ما هي الفيزياء التطبيقية

الفيزياء التطبيقية

تهدف إلى تحقيق هدف تقني أو عملي محدد ، وغالبًا ما تعتبر أيضًا جسرًا أو رابطًا بين الفيزياء والهندسة.

تتميز كلمة “تطبيقي” عن “نقي” بمجموعة دقيقة من العوامل ، مثل دوافع الباحثين ، وموقفهم ، وطبيعة العلاقة مع التكنولوجيا أو العلم التي قد تتأثر بالعمل.

تعود جذور الفيزياء التطبيقية إلى الحقائق الأساسية والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية ، ولكنها تهتم باستخدام المبادئ العلمية في المعدات والأنظمة الحقيقية ، وتطبيق الفيزياء في المجالات العلمية الأخرى.

عادة ما يكون مختلفًا عن الهندسة لأن الفيزيائيين التطبيقيين قد لا يصممون أشياء محددة ، لكن بدلاً من ذلك يستخدمون الفيزياء أو يقومون بإجراء تحقيقات فيزيائية.

من أجل تطوير تقنيات جديدة أو حل المشكلات الهندسية ، فإن هذه الطريقة تشبه الطريقة الرياضية المطبقة.

بمعنى آخر ، للفيزياء التطبيقية جذورها في الحقائق والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية ، ولكنها مرتبطة باستخدام هذه المبادئ العلمية في المعدات والأنظمة الحقيقية.

على سبيل المثال ، يمكن أن يساهم مجال فيزياء المسرعات في أبحاث الفيزياء النظرية من خلال العمل مع المهندسين الذين يمكنهم من تصميم وبناء مصادمات عالية الطاقة.

الفيزياء التطبيقية والبحث العلمي.

قد يكون من السهل تحديد البحث على أنه “تطبيقي” أو “خالص” في الحالات التي يُطلب فيها التطبيق العملي المباشر.

على سبيل المثال ، نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين هي فيزياء خالصة ويتم تطبيق تصميم تكنولوجيا الألياف البصرية.

ومع ذلك ، قد يكون التمييز بين الاثنين أكثر وضوحا ؛ في الواقع ، هناك سلسلة متصلة من موضوعات البحث على طول الطيف بين التطبيقي والنقي.

ولكن لكي يتم اعتبار البحث تطبيقيًا ، يجب أن يهتم البحث على الأقل بالتطبيقات التكنولوجية أو العملية الممكنة لبحثك ، إذا لم تكن مشتركة بشكل مباشر في حل مشكلة هندسية.

قد تكون أبحاث الفيزياء التطبيقية مهتمة بتطوير أدوات البحث العلمي ، وفي الواقع ، فإن العديد من الأدوات التي يستخدمها باحثو الفيزياء متقدمة جدًا لدرجة أنها صُنعت خصيصًا من قبل الباحثين أنفسهم.

والفيزيائيون ذوو الطاقة العالية الذين يعملون على مسرعات الجسيمات ، مثل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) ، هم مثال جيد لعلماء الفيزياء الذين يصنعون أجهزتهم الخاصة.

هناك مجموعة متنوعة من الموضوعات البحثية التي يمكن اعتبارها فيزياء تطبيقية ، ومن الأمثلة على ذلك.

إنه تطوير الموصلات الفائقة ، والموصل الفائق هو مادة توصل الكهرباء دون مقاومة تحت درجة حرارة معينة.

المغناطيسات فائقة التوصيل ضرورية لتشغيل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، ومسرعات الجسيمات ، ومقاييس الطيف بالرنين المغناطيسي النووي (NMR).

يعتبر التحقيق في الخصائص الفيزيائية والنظرية الأساسية للمغناطيسات فائقة التوصيل فيزياء نقية.

من المؤكد أن محاولات بناء موصلات فائقة محسنة وإيجاد تطبيقات جديدة لها ستكون مؤهلة كفيزياء تطبيقية.

تشمل الأمثلة الأخرى المعروفة لهذا النوع من الأبحاث الخلايا الكهروضوئية وتكنولوجيا النانو.

الفيزياء التطبيقية كنظام أكاديمي.

الفيزياء التطبيقية ، كتخصص أكاديمي ، هي اختراع جديد نسبيًا وقليل من الجامعات لديها أقسام في هذا المجال.

غالبًا ما يستقطب قسم الفيزياء التطبيقية أعضاء هيئة التدريس من أقسام الفيزياء والهندسة بالجامعة.

مثلما من الشائع أن يكون للأساتذة تعيينات مشتركة في أكثر من قسم واحد ، هناك اتجاه متزايد نحو البحث متعدد التخصصات في جميع المجالات العلمية.

