جهت دریافت مقالات کامل به لینک زیر یا شماره تلفن 09039438059 در تلگرام پیام دهید

در نوامبر 1895 ميلادي ويلهم رونتگن  به شناخت پرتو جديدي بنام اشعه ايكس دست يافت. پس از آن اهميت استفاده از تصاوير حاصل از اشعه ايكس در تشخيص پزشكي فوراً شناخته شد و بلافاصله مورد بهره برداري قرارگرفت. به‌اين ترتيب در فوريه 1896 كاربرد درماني اشعه ايكس مطرح شد. تجربيات ناشي از كشف اشعه ايكس به كشف راديواكتيويته توسط ‌هانري بكرل  منجر شد. پس از كشف خاصيت راديواكتيويته اورانيوم،‌ پيركوري و ماري‌كوري به ادامه تجربيات بكرل پرداختند، تلاش آن‌ها  به كشف راديوم و سپس ساير مواد راديواكتيو منجر شده و بدنبال آن اثرات تشخيصي و درماني پرتوهاي ناشي از اين مواد مطرح گرديد.

   سر جوزف جان تامسون فیزیکدان انگلیسی بود که در سال ۱۹۰۶ جایزه نوبل فیزیک را به خاطر کار بر روی خواص الکتریکی گازها به دست آورد. او در سال 1897 با استفاده از بررسی لوله پرتو کاتدی موفق به کشف ویژگیهای اجزاء سازنده اتمها یعنی الکترونها شد (تصویر 1-1). لوله پرتو كاتدي، لوله اي شیشه ای است كه تقريبا همه هواي درون آن به كمك پمپ خلاء خارج شده است. در دو انتها ي اين لوله يك قطعه فلز نصب شده است كه به آن الكترود ميگويند. وقتي ولتاژ بسيار قوي بين اين دو الكترود (آند و كاتد) اعمال می شود، پرتوهايي از الكترود منفي (كاتد)  به سمت الكترود مثبت (آند) جريان مي يابد. از اين رو به آنها پرتوهاي كاتدي ميگويند.

پرتو كاتدي از جنس الكترون است. الكتروني كه به خاطر اختلاف ولتاژ بسيار قوي بين دو صفحه فلزي، از صفحه كاتد به سمت صفحه آند مي آيد. دليل استفاده از ولتاژ بالا، افزايش تمايل الكترونها براي جدا شدن از سطح كاتد فلزي و پرتاب شدن آنها به سمت آند ميباشد.

تامسون، پس از مشاهدات خود از آزمايش لوله پرتو كاتدي به نتايج مهم زير دست يافت:

1- پرتوهاي كاتدي به خط راست حركت ميكنند. زيرا اگر لوله پرتو كاتدي تحت تأثير ميدان الكتريكي يا مغناطيسي خارجي قرار نگيرد، آثار نور سبز رنگ در صفحه فلوئورسنت، درست در نقطه مقابل كاتد ديده ميشود. همچنين با گذاشتن يك جسم بر سر راه پرتوهاي كاتدي، سايه جسم در پشت آن تشكيل ميشود.

2- پرتوهاي كاتدي داراي بار الكتريكي منفي هستند. هرگاه ميدان الكتريكي يا مغناطيسي خارجي بر لوله پرتو كاتدي اعمال شود، پرتوهاي كاتدي از مسیراصلی خود منحرف میشوند. این به این معنی است که پرتو کاتدی دارای بار الکتریکی است. همچنين در حضور ميدان الكتريكي خارجي، پرتو كاتدي به سمت قطب مثبت منحرف مي شود. بنابراين از اين مشاهده ميتوان نتیجه گرفت كه پرتو كاتدي داراي بار الكتريكي منفي است.

نظریه نسبیت     

در ابتدای قرن بیستم میلادی، آلبرت اینشتین که یک کارمند گمنام ثبت اختراعات بود نظریه هایی در فیزیک مدرن به ثبت رساند که جهان فیزیک را متحول کرد و خود را به عنوان یکی از مشهورترین افراد جهان مطرح ساخت. مطالعات نشان داد که قوانین فیزیک کلاسیک برای مقیاسهای میکروسکوپی و در ابعاد بسیار ریز صدق نمی کند. اینشتین سرعت نور را به عنوان حد اعلای سرعت ذرات در نظر گرفت و در مطالعات خود این نکته را به عنوان اصل موضوعی پذیرفت که سرعت ذرات به این مقدار نزدیک می شود اما هرگز به آن نمی رسد. در فیزیک کلاسیک و تا قبل از ارائه نظریه نسبیت پارامترهایی مانند گرانش زمین و یا زمان و جرم به صورت مطلق و تغییر ناپذیر دیده می شد. با توجه به این دیدگاه حالت و شکل یک ماده می تواند تغییر کند اما جرم آن ثابت می ماند. این قانون که پایستگی جرم نامیده می شود در جهان اطراف ماده صادق است. برای نمونه شخصی به وزن 70 کیلو گرم همواره در مسائل فیزیک کلاسیک 70 کیلوگرم در نظر گرفته می شود چه ثابت باشد و یا متحرک.

