از مولفه های سمت وارتفاع می باشد. بنابراین با داشتن سمت وارتفاع دقیق هر جرم می‌توان آنرا موقعیت یابی و مشاهده نمود. این سیستم مختصات٬ مختصات سمت ارتفاعی نامیده می شود. سمت اجرام متغییر است یعنی با گذشت زمان مقدار آن تغییر می کند.

سمت یک جرم سماوی در کره سماوی

ارتفاع

 


زاویه بین جرم مورد نظر با افق ناظر بر حسب درجه:دقیقه :ثانیه (قوسی).این زاویه بین صفر تا نود درجه متغییر است.ارتفاع جرمی که در افق باشد صفر وارتفاع جرمی که در بالاترین نقطه بالای سر یا سمت الراس ( سرسو) هم ۹۰ درجه است.

ستاره قطبی به این دلیل که در امتداد محور شمالی زمین است همواره در محل خود ثابت است و سمت و ارتفاع آن تغییر نمی کند.

ارتفاع ستاره قطبی در هر منطقه، برابر با عرض جغرافیایی آن منطقه می باشد.

ارتفاع یک جرم سماوی در کره سماوی
photo_2024-11-11_19-41-21

نوفن‌فست ، جشنواره‌ی نوآوری و فناوری دانش آموزی

by with No Comment اختر فیزیکالمپیادفیزیکفیزیک برای همهفیزیک دبیرستانکیهان شناسی

جشنواره نوآوری و فناوری دانش‌آموزی نوفن محلی برای معرفی دستاوردهای نوآورانه و فناوری‌های جدید دانش‌آموزان است. این رویداد با هدف تشویق خلاقیت و پرورش استعدادهای دانش‌آموزان برگزار می‌شود.

دانش آموزان عزیزی که علاقمند به نجوم و اخترفیزیک هستند میتوانند برای آشنایی با تلسکوپ و مقدمات نجوم در این جشنواره شرکت کنند، بنده در بخش نجوم در کنار شما خواهم بود.

سیاره

سیارات

by with No Comment اختر فیزیکفیزیکفیزیک برای همه

سَیاره یا اپاختر یک جرم آسمانی است که در حرکتی مداری به دور یک ستاره یا بقایای ستاره‌ای می‌گردد؛ جرم آن به اندازه‌ای است که تحت تأثیر نیروی گرانش خود گِرد شود؛ اما جرم آن بقدری زیاد نیست که سبب همجوشی هسته‌ای شود و طبق نظر اتحادیهٔ بین‌المللی اخترشناسی اما نه همهٔ دانشمندان سیاره‌شناس همسایگی خود را از سیارکها پاکسازی کرده‌باشد. کلمه سیّاره از سیر کردن و گردیدن می‌آید. سیّاره ممکن است الزاماً به دور مرکز یک ستاره نچرخد بلکه این چرخش حول مرکز جرم سیستم یا همان منظومه خواهد بود. در منظومه شمسی به جز زمین، پنج سیاره اغلب با چشم غیرمسلح قابل دیدن هستند.
برای یک ناظر زمینی سیارات با نوری ثابت (بدون چشمک زدن) بر روی دایره البروج قابل رویت هستند.
سیارات منظومهٔ شمسی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: سیاره‌های غول‌پیکر کم‌چگالی و سیاره‌های کوچک‌تر زمین‌سان سنگی. بنا بر تعاریف اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی، هشت سیاره در منظومه شمسی وجود دارند. به ترتیب افزایش فاصله از خورشید، چهار سیارهٔ سنگی عطارد، زهره، زمین و مریخ قرارگرفته‌اند و پس از آن‌ها چهار غول گازی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون قرار گرفته‌اند. شش سیاره از این هشت سیاره، یک یا چند قمر طبیعی دارند که به دور آن‌ها می‌گردند.
چندین هزار سیاره در اطراف ستارگان (سیارات برون‌خورشیدی یا برون‌سیاره‌ها) دیگر در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند: تا تاریخ یکم ژوئیهٔ ۲۰۲۱، ۴٬۷۷۷ سیارهٔ برون‌خورشیدی در ۳۵۳۴ سامانهٔ سیاره‌ای (که ۷۸۵ تا از آن‌ها سامانه‌های چندسیاره‌ای هستند) کشف شده که اندازه‌های آن‌ها از سیاراتی در اندازهٔ کمی بزرگ‌تر از ماه تا غول‌های گازی با بزرگی دوبرابر مشتری متغیر است. از میان آن‌ها بیش از ۱۰۰ سیاره هم‌اندازهٔ زمین هستند که فاصلهٔ ۹ تای آن‌ها از ستاره‌هایشان به اندازهٔ فاصلهٔ زمین از خورشید، یعنی در محدودهٔ کمربند حیات است.
در مورد چگونگی پیدایش سیارات، هنوز اطلاع قطعی وجود ندارد. نظریه پیشتاز این است که سیارات در حین فروریختن یک سحابی و تبدیل آن به به قرص نازکی از گاز و غبار شکل می‌گیرند. در پی این فروریزی یک پیش‌ستاره در هسته تشکیل می‌شود که قرص پیش‌سیاره‌ای چرخانی آن را دربرگرفته‌است. از طریق برافزایش (یک فرایند برخورد چسبنده) ذرات غبار قرص به شکل پایداری در کنار هم انباشته می‌شوند تا اجسامی بزرگتر تشکیل دهند. تجمع‌های محلی جرم به نام سیارات خرد شکل می‌گیرند و با بهره‌گیری از جاذبه گرانشی فرایند برافزایش را تسریع می‌کنند. این تجمع‌ها مرتباً چگال‌تر می‌شوند تا اینکه سرانجام بر اثر گرانش به درون فرو ریخته و پیش‌سیارهها را تشکیل می‌دهند پس از آنکه قطر سیاره از ماه بزرگتر شد، شروع به انباشتن یک اتمسفر گسترده می‌کند و از طریق پدیده پسار اتمسفری (نیروی مقاوم شاره)، سرعت جذب سیارات خرد آن بسیار افزایش می‌یابد. وقتی یک پیش‌ستاره به‌اندازه‌ای بزرگ می‌شود که شعله‌ور گردد و ستاره‌ای به‌وجود آید، قرص باقی‌مانده توسط پدیده‌های تبخیر فوتونی، بادهای خورشیدی و کشش پوینتینگ-رابرتسون از درون به خارج رانده می‌شود. پس از آن ممکن است که هنوز پیش‌سیاره‌های زیادی در حال گردش به دور ستاره یا یکدیگر باشند، اما به مرور زمان با هم برخورد کرده یا تشکیل یک سیاره بزرگتر یا اینکه مواد آن‌ها پراکنده می‌شود تا جذب پیش‌سیاره‌ها و سیاره‌های بزرگتر شود. آن اجسامی که به اندازه کافی پرجرم می‌شوند، بیشتر مواد موجود در همسایگی خود را جذب می‌کنند و تشکیل سیاره می‌دهند. در این میان، پیش‌سیاراتی که از برخوردها دوری کرده‌اند، یا از طریق جذب گرانشی به قمرهای طبیعی این سیارات تبدیل می‌شوند یا اینکه در کمربندهایی در کنار اجسام دیگر باقی‌مانده و تبدیل به سیاره کوتوله و اجرام کوچک می‌شوند.

لیست سیارات منظومه شمسی:

  1. عُطارِد (Mercury)
  2. زهره (Venus)
  3. زمین (Earth)
  4. مریخ (Mars)
  5. مشتری (Jupiter)
  6. زُحل (Saturn)
  7. اورانوس (Uranus)
  8. نپتون (Neptune)
FLAT_EARTH

نظریه زمین تخت

by with No Comment فیزیک برای همه

هنوز هستند کسانی که فکر کنند زمین صاف است!‌ آنان فکر می‌کنند عکس‌های ناسا تقلبی و کلاهبرداری است و دولت‌ها دارند سرمان کلاه می‌گذارند. آنان نظریات علمی ارائه می‌کنند و شواهد، مستندات و عکس‌های زیادی برای این ادعایشان دارند. آنان حتی روز و شب و چرخش زمین را هم می‌توانند با فرضیه صاف بودن زمین اثبات کنند. شاید شما هم اگر دانش کافی نداشته باشید و ادعاهای آنان را بشنوید حرفشان را باور کنید! اما بگذارید خیالتان را راحت کنم؛ زمین گرد است. با اینکه دلایل زیادی برای گرد بودن زمین وجود دارد و دانشمندان بزرگ آن را اثبات کرده‌اند بگذارید یک مثال خیلی ساده بزنم. برای اثبات گرد بودن زمین نیازی نیست از فیزیک کمک بگیریم، هرچند فیزیک آن را اثبات می‌کند، فقط کافی است نگاهی به سایه‌‌اتان بیاندازید. در یک زمین تخت، هیچ تفاوتی بین ارتفاع سایه‌ها وجود ندارد و موقعیت خورشید نسبت به زمین در تمامی نقاط یکسان است. تنها در زمین کروی است که موقعیت خورشید در دو مکان مختلف با هم فرق می‌کند. در نتیجه می‌توانیم سایه‌های مختلفی روی زمین ببینیم.