التداخل الرسمي بين أبحاث الهندسة والفيزياء ، في شكل أقسام الفيزياء الجامعية ، هو أحد أعراض هذا الاتجاه.

الترانزستور

الترانزستور هو أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية ، وهو جهاز أشباه الموصلات يستخدم لتضخيم أو تبديل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية.

وتجعل الترانزستورات عالمنا الإلكتروني يدور ، فهي مهمة كمصدر تحكم في جميع الدوائر الحديثة تقريبًا.

في بعض الأحيان تراهم ، لكن في معظم الأحيان ، يختبئون في أعماق قلب دائرة متكاملة.

في الكميات الصغيرة المنفصلة ، يمكن استخدام الترانزستورات لإنشاء مفاتيح إلكترونية بسيطة ومنطق رقمي ودوائر تضخيم الإشارة.

بأعداد تصل إلى الآلاف والملايين وحتى المليارات ، فإن الترانزستورات مترابطة ومبنية على رقائق صغيرة.

لإنشاء ذاكرة الكمبيوتر والمعالجات الدقيقة والدوائر المتكاملة المعقدة الأخرى.

يكون

الليزر هو أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية ، وهو جهاز ينبعث منه الضوء ، من خلال عملية تضخيم ضوئي تعتمد على الانبعاث المحفز للإشعاع الكهرومغناطيسي.

تم بناء الليزر الأول في الستينيات من قبل ثيودور إتش ميمان في مختبرات أبحاث هيوز ، بناءً على العمل النظري لتشارلز هارد تاونز وآرثر ليونارد شاويلو.

بلورات فوتونية

البلورات الضوئية هي أيضًا أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية.

إنها بنية نانوية فوتونية دورية تؤثر على حركة الفوتونات بنفس الطريقة التي تؤثر بها المشابك الأيونية على الإلكترونات في المواد الصلبة.

توجد البلورات الضوئية في الطبيعة على شكل أصباغ هيكلية وعاكسات حيوانية ، وتعد ، بأشكال مختلفة ، بأن تكون مفيدة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.

اتبع أيضًا:

البصريات الكمومية

البصريات الكمومية (QO) هي مثال آخر للتطبيق في الفيزياء التطبيقية.

إنه مجال بحثي يستخدم فيزياء شبه كلاسيكية وميكانيكا الكم لاستكشاف الظواهر المتعلقة بالضوء وتفاعلاته مع المادة على المستويات دون المجهرية.

بمعنى آخر ، إنها ميكانيكا الكم المطبقة على الفوتونات أو الضوء.

التصوير بالرنين المغناطيسي (مري)

الرنين المغناطيسي النووي (NMR) هو أحد تقنيات التصوير الطبي المستخدمة في الأشعة لإنشاء صور للتشريح والعمليات الفسيولوجية للجسم.

تستخدم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي مجالات مغناطيسية قوية وتدرجات مجال مغناطيسي وموجات الراديو لتوليد صور لأعضاء الجسم.

لا يتضمن التصوير بالرنين المغناطيسي الأشعة السينية أو استخدام الإشعاع المؤين ، مما يميزه عن التصوير المقطعي المحوسب والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.

التصوير بالرنين المغناطيسي هو تطبيق طبي للرنين المغناطيسي النووي (NMR) ، ويمكن أيضًا استخدام الرنين المغناطيسي النووي للتصوير في تطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي الأخرى.

على سبيل المثال: التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي.

مجهر

المجهر أو الفحص المجهري هو المجال التقني لاستخدام المجاهر لعرض الأشياء.

ومناطق الأشياء التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة (الأشياء التي لا تقع في نطاق دقة العين العادية).

هناك ثلاثة فروع معروفة من الفحص المجهري: الضوء ، والإلكترون ، والفحص المجهري ، جنبًا إلى جنب مع مجال الفحص المجهري بالأشعة السينية.

أمثلة أخرى لمجالات البحث والتطوير في الفيزياء التطبيقية

• الصوتيات.
• أشباه الموصلات.
• فيزياء المسرع.
• علم المعلومات الكم.
• تكنولوجيا الكم.
• الديناميكا الفلكية
• الدفع الكهرومغناطيسي.
• تكنولوجيا التخفي.
• الهندسة النووية.
• الهندسة الفيزيائية.
• إلكترونيات.
• حلم.
• رادار.
• ليدار
• الفيزياء الحيوية.
• الفيزياء الكيميائية
• الجيوفيزياء.
• الفيزياء الحاسوبية.

نختار لك: