منبع تولید امواج الكترومغناطیسی، تغییرات سریع میدانهای الكتریكی یا مغناطیسی است. منابع مهم تولید تداخل امواج الكترومغناطیسی، موتورهای الكتریكی (خصوصاً موتورهای با جاروبك و همچنین تكفاز)، رله ها و كلیدهایی كه با سرعت زیاد جریان الكتریكی را قطع و وصل می كنند، می باشند. منابع تغذیه سوئیچینگ نیز بدلیل عملكرد كلیدزنی آنها، یكی از منابع مهم بوجود آورندة تداخل امواج الكترومغناطیسی محسوب می شوند. در این منابع تغذیه سوئیچینگ، امواج الكترومغناطیسی بر اثر كلیدزنی سریع ترانزیستور و قطع و وصل سریع جریان ایجاد می شود. همچنین تلفات كلید زنی در زمان روشن كردن و یا خاموش كردن ترانزیستور ها نیز یكی از دلایل ایجاد امواج الكترومغناطیسی است، كه در هوا منتشر شده و از آنجایی كه دارای هارمونیك های با فركانس بالایی هستند، بعنوان امواج الكترومغناطیسی مخرب عمل می كنند و روی سیستمهای مخابراتی اثرات نامطلوب می گذارند.
به همین دلیل منابع تغذیه سوئیچینگ را می بایست توسط جعبه های فلزی پوشاند تا از انتشار امواج الكترومغناطیسی در محیط، توسط منابع تغذیه سوئیچینگ جلوگیری شود. به عنوان نمونه می توان به منابع تغذیه سوئیچینگ در كامپیوترهای شخصی اشاره كرد كه در یك جعبة فلزی از آن محافظت می شود، تا بتوان تا حد ممكن از تداخل الكترومغناطیسی توسط منبع تغذیه سوئیچینگ جلوگیری نمود. همچنین در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ تا حد ممكن باید دقت شود كه با بكار گرفتن روشهای مناسب، امواج الكترومغناطیسی را كه در فضای اطراف منتشر می شود كاهش داد.
برای درك چگونگی ایجاد تداخل امواج الكترومغناطیسی به یك مثال ساده اشاره می كنم. در مداری متشکل از یک منبع dc، یک کلید و یک مقاومت که بطور سری با هم بسته شده باشند، با باز بودن كلید فقط یك میدان ثابت الكتریكی بین سیم رفت و سیم برگشت ایجاد می شود.
با بستن كلید علاوه بر میدان الكتریكی بین دو سیم، یك میدان حلقوی مغناطیسی ناشی از عبور جریان از درون سیم نیز بوجود می آید.
حال اگر عمل قطع و وصل كلید با سرعت زیاد انجام شود یك موج الكترومغناطیسی كه متغیر با زمان نیز می باشد ایجاد می شود و می تواند براحتی در فضای اطراف سیمها منتشر شود. هر چه سرعت كلیدزنی بیشتر باشد، امواج الكترومغناطیسی تولیدی دارای فركانس بیشتری می شود و براحتی و با انرژی كمتری می تواند در شعاع بیشتری در فضا انتشار یابد. در یك مدار سادة منبع تغذیه سوئیچینگ نیز با قطع و وصل جریان، یك مولد امواج الكترومغناطیسی است. در بین پیوند كلكتور- امیتر ترانزیستور، بر اثر قطع و وصل شدن با سرعت زیاد، میزان خیلی زیاد dv/dt وجود دارد که ناشی از شیب خط منحنی ولتاژ در زمان قطع و وصل است. و نیز در خازن di/dt زیادی وجود دارد که آن هم ناشی از شیب خط منحنی جریان در زمان قطع و وصل است. كه این مقادیر بالای dv/dt و di/dt می توانند یك موج الكترومغناطیسی شدید را با توان بالا تولید كند.
منبع ایجاد نویز دیگر در منابع تغذیه سوئیچینگ، سیستم یكسوسازی آن می باشد. از آنجایی كه یكسوسازها موج ورودی را بصورت گسسته قطع و وصل می كنند، دارای مقدار di/dt زیادی می باشند.
امواج الكترومغناطیسی می توانند توسط هدایت كننده های الكتریكی در فضا منتشر می شوند. كوپلاژهای الكتریكی كه توسط خازن، سلف و یا ترانسفورماتور ایجاد می شوند نیز می توانند از طریق فاصلة هوایی، امواج الكترومغناطیسی را در فضای اطراف منتشر كنند.
امواج الكترومغناطیسی كه در فضا منتشر می شوند عبارتند از:
1-نویز منتشر شده از اتصال خروجی سیستم ایزولاسیون به بار.
2- نویز منتشر شده از اتصال ورودی قدرت به سیستم ایزولاسیون.
3-امواج الكترومغناطیسی منتشر شده از فاصلة هوایی در فضا.
4- ایزولاسیون منبع قدرت اولیه و بار باعث می شود نویز ورودی به خروجی انتقال یابد و بالعكس.
در مسألة تداخل امواج الكترومغناطیسی هر سیستم الكترونیكی یكی از نقش هایی از لحاظ تولید، انتقال و دریافت آن را ایفا می کند که عبارتند از:
1-یك سیستم الكترونیكی منبع ایجاد تداخل امواج الكترومغناطیسی است.
2-یك سیستم الكترونیكی به عنوان کانال انتقال دهندة امواج الكترومغناطیسی عمل می كند.
3- یك سیستم الكترونیكی گیرنده و تأثیر پذیر از امواج الكترومغناطیسی است.
با توجه به اینكه یك سیستم الكترونیكی كدام یك ازنقشهای فوق را درمسألة تداخل امواج الكترومغناطیسی دارا می باشد، می توان چاره ای برای برطرف كردن این مسأله پیدا نمود و تداخل امواج الكترومغناطیسی كه پدیدة نامطلوبی است را تا حد ممكن كاهش داده و حتی آن را از بین برد. برای كاهش دادن میزان نویز الكترومغناطیسی، سه مرحله را می بایست انجام داد. اوّلاً در صورتی كه امكان داشته باشد و به ماهیت مدار الكتریكی و عملكرد آن آسیبی نرسد، با كاهش دادن مقدارdv/dt وdi/dt، میزان نویز راتا حد امكان كم کنیم. همچنین باید توجه داشت كه در طراحی اولیه حتی الامكان میدانهای مغناطیسی و الكتریكی كاهش داده شوند. دوّما ًهدایت نویز در طول مسیر مدارات بایست ***** شود و نیز در آخر جهت جلوگیری از تشعشع نویز توسط یك پردة محافظ (شیلد) روی سیستم را بپوشانیم. سوّماً ابعاد سیستم را به گونه ای پیاده سازی كنیم كه منبع نویز را تاحد ممكن تضعیف كرده باشیم و این از جمله نكات ظریفی است كه یك طراح منبع تغذیه سوئیچینگ باید به آن دقت كند.
