[size=24]"ساهم فى نقل العلوم الحديثة إلى اللغة العربية، تأليفاً أو ترجمةً، فمن هنا تبدأ النهضة"
تعرفنا فى موضوع سابق على أربع حالات للمادة
الثلاث حالات المشهورة ( الحالة الصلبة – الساءلة – الغازية ) ،وهذه الحالات تكون ذرات المادة محتفظة بالكتروناتها مرتبطة بها بقوى تجاذب كهربية ، الغازية ويمكن تحويل المادة من حالة إلى اخرى اما بتغيير درجة الحرارة أو الضغط.
وهناك حالة رابعة للمادة وهى على صورة غاز ولكن هذا الغاز يحتوى على خليط من أعداد متساوية من الايونات موجبة الشحنة والكترونات سالبة. هذا الخليط يسمى بالغاز المتأين أو ( البلازما Plasma).
الحالة الرابعة للمادة البلازما
يمكن تعريف البلازما بأنه غاز متأين أو خليط يحتوي على جسيمات مشحونة بالإضافة الى إالكترونات وجسيمات متعادلة جميعها حرة الحركة , بحيث تسلك سلوكاً مميزاً لها يختلف عن حالات المادة الثلاث الأخرى . وتوجد هذه الحالة عادة مع درجات الحرارة العالية جداً ، حيث يمكن أن تتأين ذرات الغاز مكونة أيونات موجبة " كاتيونات " عن طريق فقدان إلكترون أو أكثر لكل ذرة . بحيث تكون المحصلة النهائية خليطاً من الأيونات الموجبة والالكترونات حرة الحركة
أين توجد البلازما؟
تشكل البلازما 99% من المادة المكونة للكون .وللبلازما أمثلة كثيرة في الطبيعة ، فالنجوم والشمس والبرق كلها أمثلة على البلازما .
هذه البلازما تكون عند درجات حرارة عالية وكثافة عالية ايضا، وتتغير هذه الظروف من مكان إلى آخر، فعلى سبيل المثال تبلغ درجة حرارة مركز الشمس عشرة ملايين درجة مئوية بينما على سطحها فإن درجة الحرارة تصل إلى ستة الاف درجة مئوية، ومن هنا فإن البلازما داخل الشمس تختلف تماما عن خارجها. ولكن على الكرة الأرضية حيث توجد المادة غالبا فى الحالة الصلبة، وطبقات الغلاف الجوى عبارة عن غاز غير متأين، أى أنه لا يوجد حالة بلازما طبيعية على سطح الأرض البلازما (Plasma) أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا علمنا أن المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.
على النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة. يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربية تجعل البلازما أو الهيولى موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. تأخذ البلازما شكل غاز محايد (معتدل) شبيه بالغيوم،
على سبيل المثال النجوم. أو قد يأتي كحزم متأينة ولكنها تحتوي على غبار وحبيبات (وتسمى البلازما المغبرة) وهذه قد شكلت بواسطة الحرارة والغاز المتأين. فعند قذف الإلكترون بعيدا عن النواة سيجعل الشحنات الموجبة والسالبة أكثر حرية.
شعلة بلازمية تعكس إحدى أكثر ظواهر الهيولى تعقيدا، والتي من ضمنها تأتي (الفتيلة). الألوان هي نتاج من تراخ الإلكترونات من حالة الاستثارة والهيجان إلى حالة أقل طاقة بعد إعادة توحدها مع الأيونات. هذه العمليات تؤدي إلى إصدار ضوء على شكل طيف مميز من الغاز المثار
تــــــــــــــاريخ البلازما :
يعتبر السير وليام كروكس اول من كشف وجود هذه الحالة المميزة للمادة الفيزيائي عام 1879، باستخدام هذا الانبوب
ثم اكتشف العالم البريطاني جوزيف طومسون خصائص و طبيعة البلازما عام 1897,
و يرجع الفضل في تسمية البلازما إلى العالم " الدكتور ايرفين " في عام 1928 ربما لأنه رأى انها تشبه بلازما الدم
وقد كتب لانغموير: بجوار الأقطاب يوجد أغطية رقيقة تحتوي إلكترونات قليلة، الغاز المتأين يحتوي على أيونات وإلكترونات بكميات متساوية تقريبا مما يجعل ناتج شحن المكان بسيط جدا. يستحسن أن نستخدم اسم البلازما لتعريف المنطقة المحتوية على شحنات متساوية من الإلكترونات والأيونات
عموميات البلازما
تشكل البلازما نسبة 99% من المادة الكونية بين النجوم و المجرات من حيث الكتلة والحجم، بعض الكواكب تشكل البلازما أغلب مادتها، حيث يعتبر كوكب المشتري كتلة هائلة من البلازما. فقط حوالي 0.1 % من الكتلة و 10−15 % من الحجم يدخل بمدار كوكب بلوتو.لاحظ عالم البلازما الشهير هانز ألفين أن هناك كميات قليلة من الحبيبات تتصرف خلال الشحنات الكهربية كأيونات وكشكل من أشكال البلازما (بلازما مغبرة ).