متن سربرگ خود را وارد کنید

ebn-heysam02

ابن هیثم: پدر فیریک نور

by with No Comment فیزیک برای همهمفاخر فیزیک

آشنایی با ابن هیثم

دانشمند مسلمان عرب، ابوعلی الحسن بن هیثم که در غرب به الحسن یا الحازن معروف است در سال 965 در شهر بصره در جنوب عراق به دنیا آمد و از این رو به البصری نیز معروف است. او در بصره و بغداد تحصیل کرد و در شهر قاهره مصر در سال 1040 درگذشت.

 در گذشت  ۱۰۴۰ میلادی قاهره 

 زاد روز  ۹۶۵ میلادی بصره 

این هیثم با توجه به سطح علمی بالایی که در شاخه های مختلف داشت، با القاب متعددی شناخته می شود:

  – پدر روش علمی نوین

  – بطلمیوس دوم

  – اولین دانشمند واقعی جهان

  – پدر علم فیزیک نور

  – پدر اپتیک مدرن

دستاوردهای مهم ابن هیثم

ابن هیثم پدر علم فیزیک نور و آغاز کننده تحولاتی است که بعدها به ساخت دوربین عکاسی، دوربین سینما و پروژکتور پخش فیلم منجر شد. از بزرگترین ریاضیدانان و بنا بر دائرة المعارف الاسلامیه بی‌گمان بهترین فیزیکدان مسلمان که اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است که در زمینه شناخت نور و قانون ‌های شکست و بازتاب آن نقش مهمی ایفا کرده ‌است. او در طی دوران زندگی خود به دستاورد های مهمی نایل آمده که این دستاورد ها به قرار ذیل اند:

– نخستین کسی است که ۷۰۰ سال قبل از نیوتن به بررسی ویژگی ‌های نور پرداخت.
– رساله ‌ای درباره نور نوشت و نخستین آزمایش ها را درباره خواص نور را انجام داد.
– به نسبت زاویه تابش و زاویه انکسار پی برد (برخی از مورخان این علم بر این باورند که قانون اِسنل در واقع نشات گرفته از تحقیقات ابن سهل و ابن هیثم می ‌باشد).
– اصول تاریکخانه یا اتاقک تاریک (camera obscura) را شرح داد و ذره بین را ساخت (در سده پنجم هجری/یازدهم میلادی این ابزار را برای بررسی خورشید گرفتگی به کار برد، این ابزار در زمان جنگ‌ های صلیبی به اروپا راه یافت).
– قوانین شکست نور را کشف کرد.
– در مورد قسمت‌ های مختلف چشم بحث کرد.
– ذره ‌بین را ساخت و اصول تاریکخانه را شرح داد که منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید.
– بررسی سایه ها، رنگین کمان، خورشیدگرفتگی و ماه گرفتگی و همچنین تخمین ارتفاع جو زمین از دیگر دستاورد های این محقق است.
– شهرت ابن هیثم در نجوم بیشتر به سبب تألیف رساله ‌ای به نام مقاله فی هیئته العالم است.
– نخستین دانشمند در عصر خود بود که برای بررسی تئوری‌ های خود، از شواهد عملی استفاده می‌کرد.
– ابن هیثم رنگ‌ ها را واقعی و متمایز از نور دانست و گفت که اجسام رنگین، نور خود را در خط مستقیم در همه جهات می ‌پراکنند.
– او گفت رنگ‌ ها همیشه با نور حضور دارند٬ در آن آمیخته‌ اند و بدون آن هرگز به چشم نمی‌آیند.
– به دید برخی پژوهشگران ابن هیثم نخستین دانشمند جهان است که سرعت صوت را محاسبه کرده ‌است.
– وی با معیار متعارف اندازه‌گیری طول در زمان خود؛ که واحد ذرع بود، سرعت نور و دور کره زمین را اندازه گرفت.
– او را اولین دانشمندی می ‌شناسند که از روش مبتنی بر آزمایش در کارهایش استفاده کرده است.
– سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامیده شده‌ است.
– بيش از ۲۰۰ كتاب از تأليفات او نام برده اند از جمله: كتاب المناظر، كيفيات الاظلال، كتاب فى المرايا المحرقه بالقطوع، كتاب فى المرايا المحرقه بالدوائر، كتاب فى مساحة المجسم المكافى، فقراتى از رسالة فى المكان، فى مسئلة عدديّة، فى شكل بنى موسى، فى اصول المساحه.

ebn-heysam06
شکل اصلی ساختار چشم ها و اعصاب وابسته، از کتاب المناظر (کتاب Optics) ابن هیثم، استانبول، قرن یازدهم.