كاهش دادن تداخل امواج الكترومغناطیسی در منبع ایجاد این امواج
در این قسمت به انواع راه کارها را برای کاهش پدیده انتشار و تداخل امواج الکترومغناطیسی اشاره شده است.
افزودن خازن و سلف برای کاهش گرادیان جریان و ولتاژ
بیشترین میزان تولید امواج الكترومغناطیسی در فضای اطراف ترانزیستور اصلی است كه عمل كلیدزنی را انجام می دهد. پس می توان گفت كه این ترانزیستور بعنوان یك منبع تولید نویز مخابراتی پرقدرت، عمل می كند. انتقال ناگهانی جریان و ولتاژ در مدار، نوساناتی را بصورت تحریك ضربه ای در مدل پارازیتی خازن و همچنین سلف ترانسفورماتور و سیم پیچ ها ایجاد می كند. برای اینكه میزان تداخل امواج الكترومغناطیسی را در درون منبع تولید نویز كاهش دهیم، باید توجه داشت كه چقدر می توانیم سرعت تغییرات جریان را در منبع مولد نویز كاهش دهیم. در صورتی كه امكان كاهش تغییرات جریان برای ما وجود داشته باشد یك سلف كوچك را برای محدود نمودن تغییرات جریان di/dt در مدار بصورت سری و یك خازن را بصورت موازی برای كاهش دادن تغییرات ولتاژ dv/dt قرار می دهیم. این روش مناسبترین و مؤثر ترین روش كاهش مقدار توان نویز در المان كلیدزنی است.
منبع مهم دیگر تولید نویز و تداخل امواج الكترومغناطیسی، زمان افت سریع جریان در دیودهایی كه بایاس معكوس می شوند، است. معمولاً یك دیود با زمان بازیابی معكوس سریع، دارای زمان بازیابی حدود 10 نانو ثانیه می باشد. پس این دیود می تواند، مقداری از نوسانات را (در صورتی كه در رنج فركانسی بالا در حال كار باشد) به فضا منتشر كند. زمان افت را در دیودها به این صورت می توان كنترل كرد كه از دیودهایی كه دارای تكنولوژی ساخت Soft recovery هستند، استفاده شود، یا در صورتی كه از دیودهای با زمان بازیابی سریع استفاده می كنیم، یك خازن كوچك سرامیكی را مستقیماً با دیود موازی كنیم. همچنین می توان یك سلفRF را با ترانزیستوری كه عملكرد كلیدزنی را انجام می دهد یا دیود سری كنیم تا با تغییرات ناگهانی جریان مخالفت كند و زمان خاموش شدن دیود را افزایش دهد و همچنین لبة تیز جریان كه ناشی از كلیدزنی است را از بین ببرد. در صورتی كه روشهای فوق امكان پذیر نباشد، می بایست كه با یك پردة محافظت كنندة فلزی (شیلد)، المان كلیدزنی را بپوشانیم. تا از تشعشع امواج الكترومغناطیسی به فضای اطراف تا حد ممكن جلوگیری كنیم. معمولاً در عمل در اكثر منابع تغذیه سوئیچینگ با ***** كردن و استفاده از پوشش های فلزی تداخل امواج الكترومغناطیسی را كاهش می دهند.
نوع سیم كشی
اندازه و ابعاد فیزیكی یك منبع تغذیة سوئیچینگ در تولید امواج الكترومغناطیسی نقش مهمی را ایفا می كند. با كم كردن فاصلة سیمهای رفت و برگشت در منابع تغذیه سوئیچینگ با استفاده از اثر القاء متقابل سیمها بر روی همدیگر میتوان نویز ناشی ازامواج الكترومغناطیسی اطراف سیمها را كاهش داد. همچنین نویز ناشی از ترانسفورماتور را با استفاده از پردة محافظ فلزی و نویزهای دیگر ناشی از سیم كشی را با استفاده از سیمهای با غلاف شیلد فلزی و سیم پیچ های بی فیلار تا حد امكان در عمل كاهش می دهند.
زمین كردن
یكی از روشهای مهار كردن امواج الكترومغناطیسی مخرب، زمین كردن الكتریكی است. روش زمین كردن ساده ترین روش كاهش دادن نویز در منبع می باشد.
اما برای كم كردن هر چه بیشتر امواج الكترومغناطیسی و تداخل ناشی از آن باید به این نكته توجه شود كه سیمهایی كه برای اتصال زمین الكتریكی از آنها استفاده می شود از مقاومت الكتریكی خیلی كمی برخوردار باشند. تا حتی الامكان از افت ولتاژ روی مقاومت پارازیتی معادل سیم كاسته شده و نویز بطور كامل به زمین منتقل شود. روش زمین كردن الكتریكی برای كاهش دادن میزان نویز سیستمهایی كه در فركانسهای كم تا حد یک مگا هرتز كارمیكنند مناسب است. هر چقدر كه فركانس سیستم بالا رود، امپدانس سیمهای زمین هم بالا می رود و افت ولتاژ روی مقاومت پارازیتی سیمها، زیاد می شود و در نتیجه توان تداخل امواج الكترومغناطیسی نیز بیشتر می شود. سه پارامتر مهم را كه در همة منابع تغذیه سوئیچینگ باید زمین شوند عبارتند از:
1- سیستم انتقال سیگنالهای با توان کم.
2- سیستم قدرت با نویز زیاد.
3-جعبة فلزی منبع تغذیة سوئیچینگ.
استفاده از پردة محافظ برای جلوگیری از تشعشع امواج الكترومغناطیسی
یكی از مسائل مهمی را كه در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ باید به آن توجه كرد تشعشع امواج الكترومغناطیسی ازقطعات به فضای اطراف است. این مسأله در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ از اهمیت ویژه ای برخوردار است. حتی اگر به سیم كشی و زمین كردن اصولی توجه زیادی داشته باشیم ولی به تشعشع امواج الكترومغناطیسی از قطعات سیستم توجه نکنیم، خواهیم دید كه هنوز نویز زیادی در فضای اطراف منبع تغذیهای كه با روش سوئیچینگ كار می كند منتشر میشود و این میزان نویز می تواند در سیستمهای مخابراتی و الكترونیكی كه در مسافت نزدیك در حال كار هستند بصورت مخرب ایجاد تداخل امواج الكترومغناطیسی كند.