كيفيــة الحصول على بــــلازما مصنعــــة
نحصل على البلازما باستخدام أشعة الليزر
الليزر ( LASER ) : هي اختصار للحروف الأولى من الجملة :
Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation
وهذه الجملة تصف بدقة كيفية عمل الليزر. وهي تعني :
الضوء المكبرأوالمضاعف بواسطة الإنبعاث المستحث للإشعاع
فإن شدة المجال الكهربى لشعاع الليزر تبلغ 5x1011v/m عندما تكون شدة اشعاعه 3x1020W/m2، وفى أيامنا هذه تصل شدة اشعاع بعض انواع الليزر إلى مايقارب 1022W/m2. وبالمقارنة بشدة اشعاع مصباح كهربى عادى (60Watt) على بعد متر او مترين فهى لا تزيد عن 0.1W/m2. حيث أن المجال الكهربى لهذه الاشعة يفوق بكثير المجال الكهربى الذى يربط ذرات المواد الصلبة بعضها ببعض وبذلك فإن المجال الكهربى لشعاع الليزر سوف يؤثر على الكترونات المواد الصلبة ويفصلها عن الذرات تاركا أيونات موجبةـ وبهذا يحول الليزر جزء من المادة الصلبة إلى حالة بلازما .
[justify]
تعرفنا فى موضوع سابق على أربع حالات للمادة
الثلاث حالات المشهورة ( الحالة الصلبة – الساءلة – الغازية ) ،وهذه الحالات تكون ذرات المادة محتفظة بالكتروناتها مرتبطة بها بقوى تجاذب كهربية ، الغازية ويمكن تحويل المادة من حالة إلى اخرى اما بتغيير درجة الحرارة أو الضغط.
وهناك حالة رابعة للمادة وهى على صورة غاز ولكن هذا الغاز يحتوى على خليط من أعداد متساوية من الايونات موجبة الشحنة والكترونات سالبة. هذا الخليط يسمى بالغاز المتأين أو ( البلازما Plasma).
الحالة الرابعة للمادة البلازما
يمكن تعريف البلازما بأنه غاز متأين أو خليط يحتوي على جسيمات مشحونة بالإضافة الى إالكترونات وجسيمات متعادلة جميعها حرة الحركة , بحيث تسلك سلوكاً مميزاً لها يختلف عن حالات المادة الثلاث الأخرى . وتوجد هذه الحالة عادة مع درجات الحرارة العالية جداً ، حيث يمكن أن تتأين ذرات الغاز مكونة أيونات موجبة " كاتيونات " عن طريق فقدان إلكترون أو أكثر لكل ذرة . بحيث تكون المحصلة النهائية خليطاً من الأيونات الموجبة والالكترونات حرة الحركة
أين توجد البلازما؟
تشكل البلازما 99% من المادة المكونة للكون .وللبلازما أمثلة كثيرة في الطبيعة ، فالنجوم والشمس والبرق كلها أمثلة على البلازما .
هذه البلازما تكون عند درجات حرارة عالية وكثافة عالية ايضا، وتتغير هذه الظروف من مكان إلى آخر، فعلى سبيل المثال تبلغ درجة حرارة مركز الشمس عشرة ملايين درجة مئوية بينما على سطحها فإن درجة الحرارة تصل إلى ستة الاف درجة مئوية، ومن هنا فإن البلازما داخل الشمس تختلف تماما عن خارجها. ولكن على الكرة الأرضية حيث توجد المادة غالبا فى الحالة الصلبة، وطبقات الغلاف الجوى عبارة عن غاز غير متأين، أى أنه لا يوجد حالة بلازما طبيعية على سطح الأرض البلازما (Plasma) أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا علمنا أن المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.
على النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة. يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربية تجعل البلازما أو الهيولى موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. تأخذ البلازما شكل غاز محايد (معتدل) شبيه بالغيوم،
على سبيل المثال النجوم. أو قد يأتي كحزم متأينة ولكنها تحتوي على غبار وحبيبات (وتسمى البلازما المغبرة) وهذه قد شكلت بواسطة الحرارة والغاز المتأين. فعند قذف الإلكترون بعيدا عن النواة سيجعل الشحنات الموجبة والسالبة أكثر حرية.
شعلة بلازمية تعكس إحدى أكثر ظواهر الهيولى تعقيدا، والتي من ضمنها تأتي (الفتيلة). الألوان هي نتاج من تراخ الإلكترونات من حالة الاستثارة والهيجان إلى حالة أقل طاقة بعد إعادة توحدها مع الأيونات. هذه العمليات تؤدي إلى إصدار ضوء على شكل طيف مميز من الغاز المثار
تــــــــــــــاريخ البلازما :
يعتبر السير وليام كروكس اول من كشف وجود هذه الحالة المميزة للمادة الفيزيائي عام 1879، باستخدام هذا الانبوب
ثم اكتشف العالم البريطاني جوزيف طومسون خصائص و طبيعة البلازما عام 1897,
و يرجع الفضل في تسمية البلازما إلى العالم " الدكتور ايرفين " في عام 1928 ربما لأنه رأى انها تشبه بلازما الدم
وقد كتب لانغموير: بجوار الأقطاب يوجد أغطية رقيقة تحتوي إلكترونات قليلة، الغاز المتأين يحتوي على أيونات وإلكترونات بكميات متساوية تقريبا مما يجعل ناتج شحن المكان بسيط جدا. يستحسن أن نستخدم اسم البلازما لتعريف المنطقة المحتوية على شحنات متساوية من الإلكترونات والأيونات
عموميات البلازما
تشكل البلازما نسبة 99% من المادة الكونية بين النجوم و المجرات من حيث الكتلة والحجم، بعض الكواكب تشكل البلازما أغلب مادتها، حيث يعتبر كوكب المشتري كتلة هائلة من البلازما. فقط حوالي 0.1 % من الكتلة و 10−15 % من الحجم يدخل بمدار كوكب بلوتو.لاحظ عالم البلازما الشهير هانز ألفين أن هناك كميات قليلة من الحبيبات تتصرف خلال الشحنات الكهربية كأيونات وكشكل من أشكال البلازما (بلازما مغبرة ).
كيفيــة الحصول على بــــلازما مصنعــــة
نحصل على البلازما باستخدام أشعة الليزر
الليزر ( LASER ) : هي اختصار للحروف الأولى من الجملة :
Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation
وهذه الجملة تصف بدقة كيفية عمل الليزر. وهي تعني :
الضوء المكبرأوالمضاعف بواسطة الإنبعاث المستحث للإشعاع
فإن شدة المجال الكهربى لشعاع الليزر تبلغ 5x1011v/m عندما تكون شدة اشعاعه 3x1020W/m2، وفى أيامنا هذه تصل شدة اشعاع بعض انواع الليزر إلى مايقارب 1022W/m2. وبالمقارنة بشدة اشعاع مصباح كهربى عادى (60Watt) على بعد متر او مترين فهى لا تزيد عن 0.1W/m2. حيث أن المجال الكهربى لهذه الاشعة يفوق بكثير المجال الكهربى الذى يربط ذرات المواد الصلبة بعضها ببعض وبذلك فإن المجال الكهربى لشعاع الليزر سوف يؤثر على الكترونات المواد الصلبة ويفصلها عن الذرات تاركا أيونات موجبةـ وبهذا يحول الليزر جزء من المادة الصلبة إلى حالة بلازما .
[justify]