موسسه علمی پژوهشی فری تز

فیزیک حالت جامد

فیزیک حالت جامدReviewed by Admin on Sep 14Rating:

حالت جامد يکي از گسترده‌ترين شاخه‌هاي فيزيک است. اين شاخه درباره? چگونگي تشکيل مواد با در نظر گرفتن تمام جزييات حاکم بر طرز قرار گرفتن اتم‌ها بحث مي‌کند. خواص فيزيکي هرگونه جسم فيزيکي (فلز و يا غير فلز)، مورد بحث اين شاخه است.

در بحث حالت جامد، اجسام به چهار دسته تقسيم مي‌شوند:

رسانا
نيمرسانا
نارسانا
ابررسانا
يکي از موضوعات مورد بحث و عمده فيزيک حالت جامد بحث در مورد بلورها بخصوص بلور الماس است. در فيزيک جامدات بلور يا کريستال الماس به دليل دارا بودن خواص ترکيبي و پيوند خاص بين اتمي (پيوند کووالانس) يکي از سخت ترين بلورهاي موجود در دنيا به شمار مي‌رود. از ديگر مسائلي که در فيزيک حالت جامد روي آنها بحث مي‌شود عبارت‌اند از: بردارهاي پايه، سلول اوليه (primitive cell)، کسر به هم پکيدگي، تفرق اشعه? x

به علت گسترش سريع فيزيک حالت جامد و کاربردهاي آن، در سال ???? جامعه فيزيک آمريکا راي به تغيير نام بخش خود از فيزيک حالت جامد (DSSP) به بخش فيزيک ماده چگال داد و از آن پس فيزيک حالت جامد به زير مجموعه فيزيک ماده چگال منتقل شد.

فيزيک حالت جامد ، چنان که از نام آن پيداست، فيزيک مواد جامد است. ولي امروزه غالبا اصطلاح فيزيک ماده چگال نيز بکار برده مي‌شود، چرا که اين نامگذاري ، مطالعه مايعات به ويژه فلزات مايع و نمکهاي مذاب ، محلولها ، بلورهاي مايع و حتي مواد گليسرين را در بر مي‌گيرد.
از ديدگاه امروزي ما ، فيزيک حالت جامد در واقع فيزيک جامدات بلورين است. بيشتر جامدات غير آلي که در زندگي روزمره ، با آنها سروکار داريم، بلوري هستند و از استثناهاي آشنا مي‌توان از شيشه که يک مايع ابر سرد و دود ، که آمورف است، نام برد. ولي مواد آمورف مهمتر از دوده نيز وجود دارد.

تاريخچه
در پي کشف اشعه ايکس ، توسط فيزيکدان آلماني و يلهلم کونراد رونتگن Rontgen در ۱۰ نوامبر ۱۸۹۵ و به دنبال آن ، کشف پراش پرتوهاي x و انتشار يک سري محاسبات و پيش بينيهاي ساده و موفقيت آميز در مورد ويژگيهاي بلورين ، بررسي فيزيک حالد جامد بعنوان گسترش از فيزيک اتمي آغاز شد. به دليل تاثير متقابل و سودمند تجربه و نظريه بر يکديگر ، يک تحريک عقلاني در فيزيک حالت جامد وجود دارد. و تعداد جوايز نوبل در دهه گذشته شاهدي بر اين ادعاست. در سراسر دنيا تعداد فيزيکداناني که بطور مفيد در زمينه فيزيک حالت جامد به کار مشغولند، بيشتر از ساير رشته‌هاست.

حوزه عمل
حوزه عمل فيزيک حالت چنان است که سراسر زندگي ما را فرا گرفته است. انواع وسايل از قبيل کتابها ، صندلي ، مداد پاکن پلاستيکي ، مداد و … ، در محيط اطراف ما قرار دارند ، که همه اين وسايل را انسان براي آسايش و رفاه و يا زيبايي و استحکام بر گزيده است. هر کدام از اين مواد جامد داراي رنگ مشخص بافت ، استحکام ، سختي ، چکش خواري است و رسانندگي الکتريکي ، رسانندگي گرمايي ، پذيرفتاري مغناطيسي و نقطه ذوب قابل اندازه گيري دارند.
هر جسم داراي طيف هاي جذبي و نشري مشخصي در ناحيه مريي ، فروسرخ و فرابنفش از طيف الکترومغناطيسي است. اما در حالت کلي مي‌توان گفت که همه اين ويژگيها تابع دو جنبه ساختار مواد است. نوع اتمها يا مولکلهايي که ماده از آنها ساخته شده است، و چگونگي پيوند يا کپه شدن آنها براي تشکيل جسم جامد. اين وظيفه دشوار فيزيک حالت جامد يا شيمي فيزيک است که بکوشد تا ساختار مواد را به ويژگيهاي فيزيکي يا شيميايي مشاهده شده آنها ربط دهد.

