Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
سحر التحليل الطيفي الضوئي الصوتي: كيف استخدم ألكسندر جراهام بيل ضوء الشمس لاكتشاف أسرار الصوت
<ص>
في عام 1880، أجرى ألكسندر جراهام بيل تجربة رائدة في تاريخ العلوم، واكتشف أنه عندما يتم مقاطعة شعاع ضوء الشمس بسرعة بواسطة قرص دوار مشقوق، فإن القرص الرقيق ينتج صوتًا. وقد كشفت هذه التجربة عن وجود ارتباط لا يصدق بين الضوء والصوت، والذي تطور مع مرور الوقت إلى تقنية التحليل الطيفي الضوئي الصوتي التي نعرفها اليوم. يعتمد جوهر هذه التقنية على قياس تأثير الطاقة الكهرومغناطيسية الممتصة (الضوء بشكل خاص) على المادة، ويتم ذلك من خلال اكتشاف الصوت.
<ص> ولم تقتصر اكتشافات بيل على الضوء المرئي؛ فقد وجد أيضًا أن الصوت يمكن أن ينتج عندما تتعرض المواد للأجزاء غير المرئية من الطيف الشمسي، مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. من خلال قياس الصوت تحت أطوال موجية مختلفة من الضوء، يمكن تسجيل الطيف الضوئي الصوتي للعينة، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد المكونات الماصة للعينة. يمكن استخدام هذه التقنية لدراسة المواد الصلبة والسائلة والغازية.المبدأ الأساسي للتأثير الضوئي الصوتي هو أنه عندما يمتص الضوء بواسطة مادة ما، فإن التسخين المحلي يسبب التمدد الحراري، والذي بدوره يولد موجات ضغط أو صوت.
التطبيق والتكنولوجيا
<ص> لقد أصبح التحليل الطيفي الضوئي الصوتي الحديث وسيلة مهمة لدراسة تركيزات الغاز وهو قادر على اكتشاف كميات ضئيلة من الغاز تصل إلى جزء في المليار أو حتى جزء في مائة مليار. على الرغم من أن أجهزة الكشف الضوئية الصوتية الحديثة لا تزال تعتمد على مبدأ بيل الأساسي، فقد تم إجراء العديد من التحسينات لزيادة الحساسية. بدلاً من استخدام ضوء الشمس، تُستخدم الآن أشعة الليزر القوية بشكل شائع لإضاءة العينة لأن شدة الصوت الناتج تتناسب طرديًا مع شدة الضوء. تسمى هذه التقنية مطيافية الليزر الضوئية الصوتية (LPAS).<ص> بالإضافة إلى ذلك، يمكن تضخيم إشارة الصوت بشكل أكبر عن طريق حصر عينة الغاز في تجويف أسطواني وضبط تردد التعديل على الرنين الصوتي لتجويف العينة. إن استخدام تقنية التحليل الطيفي الضوئي الصوتي المعزز بالذراع يمكن أن يؤدي إلى تحسين الحساسية بشكل أكبر وتحقيق مراقبة موثوقة للغازات.يتم استبدال دور الأذن بميكروفون عالي الحساسية، والذي يتم تضخيمه واكتشافه بواسطة مضخم قفل لزيادة الحساسية.