عمل كلیدزنی در رگولاتورهای با فركانس زیاد می تواند نویز با هارمونیكهای پرقدرت در رنج فركانسی VHF تولید كند. بسته های قطعات مدار نمی توانند از تشعشع امواج با فركانس بالای الكترومغناطیسی جلوگیری نمایند و فركانسهای رادیویی كه در فضا براحتی منتشر می شوند، در باندهای رادیویی و تلویزیونی و حتی ماكروویو ایجاد تداخل مخرب می كنند. برای از بین بردن این مشكل باید اطراف قطعات را با پرده های فلزی محافظ كه دارای زمین الكتریكی هستند و كاملاً آب بندی شده اند پوشاند. تا از تشعشع امواج الكترومغناطیسی آنها جلوگیری شود و حتی هیت سینكهای قطعات نیز بایستی كه زمین الكتریكی شوند.
پرده فلزی
از بین بردن میدانهای الكتریكی خیلی ساده است. میدان فلزی را می توان با یك شیلد فلزی با استفاده از مكانیزم انعكاس و زمین كردن آن در خارج از محفظة شیلد شده از بین برد. اما میدانهای مغناطیسی كه اطراف ترانسفورمرها ایجاد میشوند بسختی از بین می روند. اساسی ترین روش شیلد كردن میدانهای مغناطیسی، استفاده از شیلد مغناطیسی جذب كننده میباشد. افزودن خاصیت مغناطیسی به صفحة استیل سالم یكی از راههای زیاد كردن پرمابیلیته است و همچنین می توان از موادی مانند آلیاژ آهن و نیكل نیز به این منظور استفاده كرد. این روشها باعث می شود كه میدانهای مغناطیسی اطراف سیستم تا حد زیادی كاهش یابد. استفاده از جعبه های فلزی برای از بین بردن نویز به خنك سازی سیستم نیز كمك زیادی میكند. اثر شیلد كردن سیستم توسط پردههای مشبك به ضلع l و قطر d و ضخامت c از رابطة (1) بدست میآید.
(1) S=(20*Log(l*(c^2)/(d^3)))+(32/d)+38
كه در آن باید d<λ<2π باشد و λ طول موج فركانسی است كه می خواهیم تشعشع آنرا محدود كنیم. مقدار S بر حسب دسیبل بیان می شود.
اندازه گیری و استانداردهای معتبر دربارة تداخل امواج الكترومغناطیسی
معمولاً میزان نویز را در خارج از جعبه های محافظ منابع تغذیه سوئیچینگ اندازه گیری می كنند. این اندازه گیری توسط یك دستگاه طیف نگار یا Spectrum Analyzer انجام می شود و می تواند اندازة هارمونیكهای نویز را كه در فضا و در اطراف منبع تولید نویز دریافت می كند، به ما نشان دهد.
امروزه ارگانهای مختلف بین المللی دارای استاندارد¬های گوناگونی در محدودسازی نویز در اطراف منابع تغذیه سوئیچینگ هستند. عموماً طراحان منابع تغذیه سوئیچینگ با توجه به نوع كاربرد منابع تغذیه سوئیچینگی كه آن را طراحی می كنند و نیز كشور مورد نظر كه منابع تغذیه سوئیچینگ طراحی شده در آنها بكار گرفته می شود، از این استانداردها پیروی می كنند و طراحی خود را با توجه به این استانداردها انجام می دهند. از این گونه از استانداردها می توان در بریتانیای كبیر به BS800 و در ایالات متحدةآمریكا به FCC و در آلمان به VDE0871 و هچنین استاندارد مورد تأیید اكثر كشورها یعنی CISPR یاComité International Special des Perturbations Radioélectrique اشاره كرد. این استانداردها محدودیت¬هایی را برای هدایت نویز بین ورودی و خروجی منابع تغذیه كه دارای عملكرد سوئیچینگ هستند تعیین می كنند. درجه بندی محور عمودی این نمودار، بر حسب dBµV می باشد. بنابراین dBµV60 در اصل همانmV1 است. اكثر استانداردهای بین المللی میزان ولتاژ نویز را در محدودة باند فركانسهای رادیویی در ترمینالهای منابع تغذیه سوئیچینگ، در بالاتر از 150KHz به كمتر از 54dBµV + یا 500µV محدود می كنند.
منبع : esig.blogfa.com

اساس كار رادارها

طبقه بندی : فیزیک - مقالات
امواج رادار چیزی است كه در تمام اطراف ما وجود دارد، اگر چه دیده نمی‏شود. مركز كنترل ترافیك فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها كه بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها كه در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می‏كنند. در برخی از كشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏كند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت كرة زمین و دیگر سیارات استفاده می‏كند، همین طور برای دنبال كردن مسیر ماهواره‏ها و فضاپیماها و برای كمك به كشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراكز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ‏افزارهایشان از آن استفاده می‏كنند.


چیزی است كه در تمام اطراف ما وجوددارد، اگر چه دیده نمی‏شود. مركز كنترل ترافیك فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چهآنها كه بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها كه در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می‏كنند. در برخی از كشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏كند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت كرةزمین و دیگر سیارات استفاده می‏كند، همین طور برای دنبال كردن مسیر ماهواره‏ها وفضاپیماها و برای كمك به كشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراكز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ‏افزارهایشان از آن استفاده می‏كنند.
هواشناسان برای شناسایی طوفانها،تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می‏برند. شما حتی نوعی خاص از رادار رادر مدخل ورودی فروشگاهها می‏بینید كه در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، دربرا باز می‏كنند. بطور واضح می‏بینید كه رادار وسیله‏ای بسیار كاربردی می‏باشد. دراین بخش از مقالات ما به اسرار رادار می‏پردازیم.
استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می‏باشد:
شناسایی حضور یاعدم حضور یك جسم در فاصله‏ای مشخص – عمدتاً آنچه كه شناسایی می‏شود متحرك است و مانند هواپیما، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام كه مثلاً در زیرزمین نیز مدفون شده‏اند، می‏باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می‏تواند ماهیت آنچه را كه می‏یابد مشخص كند، مثلاً نوع هواپیمایی كه شناسایی می‏كند.
شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی كه پلیس از آن در بزرگراه‌ها برای كنترل سرعت خودروهااز آن استفاده می‏كند.
جابه‌جایی اجسام – شاتل‏های فضایی و ماهواره‏های دوار بر دور كره زمین از چیزی به عنوان رادار حفره‏های مجازی برای تهیه نقشه جزئیات، نقشه‏های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می‏كنند.
تمام این سه عملیات می‏تواند با دوپدیده‏ای كه شما در زندگی روزمره با آن آشنائید پیاده شود: «پژواك» و «پدیده داپلر» این دو پدیده به سادگی قابل فهم می‏باشند، چرا كه هر روزه شما با آنها در حوزه شنوایی خویش برخوردارید. رادار از این دو پدیده در حوزة امواج رادیویی استفاده می‏برد.
