العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الفيزياء الحديثة


الفيزياء البصرية: نبضات ضوئيـة بالغـة القِصَر تهـزّ الذَّرَّات

كل ما يخص الفيزياء الحديثة


إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1  
قديم 06-24-2018, 02:44 AM
ملك غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 1207
 تاريخ التسجيل : Jun 2018
 فترة الأقامة : 2105 يوم
 أخر زيارة : 06-24-2018 (08:28 AM)
 المشاركات : 60 [ + ]
 التقييم : 10
 معدل التقييم : ملك is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
110315 Imgcache الفيزياء البصرية: نبضات ضوئيـة بالغـة القِصَر تهـزّ الذَّرَّات



الكاتب : كيونج تيك كيم


تم فحص استجابة الإلكترونات الموجودة في الذرات لنبضات ضوئية بصرية بالغة القِصر، من خلال قياس الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الذرات؛ حيث كَشَف ذلك عن تأخر زمني محدود في توقيت الاستجابة.

يُعتبر توصيف استجابة الذرات والجزيئات لموجة ضوئية بمثابة خطوة أولية في فهم التفاعلات الأساسية التي تحدث بين الضوء والمادة. وبسبب السرعة الفائقة لاستجابة الإلكترونات الموجودة في الذرات للموجات الضوئية، بُذل الكثير والكثير من الجهد لتطوير مصادر ضوئية تنتج نبضات قصيرة قدر الإمكان، من أجل دراسة هذه الديناميكيات فائقة السرعة. وعن ذلك.. نَشَر حسن وزملاؤه1 بحثًا حول توليد نبضات ضوئية بنطاقات زمنية أقل من الفيمتوثانية في النطاقات الطيفية المرئية، والنطاقات القريبة منها (تعادل الفيمتوثانية الواحدة 10-15 من الثانية)، واستخدموها لتتبُّع الاستجابات غير الخطية للضوء في إلكترونات ذرات الكريبتون؛ فوجدوا أن هناك زمنًا محددًا للاستجابة.

تتكون الذَّرَّة من إلكترونات سالبة الشحنة، ونواة موجبة الشحنة، وعادةً ما تُشَبَّه استجابة الذرة لموجة ضوئية بسلوك نظام مكوَّن من كتلتين متصلتين بزنبرك، إحداهما تمثل إلكترونًا مقيدًا، والأخرى تمثل بقية الذَّرَّة (الشكل 1). وبِتَعَرُّض الذَّرَّة لموجة ضوئية؛ يتحرك الإلكترون، نسبة إلى النواة، مدفوعًا بقوة لورنتز ـ وهي نتاج مجموع القوى الكهربائية والمغناطيسية، وتؤثر على شحنة نقطية في وجود مجال كهرومغناطيسي ـ ما يؤدى إلى فصل الشحنة. في مجال ضوئي ضعيف، تتناسب قوة المجال خطيًّا مع عملية فصل الشحنة، ما يعني أن الإلكترون يتأرجح بقوة المجال الضوئي نفسها، لكن حين تتعرض الذرات لمجال ضوئي قوي ـ أضعف من أن يُحدِث الكثير من التأين ـ تزيد الأمور تعقيدًا. فبابتعاد الإلكترون عن النواة، يتأرجح بشكل غير خطي، نسبة إلى المجال الضوئي؛ ما يعني أنه يمكن لهذا الإلكترون أن يبعث إشعاعًا، يكون مجاله الطيفي أوسع من المجال الضوئي المفروض. ويُعَدّ هذا الإشعاع بمثابة مفتاح لفهم الاستجابة غير الخطية للمجال الضوئي القوي، التي تحدث في الذرات.


الفيزياء البصرية: نبضات ضوئيـة بالغـة

يمكن اعتبار أن سلوك ذرة وسط موجة ضوئية يشبه سلوك نظام مكوّن من كتلتين متصلتين بزنبرك، كتلة منهما خفيفة وتمثل إلكترون مقيد (الكرة الخضراء)، والأخرى ثقيلة وتمثل بقية الذرة (الكرة البنفسجية). يتأرجح الإلكترون نسبةً لبقية الذرة، مدفوعًا بالقوة الكهربائية المرتبطة بالمجال الضوئي المفروض (يشير الخط الأحمر إلى المجال الضوئي؛ وتمثَّل النبضة الضوئية هنا بنصف دورة موجة كهرومغناطيسية). وقد يصدر الإلكترون المتأرجح إشعاع لاخطي (الخط الأزرق). استخدم حسن وزملاؤه1 نبضات ضوئية بنطاقات زمنية أقل من الفيمتوثانية، في النطاقات الطيفية المرئية والنطاقات القريبة منها، لتتبع وفحص الإشعاع المنبعث من ذرات الكريبتون.

كبر الصورة

ولاستطلاع هذا النوع من الاستجابات غير الخطية، وَلَّد حسن وزملاؤه نبضات بصرية قصيرة في نطاق الأتوثانية، وهي ومضات من الضوء، تقع في النطاقات الطيفية المرئية، والنطاقات القريبة منها، وتستمر لعدة مئات من الأتوثانية (تعادل الأتوثانية الواحدة 10-18 من الثانية). بدايةً، قام الباحثون بتمرير نبضات ليزر في ليف مجوف مليء بغاز النيون2؛ ما وَسَّع نطاق النبضات الطيفي، ليشمل النطاقات القريبة من الأشعة تحت الحمراء، والمرئية، والأشعة فوق البنفسجية (وهي تعادل ما بين حوالي 1.1، و4.6 إلكترون فولت من الطاقات الفوتونية). ومن ثم، تم تقسيم الطيف إلى أربعة أجزاء، وتم ضبط كل جزء على النحو الأمثل؛ لإنتاج نبضات بفترات زمنية أقصر. وقام الباحثون بجمع النبضات الأربع، مع التحكم في أطوارها (أي مراحل تقدُّمها في دورات موجاتها الكهرومغناطيسية) بشكل يسمح بتوليد نبضات أتوثانية بصرية.

يتميز مخلّق المجال الضوئي هذا بأدائه الاستثنائي، إذ تصغر مدة نبضة الليزر من 22 فيمتوثانية إلى 975 أتوثانية، دون فَقْد الكثير من الطاقة؛ وتبدو النبضة المُخَلقة كنبضة بنصف دورة (الشكل 1). يُعَدّ ذلك أول استعراض لتوليد نبضات ضوئية معزولة في نطاقات زمنية أقل من الفيمتوثانية، في النطاقات الطيفية المرئية وفوق البنفسجية.

قام الباحثون بعد ذلك بتعريض ذرات الكريبتون للأشعة باستخدام نبضات أتوثانية بصرية مكثفة، يتغير بشكل كبير نمط تطوُّر حالها مع مرور الزمن، بناءً على أطوارها. ووفقًا لذلك.. أظهرت أطياف الأشعة فوق البنفسجية التي تولِّدها ذرات الكريبتون تعديلات جلية في سعة الموجة، تعتمد على طور النبضة. وتكشف البيانات عن تأخر الاستجابة غير الخطية للضوء في إلكترونات الكريبتون المقيدة، ما قد يزداد أكثر بمقدار يصل إلى 115 أتوثانية مع زيادة قوة المجال الضوئي المفروض.

كما ابتكر الباحثون أيضًا معادلة لوصف الاستجابة غير الخطية، وأثبتوا صحتها، وأوضحوا أنها تؤدي إلى النتائج التجريبية نفسها، بما فيها التأخير الزمني. وهم يُرجِعون الاستجابة التي حدثت إلى زيادة في الاستقطاب غير الخطي الكلي للذرة، أثناء تفاعلها مع نبضة أتوثانية بصرية.

إن هذا العمل يحمل في طياته أمورًا مهمة، قد تساعد الأبحاث المستقبلية في مجال السرعات الفائقة. فحتى الآن، تُعتبر نبضات أتوثانية في نطاق الأشعة السينية هي الأداة الرئيسة في تجارب "الضخ والتتبع"3 فائقة السرعة (pump-probe experiments)، إذ تقوم فيها بدور كلٍّ من مُحفّز التأثير الفيزيائي المطلوب دراسته، ومُتتبِّع النتائج؛ إلا أن تطبيقاتها تظل محدودة للغاية، بسبب ضعف حدّتها. أما نبضات الأتوثانية البصرية، التي استخدمها حسن وزملاؤه، فهي قوية بما يكفي لتحفيز العمليات التي تتم في المجال القوي، ما يفتح الطريق لتجارب جديدة. كما يمكن تسليط مثل هذه النبضات على الجزيئات والمواد الصلبة، التي قد تُظهِر استجابات غير خطية مختلفة، معتمدةً على ديناميكيات4 وبِنْيَة5 بروتوناتها.

إن استعراض نبضات الأتوثانية البصرية وتطبيقاتها في دراسة الاستجابات المتأخرة في الذرات، لأمر لافت للنظر. لكن لا يزال هناك قضية واحدة لم تُحلّ بعد.. حيث إن التحليل الوارد في هذا البحث يعتمد على قياسات السعة الطيفية؛ وللوصول مباشرة إلى الاستجابة اللاخطية، ينبغي توصيف كلًا من سعة الإشعاع الصادر من الذرات بسبب المجال الضوئي، وطوره. ويحمل ذلك العديد من التحديات، إذ لا يوجد طريقة سهلة لقياس طور أي إشعاع في الموجات فوق البنفسجية. لكن إذا ما تحقق ذلك، فسيفتح أفقا آخر جديد في مجال السرعات الفائقة.


المصدر : مجله نيتشر العربية

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك



كلمات البحث

العاب ، برامج ، سيارات ، هاكات ، استايلات








رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
الذَّرَّات, البشرية, الفيزياء, القِصَر, بالغـة, تهـزّ, ضوئيـة

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

Facebook Comments by: ABDU_GO - شركة الإبداع الرقمية

Bookmark and Share


الساعة الآن 04:47 PM.

أقسام المنتدى

لغة الفيزياء | الفيزياء العامة | الفيزياء الحديثة | الفيزياء النووية | المحاضرات عن بعد | تكنو فيز | الوسائط التعليمية | الفيديو العلمي | طرق وأساليب التدريس | الأجهزة التعليمية | البرامج والمواد التعليمية | فيزياء المرحلة الثانوية (نظام المقررات ) | الترجمة | الأخبار العلمية والتكنولوجيا | لغة الأدب | الأدب العربي | الأدب النبطي | لغتنا العربية | الركن الهادئ | لغة الذات | دورات وقراءات | الميديا التنموية | الروحانيات | اسأل طبيبك | استراحة المنتدى | لقاء العائلة | شاركنا أخبارك | التعارف والترحيب بين الأعضاء | منتدى الإدارة | القرارات الإدارية | تواصل مع الإدارة | منتدى الاقتراحات والملاحظات | ريشة فنان | منتدى المواضيع المحذوفة والمكررة | الفيزياء الطبية | مسار محاضرات الفيزياء | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الأول (1و2و3) | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الثاني (4و5و6) |



Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2024.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

أن المنتدى غير مسئول عما يطرح فيه أفكار وهي تعبر عن آراء كاتبها

This Forum used Arshfny Mod by islam servant

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت