نقش فناوری نانو در توسعة صنعت مغناطیس

یکی از حوزه هایی که انتظار می رود فناوری نانو اثر فراوانی بر پیشرفت آن داشته باشد، مغناطیس ها و مواد مغناطیسی است. با ورود نانوفناوری به علم و صنعت مغناطیس، بهبود زیادی درکیفیت مغناطیس ها ایجاد شده است و مغناطیس هایی با ابعاد کوچک و نیروی مغناطیسی بزرگ ساخته شده اند.

مغناطیس‌های کوچک و مثال موتور ساعت مچی

نانوفناوری با قابلیت ها و توانایی هایی که دارد، نقش مهمی را در توسعه و پیشرفت علوم و صنایع ایفا خواهد کرد و کارهایی را انجام خواهد داد که قبلاً انجام آن ممکن نبوده است؛ به عنوان مثال، شما می‌خواهید موتوری را برای یک ساعت مچی طراحی نمایید، طبعاً این موتور کوچک خواهد بود و اندازة اجزای آن نیز کوچک‌تر خواهد شد و نمی‌توان از مغناطیس‌های معمولی و بزرگ برای ساخت آن استفاده کرد. برای ساخت این موتور باید از مغناطیس‌های قوی و کوچک استفاده نمود. اما ساختن این مغناطیس‌های کوچک با فناوری معمولی ممکن نیست و احتیاج به فناوری پیشرفته‌تری دارد. یکی از توانایی‌هایی که نانوفناوری ایجاد می‌نماید، قابلیت ساختن مغناطیس‌های کوچک است. در بعضی از پودرهای مغناطیسی، کیفیت مغناطیسی با کاهش ابعاد ذره‌های پودر بهبود می‌یابد. فریت‌های مغناطیسی که مواد مغناطیسی سرامیکی هستند از این دسته‌اند. این فریت‌ها شامل مغناطیس‌های سخت (مغناطیس‌های دایمی) و مغناطیس‌های نرم (مغناطیس‌های موقتی) هستند. در این فریت‌ها، با کاهش ابعاد ذره‌های پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، می‌توان به مغناطیس‌هایی با کیفیت بسیار خوب دست یافت.

در بعضی از پودرهای مغناطیسی، کیفیت مغناطیسی با کاهش ابعاد ذره‌های پودر بهبود می‌یابد. فریت‌های مغناطیسی که مواد مغناطیسی سرامیکی هستند از ین دسته‌اند. ین فریت‌ها شامل مغناطیس‌های سخت (مغناطیس‌های دیمی) و مغناطیس‌های نرم (مغناطیس‌های موقتی) هستند. در ین فریت‌ها، با کاهش ابعاد ذره‌های پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، می‌توان به مغناطیس‌های با کیفیت بسیار خوب دست یافت.

کاربردهای نانومغناطیس‌ها

امروزه نانومغناطیس‌‌ها همچون سایر مغناطیس‌ها گسترة کاربرد وسیعی دارند. یکی از کاربردهای اصلی نانومغناطیس‌ها، استفاده از آنها در محیط‌های ذخیره‌سازی اطلاعات (Recording media) است. صفحه‌های مغناطیسی ذخیره‌سازی اطلاعات، مثالی از این محیط‌ها هستند. سطح این صفحه‌ها از جنس ذره‌های مغناطیسی است. این ذره‌ها باید بسیار ریز و دارای دانه‌بندی یکنواخت باشند. با استفاده از نانوفناوری امکان ساخت این ذره‌‌ها فراهم شده است.کاربرد دیگر نانو مغناطیس‌ها در ساخت موتورهای الکتریکی کوچک است. هنگامی که این موتورها کاربردهایی ظریف و حساس دارند، مغناطیس‌های استفاده شده در آنها با فناوری نانو ساخته می‌شود.

نانومغناطیس‌ها در صنایع الکتروفتوکپی نیز استفاده می‌شود. جوهرهای استفاده شده در این صنایع، دارای پودرهای نانومغناطیس هستند.

از زمینه‌های جدید برای کاربرد نانوذره‌های مغناطیسی، تولید مایع‌ها و سیال‌های مغناطیسی است. این مواد در براده‌برداری از سطوح و تصفیه آب مطرح هستند. صنایع پزشکی و بیولوژی یکی از زمینه‌های بزرگ برای استفاده از نانومغناطیس‌ها هستند که در آنها نانوفناوری و زیست‌فناوری با هم تلاقی پیدا می‌کنند. علاوه بر این موارد، نانومغناطیس‌‌ها در صنایع نظامی، رایانه،‌ برق و خودرو نیز کاربرد دارند.

در بسیاری از کاربردهایی که ذکر گردید،‌ محصولات نانومغناطیس‌ها وارد بازار شده‌اند.‌ متأسفانه در کشور ما به علت ضعف صنعت مغناطیس و عدم آشنایی تولیدکننده‌ها با فناوری نانو،‌ تولید نانومغناطیس‌ها مطرح نیست.

انقلاب نانوفناوری در صنعت مغناطیس

امروزه بیشترین استفاده از نانومغناطیس‌ها به تولید نانوپودرهای مغناطیسی مربوط می‌شود. البته در کنار این پودرها،‌ قطعه‌های مغناطیسی هم مورد استفاده هستند،‌ اما چون با کاهش ابعاد ذره‌های پودر، کیفیت قطعه‌های مغناطیسی هم بهبود می‌یابد، بیشتر روی پودرها تکیه می‌شود. ساخته‌شدن پودرهای مغناطیسی در ابعاد نانو می‌تواند انقلابی در صنعت مغناطیس ایجاد نماید.

راهکارهای توسعه تحقیقات نانو مغناطیس در کشور

برای توسعة صنعت نانومغناطیس در کشور باید مشکلات توسعة فناوری نانو حل شود. برای برطرف‌کردن برخی از این مشکلات، باید تعریف مناسبی از جایگاه تحقیقات در دانشگاه‌ها ارایه شود. در حال حاضر بودجه‌های تحقیقاتی بین وزرات‌خانه‌های مختلف توزیع می‌شود و دانشگاه‌ها برای کسب بودجه برای تحقیقات مجبور به مراجعه به این وزارت‌خانه‌ها هستند. مبحث نانوفناوری، مبحثی است که در چند سال اخیر مطرح شده است و حتی در کشورهای پیشرفته هم موضوعی نو شمرده می‌شود؛ برای پیشرفت در این فناوری باید به دانشگاه ها مراجعه نمود چون دانشگاه‌ها در صف مقدم علمی کشور هستند و برای پرداختن به مباحث علمی روز دنیا بیشترین صلاحیت علمی را دارند.

از طرف دیگر فعالیت های ستاد نانوفناوری باید پایدار و هدفمند باشد. تصمیم های این ستاد باید به صورت متمرکز باشد و از اعمال سلیقه در آنها و تعدد مراکز تصمیم‌گیری دوری شود. اولویت‌ها در این مرکز مشخص شود و بودجه‌ها و کمک‌های تعیین‌شده از جانب این مرکز به طور مناسبی توزیع گردد. به این شکل متخصصان و پژوهشگران دلگرم می‌شوند و در نتیجه نانوفناوری در کشور پیشرفت می‌نماید.

علاوه بر آنچه گفته شد برای پیشبرد صحیح فناوری نانو باید تمامی اطلاعات مربوط به آن را تا حد ممکن گردآوری کرده و در اختیار افراد توانایی قرار داد که بتوانند آینده را ترسیم و برنامه‌ای مشخص برای آینده فناوری نانو در کشور ارایه نمایند.

استفاده از نانوذرات خودتابش برای درمان عمیق تر سرطان

<> 

[ نانو و لیزر » اخبار نانوتکنولوژی ] [ شنبه 25 اسفند 1386 ] [ بازدید: 890 ]

---

روش درمان فتودینامیک (PDT) نوعی درمان سرطان است که از تلفیق یک ماده شیمیایی به نام حساس‌کننده نوری و نوعی خاص اشعه که باعث کشتن سلولها می شود حاصل می‌شود. اگرچه روش PDT به طور گسترده‌ای جهت درمان سرطان پوست مورد استفاده قرار گرفته با این حال استفاده از آن برای درمان سرطان های عمیق تر یکی از مشکلات عمده پیش رو است چرا که نور لازم جهت انجام PDT قادر به نفوذ به مناطق عمقی بافت‌ها نیست. به گزارش سرویس فن‌آوری خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، محققان دانشگاه تگزاس برای رفع این مشکل نوع جدید PDT را عرضه کرده‌اند که در آن نور به کمک نانوذرات درخشانی که به آنها مواد تحریک شونده با نور متصل می باشند ایجاد می‌شود. موقعی که ترکیب نانو ذره- ماده تحریک شونده با نور به سمت یک تومور هدایت می شوند و به کمک اشعه X یا سایر منابع تابش تحریک می شوند، ذرات شروع به تولید نور کرده و مواد تحریک شونده با نور فعال می‌شوند. با استفاده از این ایده جدید درمانی هیچ‌گونه نور خارجی برای فعال کردن ماده تحریک شونده با نور در درون تومورها نیاز نیست و از این رو ضخامت بافتها یک عامل محدود کننده برای استفاده از PDT نخواهد بود. از طرفی با توجه به اینکه تابش اشعه و فتودینامیک درمانی با هم تلفیق شده و با هم اتفاق می‌افتند لذا تخریب تومور به صورت موثرتری اتفاق می افتد. با توجه به اینکه اشعه X قادر به نفوذ به بافتهای عمقی است از آن می توان برای درمان تومورهای عمقی استفاده کرد. به این دلایل روش مذکور، راهکاری ساده اما موثر برای درمان سرطان ارائه کرده است. برای دستیابی به کاربردهای عملی، مجموعه نانو ذره – پورفیرین بایستی به کمک حامل‌هایی همچون آنتی‌بادی‌ها، پیتیدها، لیپوزوم ها و سایر ملکول‌های فعال به سلول‌های تومور انتقال داده شوند. به گزارش ایسنا از ستاد ویژه توسعه فن‌آوری نانو، برای طراحی این حامل‌ها افراد بایستی به اثر آنها بر مقدار تولید اکسیژن فعال توجه داشته باشند. در این مطالعه محققان از اسیدفولیک برای هدفگیری گیرنده های فولات در سلولهای سرطانی استفاده کردند. نتایج آنها نشان داد که اسیدفولیک هیچ اثری بر روی مقدار تولید اکسیژن فعال در مجموعه نانوذره ندارد. از این سیستم به طور عملی جهت انجام روش‌های فعال سازی به کمک نور می توان استفاده کرد. نتایج این مطالعه در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است

تولید انبوه 'ضدماده' در آزمایشگاه

تولید انبوه 'ضدماده' در آزمایشگاه

تشعشعاتی که از ابری از اتم های 'ضدهیدروژن' تولید شد
 

انشمندان می گویند موفق به تولید انبوه "ضدماده" (antimatter)  در آزمایشگاه شده اند. این گام مهمی است که به مطالعه دقیق خواص ضدماده و حل یکی از بزرگ ترین معماهای جهان کمک خواهد کرد.

"ضدهیدروژن"  (antihydrogen)  در گذشته به تعداد کم و در نوبت های مختلف آزمایشگاهی تولید شده بود.

اکنون دانشمندان می گویند با استفاده از دستگاه شتاب دهنده ذرات در مرکز "سرن" در شهر ژنو سوییس بیش از 50 هزار اتم ضدهیدروژن تولید کرده اند. سرن سازمان اروپایی برای مطالعات هسته ای است.

ضدماده تصویر آیینه ای ماده معمولی است و دانشمندان تصور می کنند به هنگام خلق جهان هر دو آنها به مقدار یکسان تولید شده اند. به این ترتیب این سوال پیش می آید که چرا ماده معمولی بر جهان حاکم است.


آزمایش ها ادامه دارد
پروفسور مایکل چارلتون از دانشگاه ولز در سوانسی گفت: "این گامی مهم و روشن کننده افقی تازه است که دانشمندان را قادر می کند تقارن در طبیعت را مطالعه و قوانین اساسی فیزیک را که بر جهان حاکم است کشف کنند."
پژوهشگران در آخرین آزمایش ها، از شتاب دهنده سرن برای ایجاد "ضدپروتون" استفاده کرده و آنها را در یک محفظه خلا، به دام انداختند.
در همین حال برای تولید "پوزیترون" از یک منبع رادیواکتیو استفاده شد که آن نیز در چنین محفظه ای به دام انداخته شد. با تزریق ضدپروتون به ظرف پوزیترون ها، "ضدهیدروژن" تولید شد.
البته حیات ضدماده کوتاه بود و بلافاصله پس از برخورد با ماده معمولی نابود شد. دستگاه های ویژه، تشعشع منحصر به فرد ناشی از نابودی ضدماده را ردیابی کردند.
محققان سال ها است که برای تولید انبوه ضدماده تلاش می کنند تا "مدل استاندارد" که ذرات بنیادی و کنش و واکنش آنها را شرح می دهد، آزمایش کنند.
چنین آزمایشی مهم است چون به گفته "جفری هنگست" از موسسه سرن، اگر ضدهیدروژن مانند هیدروژن رفتار نکند "باید کتاب های درسی را بازنویسی کرد."
ماده و ضدماده در اثر اصابت با یکدیگر، ضمن انفجاری نابود شده و به تشعشع بدل می شوند. دانشمندان معتقدند این فرآیند در نخستین مراحل جهان میلیاردها سال قبل نقش اساسی داشته است.
در حال حاضر، ماده بر جهان غالب است، اما دانشمندان علت آن را نمی دانند.

تمجید و تردید

دیوید کریستین از موسسه "فرمیلب" در آمریکا دستاورد سرن را مورد تمجید قرار داد.

وی گفت: "هنوز گام های بزرگ زیادی هست که باید برداشته شود، اما این قدمی مهم است."

با این حال برخی گروه ها هنوز نسبت به این آزمایش که جزییات آن در نشریه "نیچر" (طبیعت) به چاپ رسیده است، قانع نشده اند.

جرالد گابریلسی از دانشگاه هاروارد گفت: "تجربیات طولانی ما با این آزمایش های دشوار نشان می دهد که احتمال دارد ضدهیدروژن واقعا تولید نشده باشد."

وی افزود که مقالات گروه او که قرار است به زودی منتشر شود "نشان خواهد داد چگونه ممکن است محققان فریب بخورند."

هرگونه ایده ای برای استفاده از ضدماده برای نیرو دادن به سفینه های فضایی یا برای تولید سلاح هنوز متعلق به عالم داستان های علمی تخیلی است.

میکروسکوپ TEM چیست ؟

میکروسکوپ TEM چیست ؟

اساس عملکرد میکروسکوپ انتقال الکترونی (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که به جای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترونها به جای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.

با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند انگستروم (10-10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی، TEM ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، بیولوژیکی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.

در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند( این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکانهایی هستند که الکترون از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر).

وضوح این میکروسکوپ 2/0 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 2/0 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.

استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ انتقال الکترونی استفاده نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار کریستالی( نحوه قرارگیری اتمها در شبکه کریستالی) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.

عملکرد میکروسکوپ:

با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ ، الکترون ها گسیل و منتشر می شوند. الکترون ها از تیوب خلاء میکروسکوپ عبور می کنند. در میکروسکوپ های نوری از عدسی های شیشه ای برای متمرکز کردن نور استفاده می شود در حالی که در TEM از عدسی های الکترومغناطیسی استفاده می شود تا الکترون های را جمع و متمرکز ساخته به صورت یک پرتوی باریک گسیل نماید. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می شود. بسته به چگالی مواد، الکترون ها ممکن است از بخش هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد نمایند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش های مختلف جسم به چگالی مواد در ان بخش ها وابسته است. هر چه جسم کم چگال تر باشد تصویر تیره تر خواهد بود. این تصویر می توان مستقیما توسط اوپراتور مطالعه شود و یا با کمک یک دوربین تصویر برداری شود 

امواج صوتی

امواج صوتیامواج صوتی ، امواج مکانیکی طولی هستند. این فیزیک امواج می‌توانند در جامدات ، مایعات و گازها منتشر شوند. ذرات مادی منتقل کننده این فیزیک امواج ، در راستای انتشار موج نوسان می‌کنند. فیزیک امواج مکانیکی طولی در گستره وسیعی از بسامدها به وجود می‌آیند و در این میان بسامدهای فیزیک امواج صوتی در محدوده‌ای قرار گرفته‌اند که می‌توانند گوش و مغز انسان را برای شنیدن تحریک کنند.

این محدوده تقریبا از ۲۰ هرتز تا حدود ۲۰۰۰۰ هرتز است و گستره شنیده شدنی نامیده می‌شود. فیزیک امواج مکانیکی طولی را که بسامدشان زیر گستره شنیده شدنی باشد امواج فرو صوتی ، و آنهایی که بسامدشان بالای این گستره باشد ، امواج فراصوتی گویند.

تولید صوت :

هر گاه به جسمی ضربه می‌زنیم لایه‌های هوا بین دست ما در جسم جابجا می‌شوند و اگر این جابجاییها بیش از ۱۶ بار در ثانیه باشند، صدا ایجاد می‌شود. برای اینکه بهتر بتوانیم نقش اندامهای گفتار را در تولید آواهای زبان فارسی مورد مطالعه قرار دهیم، ابتدا به نظر می‌رسد لازم است مطالب مختصری درباره چگونگی تولید آوا یا صوت ارائه کنیم.

آوا یا صوت از ارتعاش مولکولهای هوا حاصل می‌شود. ارتعاش یعنی حرکت مولکولهای هوا از جای خود در مسیر معین و بازگشت آنها به جای اولیه. این پدیده فیزیکی را اصطلاحا موج می‌نامیم. برای آنکه بتوانیم یک تصویر تقریبی از طرز بوجود آمدن موج صوتی را مجسم کنیم پاندولی را در نظر می‌گیریم. اگر وزنه پاندول را به یک طرف کشیده آن را رها سازیم، پاندول با سرعت ، به منتهی الیه طرف دیگر رفته دوباره در همان مسیر بجای اول می‌گردد. این حرکت به دفعات زیاد صورت می‌گیرد، ولی در هر دفعه خط سیر آن اندکی کوتاهتر می‌شود تا اینکه وزنه پاندول دوباره به حالت اولیه یعنی سکون در آید.

وزنه پاندول در این حرکت ، لایه‌ای از مولکولهای هوا را با خود به جلو می‌راند و این عمل موجب می‌شود که در یک سوی وزنه ، رقت مولکولی در سوی دیگر تراکم مولکولی ایجاد شود. رقت یعنی زیاد شدن فاصله بین مولکولها و تراکم یعنی کم شدن فاصله آنها. اگر با دو دست یک لاستیک را بکشیم طول لاستیک زیاد می‌شود یا به سخن دیگر ، لاستیک کش می آید.

علت این موضوع آن است که فاصله بین مولکولها در قسمتهای میانی لاستیک زیاد شده و مولکولها بین دو سر لاستیک زیاد شده و مولکولها به طرف دو سر لاستیک کشانده می‌شوند و در نتیجه فاصله میان مولکولها در دو سر لاستیک کم می‌شود. بدین ترتیب در قسمت میانی لاستیک رقت مولکولی و در دو سر آن تراکم مولکولی ایجاد می‌شود. اکنون اگر دو سر لاستیک را رها کنیم مولکولها دوباره به جای اولیه خود بر می‌گردند.

خاصیت ارتجاعی هوا :

هوا نیز دارای همین خاصیت ارتجاعی است، منتهی به مراتب بیشتر از لاستیک. هر رقت و تراکم مولکولی در هوا موجب رقت و تراکمهای دیگر می‌گردد. بدین معنی که ، هنگامی که یک لایه از مولکولهای هوا به جلو رانده می‌شود این لایه به نوبه خود لایه دیگری را به جلو می‌راند و خود به حال اول بر می‌گردد. لایه جدیدی نیز لایه دیگری را ، و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار می‌گردد تا انرژی به پایان برسد. این جابجایی مولکولها اگر بیش از ۱۶مرتبه در ثانیه تکرار گردد صدا بوجود می‌آید.

اگر کتابی را از ارتفاع معینی به طرف زمین رها کنیم بر اثر سقوط کتاب ، فشار هوای بین کتاب و زمین زیاد می‌شود و این فشار ، مولکولهای هوا را به اطراف می‌راند. مولکولهای رانده شده به نوبت مولکولهای مجاور خود را به جلو رانده و خود به حالت اول بر می‌گردند. این عمل آنقدر تکرار می‌شود تا انرژی حاصل از سقوط کتاب به پایان برسد. هنگام تماس کتاب با زمین صدایی به گوش می‌رسد، در صورتی که در اثنای سقوط آن صدایی شنیده نمی‌شود.
علت این است که هنگام تماس کتاب با زمین ، بر اثر زیاد بودن مقدار انرژی جابجا شدن مولکولها یا همان رقت و تراکم هوا خیلی بیشتر از ۱۶ مرتبه در ثاینه است و به این علت صدای حاصله قابل شنیدن می‌باشد. هر رقت و تراکم یک سیکل نام دارد و تعداد سیکل در ثانیه تواتر یا بسامد نامیده می‌شود. بنابراین ، وقتی می‌گوییم فرکانس (تواتر) موج مثلا ۵۰۰ سیکل است، یعنی ۵۰۰ مرتبه رقت و تراکم در مولکولهای هوا ایجاد شده است. هر قدر بسامد بیشتر باشد صدا به اصطلاح زیرتر است و نیز قدر بسامد کمتر باشد صدا اصطلاحا بمتر است.

چشمه فیزیک امواج فروصوتی و فراصوتی :

فیزیک امواج فروصوتی که با آنها سروکار داریم معمولا توسط چشمه‌های بزرگ تولید می‌شوند. امواج زمین لرزه‌ای از آن جمله‌اند. بسامدهای بالای مربوط به فیزیک امواج فراصوتی را می‌توان به وسیله ارتعاشات کشسان یک بلور کوارتز که بر اثر تشدید با یک میدان الکتریکی متناوب در بلور القا شده است ، ایجاد کرد. به این طریق می‌توان بسامدهای فراصوتی به بزرگی ۶×۱۰۸ هرتز تولید کرد. طول موج متناظر با این بسامد در هوا در حدود ۵×۱۰-۵ سانتی‌متر است که همان حدود طول موج نور مرئی است.

مشخصات فیزیکی :

جابجایی یا ارتعاش مولکولهای هوا در تمام جهات صورت می‌گیرد و بسته به مقدار انرژی موجود ، هر لایه از مولکولها مسافتی را طی می‌کنند. به سخن دیگر هر چه انری بیشتر باشد مسافتی را که موج می‌پیماید بیشتر است. طول مسافتی را که هر طبقه از مولکولهای هوا طی نموده و دوباره به جای اولیه خود بر می‌گردد دامنه نوسان نامند. هر چه آن مسافت زیادتر باشد صدا بلندتر است. بلندی صدا را با زیر و بمی آن نباید اشتباه کرد، زیرا بلندی صدا مربوط به تعداد ارتعاش در ثانیه است.

بنابراین صدای ممکن است بم ولی بلند باشد. بالعکس صدای دیگری ممکن است زیر ولی کوتاه باشد. اگر امواج صوتی در مسیر حرکت خود به جسمی از قبیل پرده گوش برخورد کنند و آن را به همان اندازه مرتعش سازند، ارتعاش پرده گوش بوسیله اندامهای گوش داخلی به مراکز اعصاب شنوایی منتقل گشته و در نتیجه صدا شنیده می‌شود و عکس العمل لازم صادر می‌شود.

چشمه فیزیک امواج شنیده شدنی :

فیزیک امواج شنیده شدنی در تارهای مرتعش (بلندگو ، طبل) ایجاد می‌شوند. همه این عناصر مرتعش به تناوب هوای پیرامون خود را در حرکت به طرف جلو ، فشرده و در حرکت به طرف عقب ، رقیق می‌کنند. هوا این آشفتگیها را بصورت موج از چشمه به خارج انتقال می‌دهد. این فیزیک امواج به هنگام وارد شدن در گوش ، احساس صوت را بوجود می‌آورند. موجهایی که تقریبا متناوب هستند و یا تعداد کمی از مؤلفه‌های تقریبی متناوب را شامل می‌شوند، احساس خوشایندی بوجود می‌آورند (اگر شدت خیلی زیاد نباشد) اصوات موسیقی از این جمله‌اند. صوتی که شکل موج آن متناوب نباشد ، بصورت نوفه شنیده می شود. نوفه را می‌توان برهمنهشی از امواج متناوب دانست که در آن تعداد مؤلفه‌ها خیلی زیاد است.

یک آزمایش ساده :

دو سر یک سیم فولادی به طول یک متر و به قطر یک میلیمتر را که کشیده شده و بوسیله دو قطعه سنگ یا آهن محکم شده است ، در نظر می‌گیریم. حال اگر وسط سیم را به کناری کشیده و رها کنیم صدایی شنیده نمی‌شود، در صورتی که ارتعاش آن کاملا به چشم دیده می‌شود. ولی اگر یک طرف سیم را به کنار یک لنگه در تخته‌ای متصل کنیم و آزمایش را دوباره انجام دهیم، صدای آن کاملا شنیده می‌شود، با وجود آنکه ارتعاش آن مشهود نیست. علت این امر آن است که در دفعه اول هوای مجاور سیم بجای اینکه تراکم و انبساط پیدا کند، روی سیم لغزیده است و در مرتبه دوم هوای مجاور لنگه در ، مجال لغزیدن و رسیدن به کنار آن را قبل از تجدید ارتعاش نداشته است.

