ما هي الفيزياء التطبيقية، الفيزياء التطبيقية مصطلح يطلق على البحث في الفيزياء، والذي يجمع بين الفيزياء البحتة والهندسة، والفيزياء البحتة هي دراسة الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة، وكل ما يتم الحصول عليه منها، كالطاقة والحركة.
بينما تستخدم الفيزياء التطبيقية نفس خط الاستفسار لحل المشكلات التكنولوجية، راجع مقالتنا لمعرفة ماهية الفيزياء التطبيقية.
الفيزياء التطبيقية
الفيزياء التطبيقية هي استخدام النظريات الفيزيائية لحل المشكلات، إنها استخدام المعرفة النظرية لخصائص الأشياء المادية.
بهدف تحقيق غرض تقني أو عملي معين، غالبًا ما يُعتبر أيضًا جسرًا أو رابطًا بين الفيزياء والهندسة.
تتميز كلمة “تطبيقي” عن “نقي” بمجموعة دقيقة من العوامل، مثل دوافع ومواقف الباحثين وطبيعة العلاقة مع التكنولوجيا أو العلم التي قد تؤثر على العمل.
الفيزياء التطبيقية متجذرة في الحقائق الأساسية والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تتضمن تطبيق المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الفعلية، وتطبيق الفيزياء في المجالات العلمية الأخرى.
غالبًا ما يختلف عن الهندسة لأن الفيزيائيين التطبيقيين قد لا يصممون كائنات معينة، ولكن بدلاً من ذلك يستخدمون الفيزياء أو إجراء البحوث الفيزيائية.
لغرض تطوير تقنيات جديدة أو حل المشكلات الهندسية، فإن هذه الطريقة تشبه الطريقة الرياضية المطبقة.
بمعنى آخر، الفيزياء التطبيقية متجذرة في الحقائق والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تتضمن تطبيق هذه المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الفعلية.
على سبيل المثال، يمكن أن يساهم مجال فيزياء المسرعات في أبحاث الفيزياء النظرية، من خلال العمل مع المهندسين الذين يمكنهم تصميم وبناء مصادمات عالية الطاقة.
انظر أيضًا: بحث حول ثابت بولتزمان في الفيزياء
الفيزياء التطبيقية والبحث العلمي
يمكن أن يكون من السهل وصف البحث بأنه “تطبيقي” أو “خالص” في الحالات التي يتم فيها البحث عن تطبيق عملي مباشر.
على سبيل المثال، نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين هي فيزياء خالصة، ويستخدم تصميم تقنية الألياف الضوئية.
ومع ذلك، يمكن أن يكون الفرق بين الاثنين أكثر وضوحًا ؛ في الواقع، هناك سلسلة متصلة من موضوعات البحث على المقياس بين التطبيقي والنقي.
ولكن لكي يعتبر البحث قابلاً للتطبيق، يجب أن يكون البحث مهتمًا على الأقل بالتكنولوجيا المحتملة أو التطبيق العملي لأبحاثهم، إذا لم يكن مرتبطًا بشكل مباشر بحل المشكلة الهندسية.
قد تكون أبحاث الفيزياء التطبيقية معنية بتطوير أدوات البحث العلمي، وفي الواقع، فإن العديد من الأدوات التي يستخدمها باحثو الفيزياء متطورة للغاية لدرجة أن الباحثين أنفسهم طوروها بشكل خاص.
والفيزيائيون ذوو الطاقة العالية الذين يعملون على مسرعات الجسيمات، مثل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN)، هم أمثلة جيدة لعلماء الفيزياء الذين يصنعون أجهزتهم الخاصة.
هناك العديد من الموضوعات البحثية التي يمكن اعتبارها فيزياء تطبيقية، ومثال على ذلك.
هذا هو تطور 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 البحث في الخصائص الفيزيائية والنظرية وراء المغناطيسات فائقة التوصيل حقًا فيزياء نقية.
يمكن بالتأكيد اعتبار محاولات إنشاء موصلات فائقة محسنة، وإيجاد تطبيقات جديدة لها، فيزياء تطبيقية.
تشمل الأمثلة البارزة الأخرى لهذا النوع من الأبحاث أيضًا الخلايا الكهروضوئية وتكنولوجيا النانو.
الفيزياء التطبيقية كنظام أكاديمي
الفيزياء التطبيقية، كتخصص أكاديمي، هي اختراع حديث مع عدد قليل من الجامعات التي لديها أقسام في هذا المجال.
يسحب قسم الفيزياء التطبيقية بانتظام أعضاء هيئة التدريس من قسم الفيزياء وأقسام الهندسة في إحدى الجامعات.
