مدونتي الفيزيائية sood485@: نوفمبر 2017

السبت، 25 نوفمبر 2017

جيمس كلارك ماكسويل

جيمس كلارك ماكسويل :

عالم فيزياء اسكتلندي شهير لما أسهم به من معادلات هامة التي تفسر ظهور الموجات الكهرومغناطيسية

يعتبر كثير من علماء الفيزياء أن ماكسويل هو أكثر علماء القرن التاسع عشر تأثيراً على علم الفيزياء,وفيتصويت حول أعظم الفيزيائيين على مر التاريخ جرى في نهاية الألفية الثانية واشترك فيه 100 من أبرز علماء الفيزياء جاء ماكسويل في المركز الثالث بعد نيوتنوأينشتاين.

ولد في سنة 1831في مدينة ادنبرةباسكتلنداوكان شديد الاهتمام بالفيزياء ,تخرج ماكسويل في جامعة كمبردج سنة 1854حاملاً درجة علمية في الرياضيات،عمل بالتدريس في الجامعة حتى أبلغه أستاذه فوربس بخلو كرسي الفلسفة الطبيعية في كلية ماريشال (التي أصبحت فيما بعد جزءاً من جامعة أبردين وحثه على التقدم لشغل ذلك الكرسي فتقدم له وقُبل، ليترك جامعة كمبردج في نوفمبر 1856.
ثناء أستاذيته في أبردين (1856 ـ 1860 قضى ماكسويل عامين في دراسة حلقات كوكب زحل وأثبت أنها جسيمات صغيرة كثيرة العدد تدور حول الكوكب. ونتيجة لذلك البحث (الذي عنونه "عن استقرار حلقات زحل") نال ماكسويل سنة 1859 جائزة آدامز .

اكتشف ماكسويل اكتشافاته العظيمة التي أسهمت في تقدم الفهم العلمي للكهرومغناطيسية؛ إذ تناول بالبحث طبيعة المجالات الكهرومغناطيسية في ورقة علمية من جزءين نشرها سنة 1861 بعنوان "عن الخطوط الفيزيائية للقوى" (بالإنجليزية: On physical lines of force)، وفيها قدم نموذجاً تخيلياً للحث الكهرومغناطيسي، وفي عام1862 أضاف ماكسويل جزءين جديدين إلى هذه الورقة البحثية، ناقش في أولاهما طبيعة الكهروستاتيكا وتيار الإزاحة. وفي الثانية تناول بالبحث دوران مستوى استقطاب الضوء فيالمجال المغناطيسي، وهي ظاهرة اكتشفهافاراداي وتعرف اليوم باسم "تأثير فاراداي".

وهو أول من توصل الي معادلة بين المغناطيس والكهرباء ووضح الفعل ورد الفعل ومعدلاته بسيطة وشاملة وأشار إلى عدم محدودية الموجات وأن سرعتها 299792.458 كم/ث وهي سرعة الضوء وأشار الي وجود موجات أخرى وهذا ما توصل إليه هيرتز واستخدمها ماركوني في الراديو ومعادلات ماكسويل هي أساس البصريات ولقد توفي في سنة 1879.

ماكسويل والكهرومغاطيسية:

في عام 1873 قدم ماكسويل رسالة علمية تحت عنوان "دراسات عن الكهرباء والمغناطيسية" حيث بين أن التآثر بين شحنات موجبة وسالبة تتحكم فيه قوة واحدة . وبين "ماكسويل" أنه توجد أربعة تأثيرات لتلك التفاعلات المتبادلة ، تظهر جميعها خلال التجارب العملية:

تتجاذب الشحنات الكهربائية أو تتنافر من بعضها البعض بقوة تتناسب تناسبا عكسيا مع مربع المسافة بينهما تتجاذب الشحنات المتضادة (سالبة ، وموجبة) ، وتتنافر الشحنات المتماثلة .
الأقطاب المغناطيسية تتجاذب أو تتنافر بطريقة مماثلة لسلوك الشحنات الكهربائية ، ويوجد للمغناطيس نوعين من الأقطاب . يرتبط قطب شمالي دائما بقطب جنوبي .
ينتج التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا دائريا حول السلك ، ويكون اتجاه دورانه (إما في اتجاه عقرب الساعة أو في عكس اتجاهها ) بحسب اتجاه التيار في السلك ،
عندما يتحرك سلك في مجال مغناطيسي ينشأ فيه بالتأثير تيار كهربائي ، كما ينشأ تيار كهربائي عند تحرك مغناطيسي إلى سلك أو مبتعدا عنه ، ويعتمد اتجاه التيار على اتجاه حركة المغناطيس.

معادلات ماكسويل:

عبارة عن أربع معادلات تفاضلية جزئية تصف سلوك وتغيرات المجالين الكهربائي والمغناطيسي، وتآثراتهما مع المادة وتحولاتهما إلى أشكال أخرى من الطاقة. وقد نشر الفيزيائي جيمس كلارك ماكسويل هذه المعادلات بين عامي 1861-1862 م، وهذه المعادلات تصف العلاقات المتبادلة بين كل من المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية والشحنات الكهربائية والتيار الكهربائي.