امواج صوتی در جامدات و مایعات :

همانطور که درون هوا ارتعاشات طولی توام با تراکم و انبساط منتشر می‌شود، به همان طریق نیز ارتعاشات طولی توأم با تراکم و انبساط در داخل مایعات و جامدات انتشار پیدا می‌کنند. اگر میله فلزی را برای لحظه کوتاهی در امتداد خودش کشیده و رها کنیم ، تراکم و انبساط در طول میله انتشار پیدا خواهد کرد و همین طور اگر نقطه‌ای از جسم جامد را مرتعش سازیم (به عنوان مثال با چکش به گوشه یک قطعه سنگ یا فلز بزنیم) تراکم و انبساط به شکل سطوح کروی در تمام جسم مرتعش منتشر می‌شوند.
مخصوصا نباید چنان کرد که انتشار تراکم و انبساط درون اجسام مختص به ارتعاشات شنیدنی است، بلکه هر نوع ارتعاش با هر فرکانس ممکن است در آنها انتشار یابد. تنها فرقی که جامدات و مایعات در انتقال صوت با هوا و گاز دارند در زیاد بودن سرعت انتشار صوت در آنهاست.

مشاهدات تجربی :

چیزی که در موقع انتشار صوت در هوا انتقال می‌یابد، هوا نیست. به دلیل اینکه صدای هواپیما از ابر و دود غلیظ عبور کرده و به ما می‌رسد. بدون آنکه ابر را پراکنده ساخته و با خود به طرف ما بیاورد.

هوا در حین انتشار صوت جلو و عقب می‌رود. یعنی مرتعش می‌شود. برای مشاهده این امر کافی است یک قطعه فیلم عکاسی را بین دو انگشت گرفته و در مقابل آن با آواز بلند بخوانیم، در اینصورت حرکت رفت و آمد تند فیلم را به خوبی در محل اتصال انگشتان خود با فیلم حس می‌نماییم.

عبور فیزیک امواج صوتی در هوا با کم و زیاد شدن فشار (انبساط و تراکم) همراه می‌باشد. در جدار لوله صوتی سوراخی درست کرده و سپس ورقه نازک کاغذی روی آن می‌چسبانیم و از خارج به این کاغذ پاندول سبک ساده از چوب آقطی آویزان نموده و لوله را بطور افقی نگاه به بالا و پایین رفتن می‌کند. اگر تنها هوا حرکت می‌کرد و اختلاف فشار در آن وجود نداشت پاندول رفت و آمد نمی‌کرد زیرا حرکت ارتعاشی هوای درون لوله موازی با سطح کاغذ بوده و ممکن نبود که تولید حرکت متناوب در ورقه کاغذ بنماید.

در نتیجه وجود همین انبساط و تراکم ، در فیزیک امواج صوتی ، اختلاف چگالی متناوب پیدا می شود. زیرا اگر تغییر فشار را در فیزیک امواج صوتی قبول کنیم لازم است که تغییر چگالی در آنها رانیز قبول کنیم. به کمک چندین پاندول که در طول لوله صوتی افقی بطریق فوق آویزان کرده‌ایم می‌توانیم ثابت کنیم که هنگام ایجاد صوت در لوله ، پاندولی که نزدیکتر به دهانه لوله است زودتر از پاندولهای دیگر به ارتعاش در می‌آید.

پس وقتی قسمتی از هوای درون لوله در داخل آن به سمت انتهای آن حرکت کرده و قسمت دیگری از هوای درون لوله ساکن است، ناچار چگالی قسمتی که بین این دو قسمت متحرک و ساکن قرار دارد ، تغییر کرده است. موضوع وجود اختلاف چگالی در هوای مرتعش عملا به تحقیق رسیده است و از تغییر چگالی هوا در موقع ارتعاش که باعث تغییر ضریب شکست می‌شود، استفاده کرد. و فیزیک امواج صوتی را به کمک جرقه الکتریکی عکسبرداری نموده‌اند.