فیزیک نور

نظریه نور و بینایی ابن هیثم با هیچ یک از نظریه هایی که قبلاً در عهد باستان یا در اسلام وجود داشته است، یکسان نیست و همچنین برگرفته از آنها نیز نمی باشد. به نظر می رسد اولین درک واقعی از عملکرد یک عدسی، به ویژه توانایی یک شکل محدب برای ایجاد تصویر بزرگنمایی شده از یک جسم، به ابن هیثم نسبت داده شود. در اواخر قرن سیزدهم بود که عینک ها اختراع شدند که نشان دهنده اولین استفاده عملی از بزرگنمایی در جامعه بود.

ابن هیثم به بررسی کامل عبور نور از حالت های مختلف ماده پرداخت و قوانین شکست را کشف کرد. او همچنین اولین آزمایش‌ها را در مورد پراکندگی نور در تشخیص رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن انجام داد. رساله هفت جلدی ابن هیثم در اپتیک، کتاب المناظر (کتاب اپتیک)، که او در حبس بین سال های 1011 تا 1021 نوشته است، در کنار کتاب فلسفه طبیعی اصول ریاضی اسحاق نیوتن به عنوان یکی از تأثیرگذارترین کتاب هایی که تا کنون نوشته شده است، قرار گرفته است. ابن هیثم، در فیزیک، درک نور و بینایی را به شدت متحول کرد.

او به طور طولانی مدت به تحقیق در رابطه با پدیده های فیزیکی مختلف مانند سایه ها، کسوف و رنگین کمان پرداخت و در مورد ماهیت فیزیکی نور اندیشید. او همچنین سعی کرد دید دوچشمی (binocular vision) را توضیح دهد و توضیح درستی از افزایش ظاهری اندازه خورشید و ماه در نزدیکی افق ارائه کرد. او به خاطر اولین استفاده از دوربین ابسکورا (obscura) و دوربین پین هول(pinhole) شناخته شده است. همانطور که گفته شد، او با نظریه بطلمیوس و اقلیدس در مورد بینایی که اجسام توسط پرتوهای نوری که از چشم ها ساطع می شود، دیده می شوند، مخالفت کرد. به گفته ابن هیثم پرتوها از یک منبع نشات می گیرند نه از چشم. با این تحقیقات گسترده در زمینه اپتیک، او را پدر اپتیک مدرن دانسته اند.

او در کتاب المناظر دو شیوه انتشار نور را اینگونه بیان کرده است که بازتاب از سطحی صاف و شکست نور هنگام عبور از یک جسم شفاف به جسم شفاف دیگر است. وی برای اثبات نظریه خود درباره بازتاب و شکست نور و نور تابیده از جسم منیر و غیرمنیر با استفاده از ابزاری، چون لوله دیدگر، رشته و اتاقک تاریک آزمایش‌های فراوانی انجام داد.

 

علاوه بر اینها، وی بر آن بود که رنگ هم مانند نور واقعی است، ولی با آن تفاوت دارد و در آخر با آزمایش نشان داده که رنگ همیشه همراه نور و آمیخته با آن است و بدون وجود نور به چشم نمی‌آید. وی در مورد ماهیت نور نظریه‌ای عرضه کرده که در آن مفهوم کمترین نور را بیان کرده است به این صورت که کمترین نور، تک پرتوی است که فقط در امتداد خط راستی انتشار می‌یابد که در طول آن گسترش دارد و نور در تمام راستا چه موازی، چه متقاطع گسیل می‌شود. او چنین نتیجه گرفت که هر روزنه‌ای یا آن‌قدر گشاد است که به نور امکان انتشار مستقیم می‌دهد یا به قدری تنگ است که نور به هیچ‌وجه از آن نمی‌گذرد.از کار‌های دیگر او تشریح ساختار چشم است. وی با دقتی بسیار ساختار چشم را چنان توصیف کرد که با توضیح وی درباره دید سازگار باشد و پس از آن نظریه خود را درباره دید و علت دیده شدن اجسام بیان کرده است.

برخلاف پیشینیانش او بر آن بود که نور از اشیا به چشم می‌رسد و علت دیده شدن اجسام همین موضوع است. او در این‌باره پژوهش‌های علوم طبیعی خود را با ریاضی ترکیب کرد. با آوردن مثال‌هایی مانند احساس درد در چشم هنگام خیره شدن به نور شدید، بیان کرد که در نور خاصیتی است که بر چشم اثر می‌گذارد و چشم نیز خاصیتی دارد که از آن تأثیر می‌پذیرد و به همین سبب تنها راه توضیحِ “دیدن” این است که بپذیریم نور از جسم به چشم می‌رسد. او در ادامه تلاش کرد تا بیان کند چه شرایطی لازم است که تصویر سالم و کامل اجسام به چشم برسد و در آنجا تأثیر دیداری بگذارد و در واقع با این کار، وی نخستین کسی بود که توانست رابطه شکل اجسام مرئی و چشم را توصیف کند. ابن هیثم در پایان کتابش علت دیدن شکل کامل اجسام را نور‌هایی دانسته که از اجسام به خط راست به چشم می‌رسد یا شکسته می‌شود، اما در نهایت تصویر کاملی به ما ارائه می‌دهد.

ساختارچشم، تألیف ابن هیثم، از کتاب اپتیک.

شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره‌بین از کارهای برجستهٔ ابن هیثم می باشد که در نهایت منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید. او ابزاری را به نام جعبه تاریک (camera obscura) را برای بررسی خورشیدگرفتگی به کار برده بود. این ابزار در زمان جنگ‌های صلیبی به اروپا راه یافت. اتاقک تاریک، عبارت بود از جعبه یا اتاقکی که فقط بر روی یکی از سطوح آن روزنه‌ای ریز، وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث می‌شد که تصویری نسبتاً واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود.این وسیله به شدت مورد توجه نگارگران قرار گرفت و همهٔ نگارگران به‌ویژه نگارگران ایتالیایی سدهٔ شانزدهم از آن برای طراحی دقیق چشم‌اندازها و دیدن دورنمایی صحیح بهره می‌بردند، به این ترتیب که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می‌دادند و تصویر شکل گرفته را ترسیم می‌کردند. این تصاویر بسیار واقعی و از ژرفانمایی (پرسپکتیو) صحیحی برخوردار بود.

ابن هیثم علاوه بر کتاب اپتیک، مقاله ای با عنوان رساله فی الدّوع نوشت. این مقاله حاوی تحقیقات بیشتر در مورد خواص شدت روشنایی و پراکندگی تابشی آن از طریق مواد مختلف شفاف و نیمه شفاف بود. ابن هیثم در رساله خود به نام میزان الحکمه، تراکم جو را مورد بحث قرار داده و آن را به ارتفاع مربوط می کند. او همچنین انکسار اتمسفر را مطالعه کرد. نوشته های نوری وی بر بسیاری از روشنفکران غربی مانند راجر بیکن، جان پچام، ویتلو و یوهانس کپلر تأثیر زیادی گذاشت.

ebn-heysam05
شروع عکاسی در دنیا، ابن هیثم در «مقالة فی صورة الکسوف» برای اولین بار از مفهوم "اتاق تاریک" استفاده کرد.

نجوم

ابن هیثم، در حالی که در زمره بزرگترین منجمان عرب به حساب نمی آید، اما آثار او نشان می دهد که بر تکنیک های نجوم بطلمیوسی تسلط داشته است. برخی از این آثار وی همچنین توانایی او در حل مسائلی که مورد توجه منجمان عرب بوده، مانند تعیین قبله (جهت نماز) را آشکار می کند. به نظر می‌رسد انتقاد او از مدل‌های سیاره‌ای بطلمیوسی(Ptolemaic planetary models)، همانطور که در فرضیه‌های Almagest و Planetary ارائه شده است، الهام‌بخش تحقیقاتی باشد که منجر به جایگزینی آنها شد.

این اثر نجومی بین سال‌های 1025 تا 1028 با عنوان «الشکوک الا بطلمیوس» ( Al-Shukūk alā Batlamyūs) نوشته شد و سپس به‌عنوان شبهاتی درباره بطلمیوس یا آپوریاس ترجمه شد. کتاب مدل حرکات هر یک از هفت سیاره ابن هیثم که در سال 1038 نوشته شد، کتاب مهمی در زمینه نجوم بود. نسخه خطی بازمانده از این اثر به تازگی کشف شده است و قسمت های بسیاری از آن هنوز مفقود است. اصلاحات او کیهان شناسی را مستثنی می کرد، زیرا او مطالعه سیستماتیک حرکتی اجرام آسمانی را توسعه داد که کاملاً هندسی بود و این امر به نوبه خود منجر به تحولات نوآورانه در هندسه در ابعاد کوچک شد.

پروفسور جیم الخلیلی درباره ابن هیثم می گوید: هنگامی که در خاورمیانه برای ساخت فیلمم سفر می‌کردم، با متخصصی در دانشگاه اسکندریه مصر گفت‌وگو کردم که به من پاره‌ای از کارهای تازه کشف شده ‌ابن ‌هیثم را در اخترشناسی نشان داد. به نظر می‌رسد او آن‌چه را که امروز مکانیک سماوی نامیده می‌شود و اصول حرکت مداری سیارات را توضیح می‌دهد، بنیان نهاده باشد؛ همان علمی که بعدها توسط دانشمندان غربی چون کوپرنیک، گالیله، کپلر و نیوتن ادامه پیدا کرد. این باورنکردنی است که ما تازه امروز به دِین علم فیزیک به یک دانشمند مسلمان که هزار سال پیش می‌زیسته، پی می‌بریم.

ابن هیثم نخستین کسی است که ذره بین را اختراع کرد که در نهایت منجر به اختراع عینک توسط راجر بیکن و تلسکوپ توسط گالیله که آثار او را مطالعه میکردند شد.

ریاضیات

ابن هیثم در ریاضیات، بر اساس کارهای ریاضی اقلیدس و ثابت ابن قره پیش رفت و پس از پیوند جبر به هندسه، مقاطع مخروطی، نظریه اعداد و هندسه تحلیلی را نظام‌بندی کرد. سهم او در ریاضیات گسترده بود. او هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد.

 او مکانیک حرکت یک جسم را مطالعه کرد و اولین کسی بود که معتقد بود یک جسم دائما حرکت می کند مگر اینکه نیروی خارجی آن را متوقف کند یا جهت حرکت آن را تغییر دهد. این نظریه به طرز شگفت انگیزی شبیه قانون اول حرکت است که قرن ها بعد توسط اسحاق نیوتن توصیف شد.

ebn-heysam13
مسئله الهازن، نظریه ابن هیثم

تحقیقات او در مورد منعکس کننده ها (catoptrics) در کتاب پنجم از مجموعه کتاب اپتیک حاوی مسئله مهمی است که به عنوان مسئله آلهازن (Alhazen’s problem)  شناخته می شود و شامل ترسیم خطوط از دو نقطه در صفحه یک دایره است که در نقطه ای از محیط دایره به هم می رسند و زوایایی برابر با حالت عادی در آن نقطه ایجاد می کنند و منجر به معادله درجه چهارم می شود. این امر سرانجام باعث شد که ابن هیثم اولین فرمول را برای مجموع توان های چهارم (sum of fourth powers) بدست آورد و با استفاده از یک اثبات اولیه توسط استقراء ریاضی، روشی را برای تعیین فرمول کلی برای مجموع انتگرال ها ایجاد کرد که برای توسعه انتگرال ها قدمی اساسی بود.

در واقع این مسئله در سال ۱۵۰ میلادی توسط بطلمیوس طرح شده بود و ابن هیثم نخستین کسی بود که آنرا پس از قریب ۷ سده در مسیر تحقیقات خود بر روی جهت نور در یک کره حل کرد. مسئله از اینقرار است که نور را به کدام نقطه از سطح یک کره (یا دایره) پرتاب کنیم تا انعکاس آن (که طبق قانون انعکاس با زاویه مساوی رخ می‌دهد) به نقطه مورد نظر ما برخورد کند. این مسئله را در بیلیارد نیز طرح کرده‌اند که توپ را به کجا بزنیم تا انعکاس آن به توپ حریف برخورد کند.ابن هیثم برای حل مسئله مجبور شد به حل معادلات درجه چهارم و ایجاد نوعی حساب انتگرال روی بیاورد. محاسبات ابن هیثم بقدری پیچیده و طولانی بودند که برای فهم آنها لازم شد چند سده بعد به کمک روشهایی که دکارت ابداع کرد دوباره به آنها رجوع کنند تا آنها را بفهمند. سر انجام در ۱۹۶۵ میلادی جک الکین یک روش ریاضی برای حل مسئله پیدا کرد.