قانون جاوس للكهربائية :

يعبر هذا القانون عن العلاقة بين فيض المجال الكهربائي من سطح مغلق والشحنة الموجودة داخل السطح المغلق.

$\nabla \cdot \mathbf {D} =\rho$

قانون جاوس للمغناطيسية :

يعبر هذا القانون عن الحقيقة التجريبية القائمة حتى الان وهو عدم وجود قطب مغناطيس مفرد

$\nabla \cdot \mathbf {B} =0$

قانون الحث لفرداي:

يعبر عن العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية الناشئة بالحث في مسار مغلق ومعدل تغير لالمجال المغناطيسي خلال أي سطح محدود بالمسار المغلق , ويبرهن عدم اعتماد فرق الجهد على المسار الذي يسلكه

$\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

قانون أمبير مضافا إلى تصحيح ماكسويل:

يعبر عن العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيارات المنشئة له .

$\nabla \times \mathbf {H} =\mathbf {J} +{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}$

بعض من كتبه:

Treatise on Electricity and Magnetism-

Matter and motion-

- Dynamical Theory of the Electromagnetic Field

The Scientific Papers of James Clerk Maxwell-

أقوال ماكسويل:

• عندنا نبدأ بالاهتمام بالممكتشفين العظماء و حياتهم التي اصبحت لا تطاق ،و عندما نبدأ في تتبع تطور الأفكار يصبح العالم رائعاً

• الجهل الواعي هو مقدمة كل تقدم حقيقي في العلم .

• فاراداي هو الاب الدائم لعلم الكهرومغناطيسية الآخذ في الاتساع.

• قد يُعجب علماء الرياصيات بأنفسهم لأنهم يمتلكون أفكاراً جديدة لا يمكن للغة البشرية التعبير عنها .

• في كل فرعٍ من فروع المعرفة يتناسب التقدم مع كمية الحقائق يُبنى عليها و بالتالي مع القدرة على جمع البيانات .

المراجع :

- ويكيبيديا ,الموسوعة الحرة

كتبه:

الأستاذ : سعود الجعيد

الأستاذة : منال الكثيري

الثلاثاء، 7 نوفمبر 2017

الفيزياء الطبية

من عجيب خلق الله وقدرته ان سخر الانسان لأكتشاف اسرار الطبيعة و معجزات الكون
فبرع الانسان بمشيئة الله في العديد من العلوم قال تعالى" وعلم الانسان مالم يعلم"
فنجد الإنجازات البشرية في مختلف مجالات العلوم كالكيمياء و الرياضيات والفلك والفيزياء..
وتحت كل علم من هذه العلوم تتفرع علوم مرتبطة به كالفيزياء الطبية مثلا والذي يعتبر احد فروع علم الفيزياء في المجال الطبي خصوصا في تشخيص وعلاج بعض أمراض جسم الانسان.

ينقسم تخصص الفيزياء الطبية الى اربعه أفرع رئيسية هي :
- فيزياء الطب النووي
- فيزياء العلاج الاشعاعي
- الفيزياء في مجال التصوير التشخيصي
- الفيزياء الصحية والتي تهتم بالإشعاع والوقاية منه والحد من أضراره قدر الإمكان.

وإذا أردنا ان نوجز هذه الأقسام ونوضح مهام الفيزيائي الطبي بها فسيكون على النحو التالي:

للفيزيائي في الطب النووي مهام عديده من ضمنها تطبيق اختبارات توكيد الجوده النوعية بما يتماشى مع تعليمات المنظمات العالمية في هذا المجال كمنظمة NEMA
أيضا له مهام تثقيفية وتدريبية للعاملين في قسم الطب النووي عن الاشعاع و أيضا التأكد من سلامة بيئة العمل إشعاعيا عن طريق المسح الاشعاعي المستمر لمناطق العمل وأماكن تواجد المواد المشعه في القسم.
اما الفيزيائيين في قسم العلاج الاشعاعي فهم يقدمون خدمات لاقسام علاج الأورام السرطانية من ضمن هذة الخدمات عمل التخطيط للجرعات الاشعاعية و التأكد من وصول هذه الجرعات بدقة لمكان الورم مما يقلل نسبة الضرر على الأنسجة السليمة المحيطة بالورم.
في حين ان الفيزيائي في أقسام التصوير التشخيصي له مهام التأكد من ان اجهزه التصوير الطبي التشخيصي كأجهزة الاشعه السينيه واجهزة الأشعة الفوق صوتية Ultrasound و اجهزة أشعة التصوير الطبقي CT بالاضافة الى اجهزة أشعة الرنين المغناطيسي MRI ، مطابقة للمواصفات و المعايير العالمية وغالبا يتبع في هذا توصيات الجمعيات مثل ACR و AAPM.
اما الفيزيائي الصحي فمهامه تتركز على حماية المرضى والعاملين وكافة الجمهور من اخطار الاشعاع عن طريق التأكد من عدم تعرضهم لأي اشعاعات غير ضرورية و أيضا لهم مهام في التواصل مع الجهات الرقابية في الدولة كمدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة في المملكة العربية السعودية والتاكد من تطبيق قوانين الدولة ومنظماتها للحماية من الاشعاع.
كيف تتخصص في الفيزياء الطبية ؟

كون التخصص في أحد مجالات الفيزياء الطبية عادة بعد انهاء درجة البكالوريوس في العلوم أو الهندسة، ويفضل تخصص الفيزياء على بقية العلوم. ومن ثم التقديم على درجة الماجستير في تخصص الفيزياء الطبية.