اما در دنیای نسبیت وضعیت متفاوت بوده و پارامترهایی مانند وزن، سرعت و … متناسب با چهارچوبی که مطالعه می شود، تغییر می کند. برای مثال تصویر زیر را در نظر بگیرید.

افراد حاضر در قطار نسبت به هم ساکن هستند اما از نظز یک مشاهده گر بیرونی متحرکند.

مثال دیگر خود ما هستیم که همراه کره زمین با سرعت زیاد به دور خورشید میگردیم، اما چون سرعت ما با زمین یکسان است، سرعت نسبی ما نسبت به زمین صفر است و احساس حرکت نمی کنیم.

نظزیه نسبیت به دو شکل نسبیت خاص و عام تعریف می شود. نسبیت خاص برای تمامی پدیده های فیزیکی در شرایط فاقد گرانش اعمال شده و پدیده هایی مانند نسبیت همزمانی، اتساع زمان و انقباض طول تعریف و توصیف می شود. نسبیت عام قانون گرانش و رابطه آن با دیگر نیروهای طبیعت را توضیح می دهد. این امر برتمامی  علوم حوزه کیهان شناختی و اخترفیزیکی از جمله نجوم حاکم است.

خمیدگی فضا- زمان: بر اساس نسبیت عام، اجسام بر حسب جرم خود فضا و زمان را دچار خمیدگی می کنند.  طرح کلی در فضا-زمان، ادغام فضا و زمان با یکدیگر و در نتیجه ایجاد یک محیط یکپارچه با دستگاه مختصاتی یکتا است. برای این کار به سه بُعد مکانی معمول(طول، عرض، ارتفاع) و یک بُعد زمان نیاز داریم. این بُعدها مؤلفه‌های مستقل لازم برای مشخص کردن یک نقطه خاص در یک فضای تعریف شده‌اند. مثلاً در محیط کره زمین طول و عرض جغرافیایی دو مؤلفه مستقل دستگاه مختصات‌اند که تنها به‌وسیله هر دوی آن‌ها باهم می‌توان یک نقطه خاص را تعیین موقعیت کرد. حال در فضا-زمان، شبکه مختصاتی ۱+۳ بعد را پوشش می‌دهد و چون زمان به عنوان مؤلفه جدید اضافه شده‌است، در نتیجه دستگاه مختصات نه تنها می‌تواند نقاط را در محیط مکان‌یابی کند بلکه می‌تواند رویدادها را نیز تعیین موقعیت نماید. به این ترتیب این دستگاه مختصات می‌تواند تعیین کند که کی و کجا یک رویداد اتفاق افتاده‌است

رادیوبیولوژی

   رادیوبیولوژی یا زیست شناسی پرتویی به دانش و مطالعه مبانی، مکانیزم، و آثار پرتوهای یونیزان بر روی ماده جاندار گفته می شود. این علم یک رشته میان رشته ای از علوم است که اثرات بیولوژیکی پرتوهای یونیزان و غیریونیزان از همه طیف های پرتو شامل : رادیواکتیویته (اشعه آلفا، اشعه بتا و اشعه گاما) ، پرتو ایکس، اشعه ماورای بنفش، نور مرئی، ریز موج‌ها مایکروویوها ، موج رادیویی، پرتوهای بافرکانس پائین (که در انتقال الکتریکی متناوب استفاده می شود)، پرتوهای اولتراسوند و روش‌های مرتبط با آن را مورد مطالعه قرار می دهد. این رشته زیر مجموعه از بیوفیزیک محسوب می شود. به عنوان یک علم بیوفیزیک پرتوئی بر میانکنش بین پرتوهای یونیزان بر سیستمهای بیولوژیکی و فرایندهای فیزیکی و شیمیایی موثر بر آنها تمرکز می کند در مقابل رادیوبیولوژی عمدتا با اثرات پزشکی و بیولوژیکی پرتوها در ارتباط است.