مثلما هو شائع لأعضاء هيئة التدريس للقيام بالتدريس المشترك في أكثر من قسم واحد، هناك اتجاه متزايد نحو البحث متعدد التخصصات في جميع مجالات العلوم.
التداخل الرسمي بين أبحاث الهندسة والفيزياء، في شكل أقسام الفيزياء الجامعية، هو أحد أعراض هذا الاتجاه.
الترانزستور
الترانزستور، تطبيق في الفيزياء التطبيقية، هو جهاز شبه موصل يستخدم لتضخيم أو نقل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية.
تجعل الترانزستورات عالمنا الإلكتروني يدور، فهي مهمة كمصدر للتحكم في جميع الدوائر الحديثة تقريبًا.
في بعض الأحيان تراهم، ولكن في أغلب الأحيان، يتم إخفاؤهم في أعماق قلب دائرة متكاملة.
بكميات صغيرة منفصلة، يمكن استخدام الترانزستورات لبناء مفاتيح إلكترونية بسيطة، ودوائر منطقية رقمية وتضخيم الإشارة.
بالآلاف، الملايين، وحتى المليارات، الترانزستورات مترابطة ومضمنة في رقائق صغيرة.
لإنشاء ذكريات لأجهزة الكمبيوتر والمعالجات الدقيقة والدوائر المتكاملة المعقدة الأخرى.
الليزر
الليزر هو أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية، وهو جهاز يصدر الضوء، من خلال عملية تضخيم ضوئي تعتمد على الانبعاث المحفز للإشعاع الكهرومغناطيسي.
تم بناء أول ليزر في عام 1960 من قبل ثيودور إتش ميمان من مختبرات أبحاث هيوز، بناءً على العمل النظري لتشارلز هارد تاونز وآرثر ليونارد شاويلو.
بلورات فوتونية
البلورات الضوئية هي أيضًا تطبيق في الفيزياء التطبيقية.
إنها بنية نانوية ضوئية دورية تؤثر على حركة الفوتونات بنفس الطريقة التي تؤثر بها المشابك الأيونية على الإلكترونات في المواد الصلبة.
تحدث البلورات الضوئية في الطبيعة في شكل تلوين هيكلي وعاكسات حيوانية، وهي تعد، بأشكال مختلفة، باستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
اقرأ أيضًا: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
البصريات الكمومية
البصريات الكمومية (QO) هي مثال آخر للفيزياء التطبيقية.
إنه مجال بحث يستخدم فيزياء شبه كلاسيكية وميكانيكا الكم لتحليل الظواهر التي تنطوي على الضوء وتفاعلاته مع المادة على المستوى دون المجهري.
بمعنى آخر، إنها ميكانيكا الكم المطبقة على الفوتونات أو الضوء.
التصوير بالرنين المغناطيسي (مري)
التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو أحد تقنيات التصوير الطبي المستخدمة في الأشعة، لتكوين صور للتشريح والعمليات الفسيولوجية للجسم.
تستخدم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي مجالات مغناطيسية قوية وتدرجات مجال مغناطيسي وموجات الراديو لإنشاء 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 المتعلق بالتطبيقات الأخرى للرنين المغناطيسي النووي.
مثال: التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي.
مجهر
المجهر، أو المجهر، هو المجال التقني لاستخدام المجاهر لرؤية الأشياء.
ومناطق الأشياء غير المرئية للعين المجردة، (الأشياء التي لا تقع في نطاق دقة العين العادية).
هناك ثلاثة فروع معروفة من الفحص المجهري: الفحص المجهري البصري والإلكتروني والمسح الضوئي، جنبًا إلى جنب مع مجال الفحص المجهري بالأشعة السينية.
بعض الأمثلة على مجالات البحث والتطوير خاصة بالفيزياء التطبيقية
- الصوتيات.
- أشباه الموصلات.
- فيزياء المسرع.
- علم المعلومات الكم.
- تكنولوجيا الكم.
- الديناميكا الفلكية.
- الدفع الكهرومغناطيسي.
- تقنية التخفي.
- الهندسة النووية.
- الفيزياء الهندسية.
- إلكترونيات.
- سونار.
- رادار.
- ليدار.
- الفيزياء الحيوية.
- الفيزياء الكيميائية.
- الجيوفيزياء.
- الفيزياء الحاسوبية.
اخترنا لك: قوانين الفيزياء مع الرموز
في نهاية المقال ما هي الفيزياء التطبيقية، فإن الفيزياء التطبيقية هي دراسة الفيزياء لغرض عملي، على عكس الفيزياء التي يتم تحفيزها فقط لتحسين الفهم الأساسي، وتشمل التطور التكنولوجي، مثل تطوير الإلكترونيات والضوئيات، جهاز. الفيزياء، أو تطوير التحقيق العملي.