ابن هیثم هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد. ابن هیثم همچنین فرمولی برای جمع 100 عدد طبیعی اول کشف کرد. سهم او در نظریه اعداد شامل نظریه های وی در مورد اعداد کامل است. ابن هیثم در تحلیل خود اولین کسی بود که متوجه شد هر عدد کامل(perfect number) زوج به شکل  2n-1 (2n-1)است که  در آن 2n-1 عدداول است، اما او نتوانست این نتیجه را با موفقیت ثابت کند و بعداً در قرن 18 توسط اویلر ثابت شد. در تئوری اعداد، یک عدد کامل، یک عدد صحیح مثبت است که با مجموع مقسوم علیه های مثبت آن، بدون احتساب خود عدد، برابر است.

> وی برای نخستین بار معادلات کوشی-ریمان را در ریاضیات مطرح کرد.

> قانون کتانژانتها نخستین بار توسط ابن هیثم مطرح شد.

پزشکی و روانشناسی

ابن هیثم اولین کسی بود که قسمت های مختلف چشم را به طور دقیق توصیف کرد و در مورد روند بینایی توضیح علمی داد. ابن هیثم در پزشکی و چشم پزشکی به پیشرفت های مهمی در جراحی چشم دست یافت و برای اولین بار روند بینایی و ادراک بصری را مطالعه و توضیح داد. “چشم، نور و رنگ موجود در سطح جسم مورد نظر را درک می کند. چشم لزوماً همه اشیاء را از طریق خطوط مستقیم فرضی که بین جسم و نقطه مرکزی دید پخش می شوند، درک می کند”.

برخی ابن هیثم را بنیانگذار روان فیزیک (psychophysics) و روانشناسی تجربی می دانند، زیرا او را پیشگام در روانشناسی ادراک بصری می دانند.

ebn-heysam10
توضیح ساختار چشم و درک نور برای اولین بار توسط ابن هیثم

یادبودها

  • سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامگذاری شده‌است.
  • سال ۲۰۱۵ که سال جهانی نور نامگذاری شده بود مصادف با هزارمین سالگرد انتشار کتاب المناظر نیز بود که توسط یونسکو از خدمات ابن هیثم تجلیل شد.
  • یک دهانه آتشفشانی در کره ماه، Alhazen (نام لاتین ابن هیثم) نامگذاری شده‌است.
مجسمه ابن هیثم در عمارت باغ موزه فردوس تهران
albert

جایزه نوبل انیشتین

by with No Comment فیزیک برای همه

همه انیشتین را به خاطر نظریه معروف نسبیتش می‌شناسند، اما او به خاطر این نظریه نوبل نگرفت!‌ انیشتین با آزمایش فوتوالکتریک خاصیت ذره‌ای نور را نشان داد و توانست برایش فرمول‌بندی تعریف کند که موجب شد تا نوبل فیزیک ۱۹۲۱ را ببرد. با اینکه انیشتین تنها یک نوبل گرفت ولی ردپایش در تمام علم فیزیک مشهود است. یعنی شما هر جای فیزیک که دست بگذارید سرآخر با اسم آلبرت انیشتین مواجه خواهید شد

225727076

رنگ آسمان و پدیده رایلی

by with No Comment فیزیک برای همه

 نور خورشید شامل طیف وسیعی از امواج الکترومغناطیسی است. برخی از این امواج نور مرئی بوده که شامل تمامی رنگ‌ها، از قرمز تا بنفش، می‌شود. اگر تمامی این رنگ‌ها با هم به چشم ما برسد، ما آن را سفید می‌بینیم. یعنی می‌توان گفت نور سفید ترکیبی از همه رنگ‌هاست. مثلا اگر مستقیم به خورشید نگاه کنیم، از آنجا که نور سفید فاصله کمی را از اتمسفر طی می‌کند تا به چشم ما برسد، آن را سفید می‌بینیم. آنگاه که نور سفید خورشید به ذرات معلق هوا برخورد می‌کند، در همه جهت‌ها پراکنده می‌شود. بیشترین پراکندگی مربوط به نور آبی و بنفش و کمترین پراکندگی مربوط به نور قرمز و نارنجی است. از آنجا که بنفش بیشترین پراکندگی را دارد، آسمان بیشتر بنفش است تا آبی! اما در حقیقت بخشی از طیف بنفش توسط اتمسفر جذب می‌شود. همینطور شدت نور بنفش کمتر بوده و چشم انسان‌ها به نور آبی حساس‌تر است. به همین دلیل ما آسمان را آبی می‌بینیم.