مع العلم أن هناك بعض الجامعات التي تقدم بكالوريوس في الفيزياء الطبية.

بعد الحصول على درجة الماجستير يمكن إكمال التخصص في الدكتوراة، أو التقديم على برنامج زمالة والذي عادة يكون لمدة سنتين، حيث يتم التدريب في أحد مجالات الفيزياء الطبية (مثال فيزياء العلاج الإشعاعي أو الفيزياء التشخيصية).

كتبته:
العنود الشامسي

ماجستير فيزياء طبية - جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا باستراليا

الأحد، 5 نوفمبر 2017

العالم نيوتن

إسحاق نيوتن عالم إنجليزي ولد عام 1642 مـ في احدى القرى البريطانية يعد من أبرز العلماء مساهمة في الفيزياء والرياضيات عبر العصور وأحد رموز الثورة العلمية. شغل نيوتن منصب رئيس الجمعية الملكية، كما كان عضوًا في البرلمان الإنجليزي، إضافة إلى توليه رئاسة دار سك العملة الملكية، وزمالته لكلية الثالوث في كامبريدج وهو ثاني استاذ لوكاسي للرياضيات في جامعة كامبريدج له اسهامات عديدة في العلوم الطبيعيه و منها الفيزياء و الرياضيات و الكيمياء و البصريات و الفلسفة و علم اللاهوت و هذا ما جعله يحظى باحترام الملوك و يحتل مكانه عاليه لديهم ، عرف بالأدب و التواضع .

ما زال كتابه الذي يعتبره الكثيرون الأكثر تأثيراً في تاريخ العلم و هو ( الأصول الرياضيه للفلسفة الطبيعية) ، عرض فيه قوانين الحركة الثلاثة و قانون الجذب العام و بلور علم التفاضل و التكامل بشكل ابهر به جميع علماء عصره.

عرف نيوتن بأنه مكتشف الجاذبيه و قصة التفاحه ، كما درس نيوتن البصريات و تحقق من انكسار الضوء و برهن ان الضوء الابيض يتكون من عدة ألوان من خلال مروره بالمنشور و باستخدام عدسة منشور آخر واستطاع تجميع الضوء الابيض ليتوصل من خلال هذا الاستنتاج الى اختراع التلسكوب العاكس الذي يتغلب على مشكلة الالوان في التلسكوبات التي تعتمد على انكسار الضوء، و قد ساعده هذا الاختراع على دراسة تأثير الجاذبية على حركة الكواكب , كما صاغ قانون عملي للتبريد ودرس سرعة الصوت بالإضافة إلى تأسيسه لحساب التفاضل والتكامل، وساهم نيوتن أيضًا في دراسة متسلسلات القوى ونظرية ذات الحدين، ووضعطريقة نيوتن لتقريب جذور الدوال.

من اقواله:

· - قمة الثقة ان تسكت عندما يستهزئ بك الآخرين لأنك تعرف من أنت و من هم .

· الطبيعة تسري بالبساطة .

· - إذا كنت قد استطعت أن أرى أبعد من غيري فلأنني وقفت على أكتاف عدد كبير من العمالقة.

· - أجمل النظم على الإطلاق (الكون) لا يمكن أن ينبثق إلا عن حكمة وهيمنة خالق ذكي وقادر.

· - ما يجب وضعه في الاعتبار هو ثقل التجارب لا عددها.

· - إذا كنت قد اكتشفت أية اكتشافات ذات قيمة ، فلقد حدث ذلك جراء الانتباه الصبور أكثر من أية مهارة اخرى.

· - يمتد امام ناظري محيط الحقيقة اللامتناهي و هو لم يستكشف بعد.

· - بالنسبة لي لم يكن هناك مصدر أعلى بالشرف الدنيوي أو التميز من ذلك المرتبط بالتقدم العلمي.

· - الكياسة هي فن تحقيق هدف دون صنع عدو.

· - نحن نبني الكثير من الجدران ، ولكننا لا نبني ما يكفي من جسور.

· - أجمل النظم على الاطلاق (الكون) لا يمكن أن ينبثق الا عن حكمة و هيمنة خالق ذكي و قادر.

· أنا جاهل لا أعرف الا حقيقة واحدة و هي أني لا اعرف شيئاً.

مدونتي الفيزيائية sood485@