مثال
<ص> ومن الأمثلة التي توضح إمكانات تقنية التصوير الضوئي الصوتي ما حدث في سبعينيات القرن العشرين، عندما استخدم الباحثون جهازاً كاشفاً للتصوير الضوئي الصوتي محمولاً على بالون لقياس التغيرات الزمنية في تركيزات أكسيد النيتريك على ارتفاع 28 كيلومتراً. توفر هذه القياسات بيانات أساسية لفهم مشكلة استنفاد الأوزون الناجم عن انبعاثات أكسيد النيتروز الناجمة عن الأنشطة البشرية. اعتمد هذا العمل المبكر على تطوير نظرية RG بواسطة Rosencwaig و Gersho.التطبيقات
<ص> تتمثل إحدى القدرات الرئيسية لاستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء الضوئية في القدرة على تقييم العينات في الموقع، والتي يمكن استخدامها للكشف عن المجموعات الوظيفية الكيميائية والمواد الكيميائية وتحديد كميتها، وخاصة بالنسبة للعينات البيولوجية، دون الحاجة إلى السحق أو التحليل الكيميائي. مع. لقد تمت دراسة عينات من الأصداف والعظام وما إلى ذلك. ساعد تطبيق التحليل الطيفي الضوئي الصوتي أيضًا في تقييم التفاعلات الجزيئية في العظام ذات الصلة بـ OI. <ص> في حين ركزت معظم الأبحاث الأكاديمية على الأجهزة عالية الدقة، فقد تم تطوير أجهزة منخفضة التكلفة للغاية وتسويقها على مدى العقدين الماضيين لتطبيقات مثل اكتشاف تسرب الغاز والتحكم في تركيز ثاني أكسيد الكربون. يستخدم عادة مصادر حرارية منخفضة التكلفة ويتم تشغيله عن طريق التعديل الإلكتروني. إن استخدام الأغشية شبه المنفذة بدلاً من الصمامات لتبادل الغازات، والميكروفونات منخفضة التكلفة، ومعالجة الإشارات الملكية باستخدام معالجات الإشارات الرقمية، قد أدى إلى تقليل تكلفة هذه الأنظمة بشكل كبير. <ص> من الممكن تحقيق مستقبل التحليل الطيفي الضوئي الصوتي منخفض التكلفة باستخدام أجهزة ضوئية صوتية دقيقة متكاملة بالكامل. كما تم استخدام الأساليب الضوئية الصوتية لقياس الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات كميًا باستخدام الجسيمات النانوية التي تصدر إشارات صوتية قوية لتمييز البروتينات المستهدفة واكتشافها. يتم أيضًا تطبيق تحليل البروتين المعتمد على التصوير الضوئي الصوتي في الاختبارات المقدمة في نقطة الرعاية. <ص> بالإضافة إلى ذلك، فإن التحليل الطيفي الضوئي الصوتي له العديد من التطبيقات العسكرية، مثل الكشف عن العوامل الكيميائية السامة. إن حساسية التحليل الطيفي الضوئي الصوتي تجعله تقنية تحليلية مثالية لاكتشاف كميات ضئيلة من المواد الكيميائية المرتبطة بالهجمات الكيميائية. يمكن استخدام أجهزة استشعار LPAS على نطاق واسع في الصناعة والأمن (الكشف عن المواد المتفجرة والمواد العصبية) والطب (تحليل التنفس). <ص> استمر تطور علم التحليل الطيفي الضوئي الصوتي منذ عصر بيل، حيث يجمع بين البصريات والصوتيات لفتح أبواب جديدة للاستكشاف العلمي. مع استمرار التقدم التكنولوجي، كيف سيستخدم العلماء هذه التكنولوجيا لاستكشاف المناطق غير المعروفة؟Trending Knowledge
ثورة في الكشف على ارتفاعات عالية: كيفية قياس أكاسيد النيتروجين في طبقة الستراتوسفير باستخدام التحليل الطيفي الضوئي الصوتي؟
في الستينيات، اكتشف العلماء لأول مرة كيفية استخدام التحليل الطيفي الضوئي الصوتي لقياس تركيزات الغاز العالية في السماء بدقة، وهي تقنية فريدة تطورت لتصبح أداة رئيسية لتتبع أكاسيد النيتروجين في الغلاف ال
المزيج الرائع بين الليزر والموجات الصوتية: كيفية تحسين حساسية الطيف الضوئي الصوتي؟
التحليل الطيفي الصوتي الضوئي هو طريقة قياس تكتشف تأثير الطاقة الكهرومغناطيسية الممتصة (خاصة الضوء) على المادة من خلال الموجات الصوتية. في عام 1870، اكتشف ألكسندر جراهام بيل لأول مرة التأثير الصوتي الض