ساخت رنگ های مختلف

نور خورشیدی که می بینیم نوعی تابش الکترومغناطیسی است که توسط خورشید ساطع و به عنوان نور مرئی و سفید شناخته می شود اما از رنگ هایی با طول موج های مختلف تشکیل شده است، بنفش دارای کوتاه ترین طول موج و قرمز دارای طولانی ترین طول موج است. وقتی به یک منشور یا رنگین کمان نگاه می کنید می توانید رنگ های مختلف را ببینید.

اتمسفر زمین

اتمسفر در درجه اول تقریبا از 21٪ موکلولهای اکسیژن و 78٪ نیتروژن تشکیل شده است. علاوه بر این مولکول های آب به شکل قطرات، کریستال های یخ، بخار، ذرات گرد و غبار، آلاینده ها و خاکستر را می توان در جو یافت که به زمین نزدیک تر هستند و با افزایش ارتفاع کم می شوند.

آسمان آبی و خورشید زرد

وقتی نور خورشید به مولکول های گاز مانند نیتروژن و اکسیژن برخورد می کند، رنگ هایی با طول موج بلند مثل قرمز، زرد و نارنجی به راحتی عبور می کند، در حالی که نور طول موج های کوتاه تر، مانند آبی و بنفش، جذب می شود و سپس در تمام جهات توسط مولکول های گاز پراکنده می شود.

هنگامی که در طول روز به آسمان نگاه می کنید، این نور آبی و بنفش پراکنده به چشم های شما می رسد، با این حال، چشم انسان بیشتر پذیرای فرکانس های آبی نسبت به بنفش است، بنابراین آسمان آبی به نظر می رسد.

این پدیده به عنوان پراکندگی رایلی شناخته می شود و نام آن برگرفته از فیزیکدان بریتانیایی، به نام لرد رایلی است. اگر چه آسمان آبی به نظر می رسد اما خورشید در طول روز زرد است، حتی اگر نور خورشید سفید باشد. زمانی که خورشید در بلندترین نقطه از آسمان است، نور باید فاصله کمتری از اتمسفر را طی کند؛ به این معنی که نور زرد، نارنجی و قرمز از آن عبور می کند در حالی که مقدار کمی نور آبی و بنفش پراکنده شده و از ترکیب خارج می شود. بنابراین خورشید روی زمین زرد به نظر می رسد.

دلیل قرمزی آسمان و خورشید هنگام طلوع و غروب

دیدن یک خورشید نارنجی یا قرمز، صبح زود یا اواخر عصر، منظره ای دیدنی است. آسمان به دلیل پدیده ای به نام پراکندگی رایلی به این رنگ های روشن نیاز دارد،

پدیده رایلی چیست؟

پراکنش رایلی، تابعی از قطبیت‌پذیری الکتریکی ذرات است.

پراکنش رایلی نور سفید خورشید در جو باعث پراش تابش آسمانی می‌شود و دلیل رنگ آبی آسمان و رنگ زرد نور خورشید در روی سطح زمین، همین مسئله است.

نور خورشید به رنگ سفید است. نور به خط مستقیم سیر می‌کند و در برخورد با مولکول‌های درشت هوا مانند نیتروژن و حتی اتم‌ها مقداری از آن جذب‌شده و بقیه تجزیه‌شده و در جهت‌های مختلف پخش می‌شود. به دلیل اینکه نور آبی دارای طول‌موج بسیار کوتاه‌تری نسبت به نور قرمز و غیره دارد، با سرعت بالاتری در اتمسفر پخش‌شده و به چشم ما می‌رسد و ما آسمان را به رنگ آبی می‌بینیم. پدیده رایلی فقط در گازها اتفاق نمی‌افتد و در مایعات نیز اتفاق می‌افتد؛ آبی‌بودن دریا نیز به همین دلیل است. حتی دلیل رنگ آبی در چشم نیز همین پدیده است؛ در بدن انسان، ما رنگدانه تولیدکننده آبی نداریم.

پراکنش رایلی نوعی کشسانی نور و عامل اصلی رنگ آبی آسمان و قرمز و نارنجی نزدیک غروب است و به افتخار تحقیقات فیزیک‌دان انگلیسی ویلیام رایلی نامگذاری شد.