چرا تعداد افراد متخصص در فيزيک حالت جامد کم است؟
روشن است که فيزيک حالت جامد موضوع بسيار گسترده‌اي است و زمينه‌هاي جالب و مشخصي را در بر مي‌گيرد که در هر يک از آنها ، بعنوان مثال مغناطيس ، مي‌توان به آساني بحث را به مسايل تخصصي کشاند. پژوهشگران فيزيک حالت جامد در دنيا از هر رشته ديگر فيزيک بيشترند.
گستردگي موضوع از يک طرف جالب بوده و از طرف ديگر توليد اشکال مي‌کند. جالب بودن آن در اين است که گستره وسيعي از پديده‌هاي شاخص را براي مطالعه و پژوهش عرضه مي‌کند و اشکال آن در گستردگي هر موضوع است که ، براي هر کس مشکل است که از همه آنها آگاهي پيدا کند. از اين رو تعداد افراد متخصص در فيزيک جامد اگر چنين متخصصاني باشند کم است.

انگيزه مطالعه فيزيک حالت جامد
ابتدا اينکه فيزيک حالت جامد بخش جدايي ناپذيري از فيزيک است و تا جايي که فيزيک را يک پيشه ارزشمند فرهنگي و علمي بدانيم، فيزيک حالت جامد نيز چنين است. اما انگيزه ديگري که در گسترش فيزيک حالت جامد نقش داشته ، آن است که اين رشته بطور گسترده‌اي با خواص ماده به شکل کپه‌اي طبيعي‌اش سر و کار دارد. به اين معني که بطور مثال يک پژوهشگر فيزيک جامد ، مس را دقيقاً به همان صورتي که در اتصالهاي معمولي الکتريکي بکار مي‌رود، بصورت فلز مس مطالعه مي‌کند.
افزون بر اين پديده هايي مورد توجه فيزيک حالت جامد است که اغلب در فناوري از آن استفاده مي گردد. ترديدي نيست که فناوري از گسترش پژوهش در فيزيک جامد بهره هاي فراوان برده است. شايد از بديهي ترين زمينه هاي پيشرفت بتوان از الکترونيک به ويژه کاربرد اجسام نيم رسانا در ساختن قطعات حساس الکتريکي مانند ترانزيستور ، ديود و … نام برد. بنابراين فناوري نوين بيشتر بر پايه کاربرد پديده‌هاي حالت جامد قرار دارد.

رشته فيزيك يكي ديگر از شاخه‌هاي  علوم پايه است كه در كشور ما هم، امكانات ادامه تحصيل در مقاطع كارشناسي ارشد و دكترا براي اين رشته وجود دارد. كساني كه در مقطع كارشناسي فيزيك تحصيل مي‌كنند و يا فارغ‌التحصيل شده‌اند تا حدي در طول دوره ۴ تا ۶ ساله‌ي خود به گرايش‌‌ها و كاربردهاي شاخه‌هاي مختلف آن پي مي‌برند. اما براي كساني كه در مقطع كارشناسي رشته ديگري فارغ التحصيل شده‌اند بايد متذكر شد كه ‌اين رشته گرايش‌‌هاي مختلفي دارد كه از جهاتي كاملاً با هم تفاوت دارند و بهتر است قبل از اتخاذ تصميم خود، سطح اطلاعات خود را در مورد هر گرايش بالا برده تا با علم به آن، به هدف دلخواه خود نائل شوند، لازم به ذكر است رشته‌هاي  كارشناسي مورد قبول عبارتند از : گرايش‌‌هاي حالت جامد، هسته اي، اتمي و مولکولي، نجوم، نظري و دبيري
لازم به توضيح است تفاوت گرايش هاي مختلف فيزيک تنها در ۹ واحد گرايشي مي باشد و مابقي واحد ها مشترک مي باشند.
با اين توضيحات به بررسي گرايش‌‌هاي موجود در رشته فيزيك مي‌پردازيم:
گرايش‌‌هاي رشته فيزيك را مي‌توان به صورت زير تقسيم‌بندي كرد كه عبارتند از
۱- حالت جامد (شامل ماده چگال  نظري و تجربي، نيمر‏ساناها، خواص مغناطيسي مواد، ابر رسانايي، نانوفيزيک و بلورشناسي) ۲- اتمي و مولكولي (شامل زير گرايش‌هاي  پلاسما، ليزر و آماري) ۳- هسته‌اي كاربردي  ۴- مهندسي هسته‏اي ۵- ذرات بنيادي ۶- نجوم ۷- گرانش ۸- مهندسي نانومواد ۹- نظري (نظريه‌ي ميدان‌‌هاي كوانتومي، اپتيك نظري)
و گرايش‌‌هايي كه بعضي از دانشگاه‌‌هاي خاص در نظر گرفته‌اند عبارتند از :
مهندسي سيستم‌‌هاي انرژي، مهندسي الكترواپتيك (كه كاربردهاي زيادي در صنايع دفاع دارد)
دروس امتحاني گرايش‏هاي فيزيك، آموزش فيزيک و نانوفيزيك در كنكور كارشناسي ارشد شامل: زبان، فيزيک پايه (۱و۲و۳)، فيزيک جديد، مكانيك كوانتوم، الكترومغناطيس، ترموديناميک و مکانيک آماري، مكانيك تحليلي و رياضي-فيزيک مي‌باشد كه ضرايب كليه دروس براي هر سه گرايش‌‌ يكسان است.
دروس امتحاني گرايش فوتونيك در كنكور كارشناسي ارشد شامل: زبان، فيزيک جديد، مكانيك كوانتوم، الكترومغناطيس و الکترونيک مي‌باشد.

دیدگاه شما

( الزامي )

(الزامي)