بگذارید ابتدا با این پدیده در حوزه شنیداری یا صوتی خویش بیشتر آشنا شویم.

پژواك و پدیده داپلر
پژواك پدیده‏ای است كه شما هر روزه با آن برخورد دارید، اگرشما به داخل یك چاه و یا در یك دره فریاد بزنید، پژواك صدای شما چند لحظه بعد به گوشتان می‏رسد. در واقع شما صدایتان را باز خواهید شنید. پژواك بدین جهت رخ می‏دهدكه بعضی از امواج صدای شما (به این دلیل واژه بعضی را آوردیم كه صدای برخی ازحیوانات مانند اردك در فركانس خاص امواج صدای این حیوان هیچگاه پژواكی ندارد) پس ازبرخورد به یك سطح (كه این سطح می‏تواند سطح آب، انتهای چاه یا دیوارة كوه موجود درانتهای دره باشد) به سمت شما باز می‏گردد و گوش شما دوباره آنرا می‏شنود. فاصلهزمانی‌ای كه بین فریاد شما تا شنیدن پژواك آن طول می‏كشد با فاصله مكانی بین شما وآن سطح بازگردانندة پژواك ارتباط دارد.
هنگامی كه شما به داخل یك چاه فریاد می‏كشید، صدای شما از دهانة چاه به سمت انتهای چاه رفته و پس از برخورد با سطح آب انتهای چاه منعكس می‏شود. در این حالت اگر شما سرعت صدا را به طور دقیق بدانید، با اندازه‏گیری زمان رفت‏وبرگشت صدا می‏توانید عمق چاه را حساب كنید
پدیدة داپلر نیز بسیار معمول است. شماهر روز (بدون اینكه حتی از آن دركی داشته باشید) آن را تجربه می‏كنید. این پدیده زمانی رخ می‏دهد كه یك مولد امواج صوتی و یا منعكس كننده امواج صوتی دارای حركت باشد. مثلاً یك خودرو كه در حال بوق زدن است. حالت تشدید شدة پدیدة داپلر در شكستن «دیوار صوتی» رخ می‏دهد. در این جا به درك این پدیده می‏پردازیم (ممكن است شما برای اینكه بهتر این پدیده را درك كنید كنار یك اتوبان آن را تجربه كنید) فرض كنید كه خودرویی با سرعت 100 كیلومتر بر ساعت در حال بوق زدن به سمت شما در حركت باشد. تازمانی‌كه خودرو در حال نزدیك شدن به شماست فقط یك نت صوتی را می‏شنوید (در واقع یك فركانس ثابت، در شماره گذشته راجع به فركانس صحبت كردیم)، اما هنگامی كه خودرو به كنار شما می‏رسد صدای بوق ناگهان تغییر كرده و به عبارتی «بم» تر می‏شود و بعد ازلحظه‏ای كه از شما عبور كرد (و اگر همچنان راننده در حال بوق زدن بود) ناگهان صدابم‏تر نیز می‏شود، در صورتی كه شما می‏دانید كه صدای بوق همیشه ثابت است، كما اینكه راننده داخل خودرو در تمام مدت بوق زدن فقط نت واقعی بوق را می‏شنود. این تغییرات صوت شنیده شده توسط شما بوسیلة پدیدة داپلر قابل توضیح است. اما آنچه كه رخ می‏دهد: «سرعت صوت» مقداری ثابت است، برای ساده‏تر شدن محاسباتمان سرعت صورت را 1000كیلومتردر ساعت در نظر بگیرید. (سرعت واقعی صوت وابسته به دما، فشار هوا و رطوبت هواست.) فرض كنید كه خودرویی در فاصله یك كیلومتری شما قرار دارد (بصورت غیر متحرك). راننده داخل خودرو به مدت یك دقیقه شستی بوق را فشرده تا صدا به گوش ما برسد، این صدا باسرعتی برابر با 1000كیلومتر بر ساعت به سمت شما حركت می‏كند، بعد از 6 ثانیه ازفشرده شدن شستی بوق توسط راننده، شما چه صدایی را خواهید شنید؟ (این 6 ثانیه درواقع مدت زمانی است كه طول می‏كشد صدا به شما برسد) و به مدت یك دقیقه پس از آن چهمی‏شنوید؟ مسلماً صدای بوق را بدون هیچ تغییری.
پدیده داپلر: شخص پشت سر خودرویی را با بسامدی (فركانس) پایین‏تر و بم‏تر از آنچه كه راننده داخل خودرو و در حال حركت می‏شنود. راننده از شخصی كه خودرو به سمت آن درحال حركت است صدا را با نت پایین‏تر می‏شنود.
حال فرض كنید خودرو از فاصله‏ای دور باسرعتی معادل 100 كیلومتر بر ساعت به سمت شما حركت كند، همان راننده با همان خودرو وبا همان صدای بوق و به مدت همان یك دقیقه شستی بوق را فشارمی‌دهد می‏شود. جالب است! شما صدای بوق را فقط به مدت 54 ثانیه خواهید شنید آن هم به خاطر حركت خودرو رخ داده است.
در واقع تعداد اعوجاجهای موج صوتی ثابت بوده ولی در زمان كوتاه‏تری به سمت شما آمده و از آنجائی‌كه تعریف فركانس تعدادنوسانات موج در واحد زمان است لذا اگر قبلاً این نوسانات را 1 بر 60 ثانیه تقسیم‏كردیم و فركانس F1 بدست می‏آمد، حال باید این تعداد نوسانات را بر 54 تقسیم كنیم كه مطمئناً عددی بزرگتر خواهد شد. این عدد بزرگتر یا فركانس بالاتر یعنی صدای «زیر»تر. همین توجیه نیز برای خودرویی كه از شما وجود دارد، در این حالت شما 64ثانیه صدای بوق را می‏شنوید كه فركانس حاصله در این حالت كمتر (یا صدای بم‏تر) خواهد بود.
شكستن دیوارصوتی
اینك كه ما در حال بحث بر روی رابط صداو سرعت هستیم می‏توانیم در مورد شكستن دیوار صوتی هم صحبت كنیم. فرض كنید آنخودرویی كه صحبتش بود با سرعتی معادل 100 كیلومتر در ساعت به‌ سوی شما، آن هم درحال بوق زدن، حركت كند، امواج صوتی چون سرعتی معادل همان سرعت خودرو را دارند، لذانه از آن جلو زده و نه عقب می‏مانند، لذا در كل مدت حركت خودرو شما صدایی رانخواهید شنید. اما در لحظه‏ای كه خودرو به شما می‏رسد، تمام امواج صوتی جمع شده ویكجا شما آنها را می‏شنوید. صدای بسیار بلند و با فركانس بسیار بالا.
این صدا توسط هواپیمایی كه قادرند باسرعتی معادل با سرعت صوت حركت كنند می‏تواند موجبات وحشت بسیاری از افرادی كه درزیر مسیر این هواپیما قرار دارند بوجود آورده قدرت این صدا به قدری است كه می‏تواندشیشه‏ها را بشكند.
چنین اتفاقی برای قایقها نیز رخ می‏دهد. منتهی در این میان تجمع امواج آب كه سرعتی در حدود سرعت این قایقها دارند. این موج متمركز بصورت V شكل از جلو قایق به طرفین حركت می‏كند كه زاویه این موج توسط سرعت قایق كنترل می‏شود. در واقع تجمع امواجی كه قایق در هر لحظه تولید می‏كند و هر لحظه بر آن می‏افزاید نیز توسط پدیده داپلر قابل توضیح است.
شما می‏توانید با استفاده از تركیبی از پژواك و پدیده داپلر بصورتی كه در زیر می‏آید استفاده كنید
در محلی كه ایستاده‏ایدبه سمت خودرویی كه در حال حركت (به سمت شما یا در خلاف جهت) اصواتی را بفرستید. بعضی از این اصوات پس از برخورد با خودرو به سمت شما باز می‏گردند. (پژواك) ازآنجایی كه خودرو در حال حركت است لذا اصوات منعكس شده یا به هم فشرده می‏شوند (درحالی كه خودرو به سمت شما می‏آید) و یا از هم باز می‏شوند. در حالت حركت مخالف درهر دو صورت شما می‏توانید با مقایسه موج فرستاده شده و بازگشته سرعت خودرو را بدست آورید.

مفهوم رادار:
دیدیم كه می‏توان با استفاده از مفهوم پژواك به فاصله اجسام دور پی برد و همین طور با استفاده از تغییر پدیده داپلر بهسرعت این جسم پی ببریم. با توجه به این مفاهیم می‏توان فهمید كه رادار صوتی چیست؟این گونه رادار در زیردریایی‏ها و كشتی‏ها كاربرد دارد و همیشه در حال كار است. می‏توان از رادار صوتی در محیط آزاد نیز استفاده كرد، اما بخاطر چند اشكال ریز اینگونه رادار در هوا استفاده نمی‏شود.
- صدا در هوا مسافت زیادی را نمی‏تواندبپیماید…. شاید در حدود 5/1 كیلومتر و یا كمی بیشتر
- هركسی می‏تواند صدا را بشنود لذااستفاده از صدا در محیط آزاد موجب آزار دیگران می‏شود كه البته می‏توان با بالابردن فركانس صدای مورد استفاده و استفاده از امواج «فراصوت» این مشكل را حل كرد.
- صدای منعكس شده حاصل از پدیده پژواك بسیار ضعیف می‏باشد به طوری كه دریافت آن بسیار سخت است.
سمت چپ: آنتن های مجموعه مخابراتی فضایی گلدستون (بخشی از شبكه ارتباطی فضایی ناسا) كه به ارتباطات مخابراتی رادیویی فضاپیماهای میان سیاره‏ای ناسا كمك می‏كند.
سمت راست: رادار جست وجوی سطح و هوا كه بر روی نوك دكل یك موشك هدایت شونده قرار گرفته است.
حال بیایید در مورد یك نمونه واقعی راداری كه برای شناسایی هواپیماهای در حال پرواز بكار می‏رود صحبت كنیم. سیستم رادار در ابتدا با روشن كردن فرستنده قوی‏اش یك دسته موج رادیویی متراكم در آسمان ودر جهات مختلف پخش می‏كند. این ارسال برای چند میكروثانیه صورت می‏پذیرد، حال فرستنده خاموش شده و گیرنده سیستم رادار مترصد دریافت پژواك امواج كه به همراه اطلاعات حاصل از پدیده داپلر نیز هستند می‏ماند.
امواج رادیویی با سرعتی معادل سرعت نورحركت می‏كنند، تقریباً در هر میكروثانیه 300 متر را در فضا طی می‏كنند؛ حال اگرسیستم رادار مذكور دارای یك ساعت بسیار دقیق و قوی باشد، می‏تواند با دقت بسیاربالایی موقعیت هواپیما را مشخص كند، با استفاده از روشهای خاص پردازش سیگنال برای تحلیل پدیده داپلر بر روی موجهای برگشتی می‏توان به دقت سرعت هواپیما را مشخص كرد.
آنتن رادار یك دسته كوچك اما قدرتمندپالس امواج رادیویی از یك فركانس مشخص را در فضا می‏فرستند. هنگامی كه امواج به یكجسم برخورد می‏كنند منعكس شده و در اثر پدیده داپلر فشرده‏تر یا گسسته‏تر می‏شوند. همان آنتن وظیفه دریافت امواج منعكس شده را كه البته بسیار كمتر از امواج ارسالی هستند بر عهده دارد.
در رادارهای زمینی قضیه خیلی پیچیده‏تراز رادارهای هوایی است، هنگامی كه یك رادار پلیس به ارسال پالس موج رادیویی می‏پردازد بخاطر وجود اجسام بسیار در سر راهش مانند نرده‏ها، پلها، تپه‏ها وساختمانها پژواكهای بسیاری را دریافت می‏دارد، اما از آنجایی كه تمام این اجسام ثابت هستند به جزء خودروها مورد نظر، لذا سیستم رادار خودروهای پلیس از میان امواج منعكس شده، فقط آنهایی را انتخاب می‏كند كه در آنها پدیده داپلر قابل شناسایی است،آن هم به اندازه‏‏ای كه جسم متحرك اضافه سرعت داشته باشد، در ضمن آنتن این رادارهابسیار دهانه تنگی دارند، چرا كه فقط بر روی یك خودرو تنظیم می‏شوند.
البته امروزه پلیسها در برخی كشورها از جمله كشور خودمان از تكنولوژی لیزر برای تعیین سرعت خودروها در بزرگراهها استفاده می‏كنند. تكنولوژی به نام «لیدار» شناخته می‏شود. در این مدل بجای امواج رادیویی از اشعه نوری متمركز (یا همان لیزر) استفاده می‏شود
اینفرارد
InfraRed
طبقه بندی : برق - مقالات
اینفرارد میان قسمتهای مرئی و میكروویو طیف الكترومغناطیسی قرار گرفته است. اینفرارد محدوده طول موجی دارد، مانند طیف مرئی كه از قرمز تا بنفش گسترده است.
"Near infrared" یا "زیر قرمز نزدیک" طول موجی نزدیك نور مرئی دارد و "far infrared" یا "زیر قرمز دور" كه طول موجی نزدیك به طیف میكروویو دارد. اندازه طول موج بلندتر مربوط به far infrared در حدود نوك سوزن و طول موج كوتاهتر مربوط به Near infrared در حدود یك سلول (میكروسكوپیك) است. امواج Far infrared حرارتی هستند. به عبارت دیگر، ما هر روز تشعشعات اینفرارد را از گرما تجربه می كنیم. گرمائی كه ما از نور آفتاب، آتش، رادیاتور و... حس می كنیم اینفرارد است. عصب های سطحی حساس به دما روی پوست ما می توانند تفاوت دمای داخلی و خارجی پوست را آشكار كنند.
امواج Far infrared حرارتی هستند. به عبارت دیگر، ما هر روز تشعشعات اینفرارد را از گرما تجربه می كنیم. گرمائی كه ما از نور آفتاب، آتش، رادیاتور و... حس می كنیم اینفرارد است. عصب های سطحی حساس به دما روی پوست ما می توانند تفاوت دمای داخلی و خارجی پوست را آشكار كنند.



اینفرارد حتی در فرهای غذا نیز بكار می رود. در این روش از لامپهای بخصوصی استفاده می شود كه اینفرارد حرارتی از خود تشعشع می كنند.
اما near infrared به هیچ وجه گرم نیست و در حقیقت شما هیچ وقت نمی توانید آن را حس كنید. این از مواردی هستند كه ریموت كنترل تلویزیون شما از آن استفاده می كند.

چگونه می توانیم توسط اینفرارد ببینیم؟
از آنجائی كه منبع اصلی تشعشعات اینفرارد، گرما و تشعشعات حرارتی است، هر شئ كه دما داشته باشد در محدوده اینفرارد تشعشع دارد. حتی اجسامی كه ما فكر می كنیم خیلی سرد هستند، مانند قالب یخ، اینفرارد ارسال می كنند. اگر جسمی به اندازه كافی گرما نداشته باشد كه نور مرئی تشعشع كند، اكثر انرژی خود را به صورت اینفرارد تشعشع می كند. همانند یك تكه زغال گرم.
انسانها در دمای نرمال خود، اینفرارد قوی و با طول موج حدود 10 میكرون تشعشع می كنند.(یك میكرون عبارتی است كه در نجوم برای یك میكرومتر یا یك میلینیوم یك متر استفاده می شود.)



مردی عینكی با یك كبریت روشن در دست
برای ساختن تصویر اینفرارد مانند شكل فوق از دوربینهای مخصوص و فیلمهائی كه تفاوت دما را آشكار می كنند، استفاده می شود. این تصویری است كه شما می توانید آنرا درك كنید. این تصاویر اطلاعاتی در اختیار ما قرار می دهند كه از نور مرئی نمی شد به آنها دست یافت.
منبع : een.blogfa.com
سونوگرافی(Ultrasound) چيست؟

طبقه بندی :فیزیک - مقالات
ريشه لغوي
كلمه سونوگرافي از لفظ لاتين sound به معني صوت و نيز graphic به معني شكل و ترسيم گرفته شده و ultrasound از ultra به معني ماورا و نيز sound به معني صوت يا صدا گرفته شده است.


تاريخچه
در سال 1876 ميلادي ، فرانسيس گالتون براي اولين بار پي بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهاني اول كشور انگلستان براي كمك به جلوگيري از غرق شدن غم ‌انگيز كشتي‌هايش توسط زيردرياييهاي كشور آلمان در اقيانوس آتلانتيك شمالي دستگاه كشف كننده زيردريايي‌ها به كمك امواج صوتي به نام Sonar ابداع كرد. اين دستگاه امواج فراصوت توليد مي‌كرد كه در پيد اكردن مسير كشتيها استفاده مي‌شد. اين تكنيك در زمان جنگ جهاني دوم تكميل گرديد و بعدها بطور گسترده‌اي در صنعت اين كشور براي آشكار سازي شكافها در فلزات و ساير موارد مورد استفاده قرار مي‌گرفت. از كاربرد بخصوصي كه انعكاس صوت در جنگ و صنعت داشت Sonar به علم پزشكي وارد شد و تبديل به يك وسيله تشخيصي بزرگ در علم پزشكي گرديد.
سير تحولي در رشد
نخستين دستگاه توليد كننده امواج فراصوت در پزشكي ، در سال 1937 ميلادي توسط دوسيك اختراع شد و روي مغز انسان امتحان شد. اگر چه اولتراسوند در ابتدا فقط براي مشخص كردن خط وسط مغز بود، اكنون بصورت يك روش تشخيصي و درماني مهم در آمده و پيشرفت روز به روز انواع نسلهاي دستگاههاي توليد اولتراسوند ، تحولات عظيمي در تشخيص و درمان در علم پزشكي بوجود آورده است.
تعريف امواج اولتراسوند (فراصوت)
امواج فراصوت به شكلي از انرژي از امواج مكانيكي گفته مي‌شود كه فركانس آنها بالاتر از حد شنوايي انسان باشد. گوش انسان قادر است امواج بين 20 هرتز تا 20000 هرتز را بشنود. هر موج (شنوايي يا فراصوت) يك آشفتگي مكانيكي در يك محيط گاز ، مايع و يا جامد است كه به بيرون از چشمه صوتي و با سرعتي يكنواخت و معين حركت مي‌كند. در حركت يا گسيل موج مكانيكي ، ماده منتقل نمي‌شود. اگر ارتعاش ذرات در جهت عمود بر انتشار صوت باشد، موج عرضي است كه بيشتر در جامدات رخ مي‌دهد و در صورتي كه ارتعاش در راستاي انتشار امواج باشد، موج طولي است. انتشار در بافتهاي بدن به صورت امواج طولي است. از اين رو در پزشكي با اينگونه امواج سر و كار داريم.
روشهاي توليد امواج فراصوت
روش پيزو الكتريسيته
تاثير متقابل فشار مكانيكي و نيروي الكتريكي را در يك محيط اثر پيزو الكتريسيته مي‌گويند. بطور مثال بلورهايي وجود دارند كه در اثر فشار مكانيكي ، نيروي الكتريكي توليد مي‌كنند و برعكس ايجاد اختلاف پتانسيل در دو سوي همين بلور و در همين راستا باعث فشردگي و انبساط آنها مي‌شود كه ادامه دادن به اين فشردگي و انبساط باعث نوسان و توليد امواج مي‌شود. مواد (بلورهاي) داراي اين ويژگي را مواد پيزو الكتريك مي‌گويند. اثر پيزو الكتريسيته فقط در بلورهايي كه داراي تقارن مركزي نيستند، وجود دارد. بلور كوارتز از اين دسته مواد است و اولين ماده‌اي بود كه براي ايجاد امواج فراصوت از آن استفاده مي‌شد كه اكنون هم استفاده مي‌شود.
اگر چه مواد متبلور طبيعي كه داراي خاصيت پيزو الكتريسيته باشند، فراوان هستند. ولي در كاربرد امواج فراصوت در پزشكي از كريستالهايي استفاده مي‌شود كه سراميكي بوده و بطور مصنوعي تهيه مي‌شوند. از نمونه اين نوع كريستالها ، مخلوطي از زيركونيت و تيتانيت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است كه به شدت داراي خاصيت پيزوالكتريسيته مي‌باشند. به اين مواد كه واسطه‌اي براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي و بالعكس هستند، مبدل يا تراسديوسر (transuscer) مي‌گويند. يك ترانسديوسر اولتراسونيك بكار مي‌رود كه علامت الكتريكي را به انرژي فراصوت تبديل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ و انرژي فراصوت انعكاس يافته را به علامت الكتريكي تبديل كند.
روش مگنتو استريكسيون
اين خاصيت در مواد فرومغناطيس (مواد داراي دو قطبي‌هاي مغناطيسي كوچك بطور خود به خود با دو قطبي‌هاي مجاور خود همخط شوند) تحت تاثير ميدان مغناطيسي بوجود مي‌آيد. مواد مزبور در اين ميدانها تغيير طول مي‌دهند و بسته به فركانس (شمارش زنشهاي كامل موج در يك ثانيه) جريان متناوب به نوسان در مي‌آيند و مي‌توانند امواج فراصوت توليد كنند. اين مواد در پزشكي كاربرد ندارند و شدت امواج توليد شده به اين روش كم است و بيشتر كاربرد آزمايشگاهي دارد.
كاربرد امواج فراصوت
1. كاربرد تشخيصي (سونوگرافي)
2. بيماريهاي زنان و زايمان (Gynocology) مانند بررسي قلب جنين ، اندازه ‌گيري قطر سر (سن جنين) ، بررسي جايگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهاي پستان.
3. بيماريهاي مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسي تومور مغزي ، خونريزي مغزي به صورت اكوگرام مغزي يا اكوانسفالوگرافي.
4. بيماريهاي چشم (ophthalmalogy) مانند تشخيص اجسام خارجي در درون چشم ، تومور عصبي ، خونريزي شبكيه ، اندازه ‌گيري قطر چشم ، فاصله عدسي از شبكيه.
5. بيماريهاي كبدي (Hepatic) مانند بررسي كيست و آبسه‌ كبدي.
6. بيماري‌هاي قلبي (cardology) مانند بررسي اكوكار ديوگرافي.
7. دندانپزشكي مانند اندازه‌گيري ضخامت بافت نرم در حفره‌هاي دهاني.
8. اين امواج به علت اينكه مانند تشعشعات يونيزان عمل نمي‌كنند. بنابراين براي زنان و كودكان بي‌خطر مي‌باشند.
9. كاربرد درماني (سونوتراپي)
10. كاربرد گرمايي
با جذب امواج فراصوت بوسيله بدن بخشي از انرژي آن به گرما تبديل مي‌شود. گرماي موضعي حاصل از جذب امواج فراصوت بهبودي را تسريع مي‌كند. قابليت كشساني كلاژن (پروتئيني ارتجاعي) را افزايش مي‌دهد. كشش در scars (اسكار=جوشگاههاي زخم) افزايش مي‌دهد و باعث بهبود آنها مي‌شود. اگر اسكار به بافتهاي زيرين خود چسبيده باشد، باعث آزاد شدن آنها مي‌شود. گرماي حاصل از امواج فراصوت با گرماي حاصل از گرمايش متفاوت است.
ميكروماساژ مكانيكي
به هنگام فشردگي و انبساط محيط ، امواج طولي فراصوتي روي بافت اثر مي‌گذارند و باعث جابجايي آب ميان بافتي و در نتيجه باعث كاهش ورم (تجمع آب ميان بافتي در اثر ضربه به يك محل) مي‌شوند.
درمان آسيب تازه و ورم :آسيب تازه معمولا با ورم همراه است. فراصوت در بسياري از موارد براي از بين بردن مواد دفعي در اثر ضربه و كاهش خطر چسبندگي بافتها بهم بكار مي‌رود.
درمان ورم كهنه يا مزمن :فراصوت چسبندگيهايي كه ميان ساختمانهاي مجاور ممكن است ايجاد شود را مي‌شكند.
خطرات اولتراسوند
سوختگي
اگر امواج پيوسته و در يك مكان بدون چرخش بكار روند، در بافت باعث سوختگي مي‌شود و بايد امواج حركت داده شوند.
پارگي كروموزومي
استفاده دراز مدت از امواج اولتراسوند با شدت خيلي بالا پارگي در رشته دي ان اي (DNA) را نشان مي‌دهد.
ايجاد حفره يا كاويتاسيون
يكي از عوامل كاهش انرژي امواج اولتراسوند هنگام گذشتن از بافتهاي بدن ايجاد حفره يا كاويتاسيون مي‌باشد. همه محلولها شامل مقدار قابل ملاحظه‌اي حبابهاي گاز غير قابل ديدن هستند و دامنه بزرگ نوسانهاي امواج اولتراسوند در داخل محلولها مي‌تواند بر روي بافتها تغييرات بيولوژيكي ايجاد كند (پارگي در ديواره سلولها و از هم گسستن مولكولهاي بزرگ)
منبع : bselectron.mihanblog.com
[color=#0000CD][font=Times New Roman][size=medium]اشعه مادون قرمز

--------------------------------------------------------------------------------

● اطلاعات اولیه
کشف هرسل اولن گام در ایجاد پدیده‌ای که ما آن را طیف الکترومغناطیسی مینامیم. نور مرئی و پرتوهای مادون قرمز دو نمونه اشکال فراوانی از انرژی هستند که توسط تمام اجسام موجود در زمین و اجرام آسمانی تابانده میشوند. مادون قرمز در طیف الکترومغناطیسی دارای محدوده طول موجی بین ۰.۷۸ تا ۱۰۰۰ میکرو متر است. تنها با مطالعه این تشعشعات است که میتوانیم اجرام آسمانی را تشخیص و تمیز دهیم و تصویری کامل از چگونگی ایجاد جهان و تغییرات آن بدست آوریم. در سال ۱۸۰۰ سر ویلیام هرشل یک نمونه نامرئی از تشعشعات را کشف کرد که این نمونه دقیقا زیر بخش قرمز طیف مرئی قرار داشت. او این شکل از تشعشعات را مادون قرمز نامید.
● سیر تحولی و رشد
Greathouse و همکارانش طی مطالعه‌ای تاثیر لیزر مادون قرمز را به انتقال عصبی ، عصب رادیال بررسی کردند. زمان تاخیر ، دامنه پتانسیل عمل و دما ، متغیرهای مورد آزمایش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همکارانش اثر لیزر کم توان هلیوم - نئون را بر زمان تاخیر شاخه حسی عصب رادیال در دو گروه لیزر و پلاسبو بررسی نمودند و مشاهده کردند که در گروه لیزر ، افزایش معنی دارا در زمان تاخیر حسی پس از بکارگیری لیزر ایجاد گردیده است.
Bas Ford و همکارانش طی مطالعه‌ای اثر لیزر کم توان هلیوم - نئون را بر شاخه حسی اعصاب رادیال و مدین بررسی کردند. هیچ اختلاف معنی داری در دامنه پتانسیل عمل ، زمان تاخیر و دما ساعد بعد از بکارگیری لیزر مشاهده نشد.Baxter و همکارانش افزایش معنی دار در زمان تاخیر عصب مدین بعد از بکارگیری لیزر گرارش کردند. Low و همکارانش کاهش دما را به دنبال تابش لیزر کم توان مادون قرمز دیدند.
● نتایج اشعه مادون قرمز
گرمایی که ما از خورشید یا از یک محیط گرم احساس میکنیم، همان تشعشعات مادون قرمز یا به عبارتی انرژی گرمایی است. حتی اجسامی ‌که فکر میکنیم خیلی سرد هستند، نیز از خود انرژی گرمایی منتشر میسازند (یخ و بدن انسان). سنجش و ارزیابی انرژی مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومی ‌به علت اینکه بیشترین جذب را در اتمسفر زمین دارند مشکل است. بنابراین بیشتر ستاره شناسان برای مطالعه انتشار گرما از این اجرام از تلسکوپهای فضایی استفاده میکنند.
● مادون قرمز در نجوم
تلسکوپها و آشکارسازهایی که توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار میگیرند نیز از خودشان انرژی گرمایی منتشر میسازند. بنابراین برای به حداقل رساندن این تاثیرات نامطلوب و برای اینکه بتوان حتی تشعشعات ضعیف آسمانی را هم آشکار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسکوپها و تجهیزات خود را به درجه حرارتی نزدیک به ۴۵۰?F ، یعنی درجه حرارتی حدود صفر مطلق ، میرسانند. مثلا در یک ناحیه پرستاره ، نقاطی که توسط نور مرئی قابل رویت نیستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبی نشان داده میشود. همچنین مادون قرمز میتواند چند کانون داغ و متراکم را همره با ابرهایی از گاز و غبار نشان دهد. این کانونها شامل مناطق پرستاره‌ای هستند که در واقع میتوان آنها را محل تولد ستاره‌ای جدید دانست. با وجود این ابرها ، رویت ستاره‌های جدید با استفاده از نور مرئی به سختی امکانپذیر است.
اما انتشار گرما باعث آشکار شدن آنها در تصاویر مادون قرمز میشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهای بلند مادون قرمز میتوانند به مطالعه توزیع غبار در مراکزی که محل شکل گیری ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهای کوتاه میتوان شکافی در میان گازها و غبارهای تیره و تاریک ایجاد کرد تا بتوان نحوه شکل گیری ستاره‌های جدید را مورد مطالعه قرار داد. فضای بین ستاره‌ای در کهکشان راه شیری ما نیز از توده‌های عظیم گاز و غبار تشکیل شده است. این فضاهای بین ستاره‌ای یا از انفجارهای شدید نواخترها ناشی شده‌اند و یا از متلاشی شدن تدریجی لایه‌های خارجی ستاره‌هایی جدید از آن شکل میگیرند. ابرهای بین ستاره‌ای که حاوی گاز و غبار هستند، در طول موجهای بلند مادون قرمز خیلی بهتر آشکار میشوند (۱۰۰ برابر بیشتر از نور مرئی).
اخترشناسان برای دیدن ستاره‌های جدید که توسط این ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهای کوتاه مادون قرمز برای نفوذ در ابرهای تاریک استفاده میکنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهای نجومی ‌مجهز به مادون قرمز صفحات دیسک مانندی از غبار را کشف کردند که اطراف ستاره‌ها را احاطه کرده‌اند. این صفحات احتمالا حاوی مواد خامی ‌هستند که تشکیل دهنده منظومه‌های شمسی هستند. وجود آنها خود گویای این است که سیاره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.
● مادون قرمز در پزشکی
اگر نگاه دقیق و علمی ‌به یک طیف الکترومغناطیسی بیندازیم، میبینیم که از یک طرف طیف تا سوی دیگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فرکانس‌های مختلف قرار دارند، از آن جمله میتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ایکس ، ماورای بنفش ، نور مرئی ، مادون قرمز و امواج رادیویی اشاره کرد. هر کدام از این پرتوها و تشعشعات همگام با پیشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هایی را در زمینه‌های علمی ‌پدید آورده‌اند که در اینجا علاوه بر کاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسی ، اشاره‌ای به کارآیی چشمگیری این پرتو در رشته پزشکی خواهیم داشت.
● کاربرد درمانی مادون قرمز
بکار بردن گرما یکی از متداولترین روشهای درمان فیزیکی است. از موارد استعمال درمانی مادون قرمز موارد زیر را میتوان ذکر کرد.
▪ تسکین درد
با وجود حرارت ملایم ، کاهش درد به احتمال زیاد بواسطه اثر تسکینی بر روی پایانه‌های عصبی ، حسی ، سطحی است. همچنین به علت بالا رفتن جریان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابولیتها و مواد دردزای تجمع در بافتها ، درد کاهش مییابد.
▪ استراحت ماهیچه
تابش این اشعه راه مناسبی برای درمان اسپاسم و دستیابی به استراحت عضلانی میباشد.
▪ افزایش خون رسانی
در درمان زخمهای سطحی و عفونتهای پوستی ، برای اینکه فرآیند ترمیم به خوبی انجام گیرد، باید به مقدار کافی خون به ناحیه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نیز افزایش گردش خون سبب افزایش تعداد گلبولهای سفید و کمک به نابودی باکتریها میکند. از این پرتو میتوان برای درمان مفصل آرتوریتی و ضایعات التهابی نیز استفاده کرد.
● کاربرد تشخیصی مادون قرمز
از مهمترین کابردهای تشخیصی آن میتوان توموگرافی را نام برد. اصطلاح ترموگرافی به عمل ثبت و تفسیر تغییراتی که در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ میدهد، اطلاق میشود. تصویر حاصل از این روش که توموگرام نامیده میشود، بخش الگوی حرارتی سطح بدن را نشان میدهد. در توموگرافی ، آشکار ساز ، تشعشع حرارتی دریافت شده توسط دوربین را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل میکند و سپس آن را علاوه بر تقویت بیشتر ، پردازش میکند تا اینکه یک صفحه کاتودیک مثل مونیتور تلویزیون آشکار شود.
تصاو[