ما هو فيزياء تطبيقية فيزياء تطبيقية هو المصطلح الذي يطلق على دراسة الفيزياء التي تجمع بين الفيزياء البحتة والهندسة والفيزياء البحتة وهي دراسة الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة وكل ما يأتي منها، مثل الطاقة والحركة.
بينما تستخدم الفيزياء التطبيقية نفس خط الاستفسار لحل المشكلات التكنولوجية، راجع مقالتنا لمعرفة ما هي الفيزياء التطبيقية.
الفيزياء التطبيقية
الفيزياء التطبيقية هي تطبيق النظريات الفيزيائية لحل المشاكل، إنها استخدام المعرفة النظرية لخصائص الأشياء المادية.
كما يعتبر بشكل عام جسرًا أو رابطًا بين الفيزياء والهندسة لتحقيق هدف تقني أو عملي محدد.
تختلف كلمة “تطبيقي” عن “نقي” بعدة عوامل، مثل دوافع الباحثين وموقفهم وطبيعة ارتباطهم بالتكنولوجيا أو العلم الذي قد يؤثر على العمل.
تعتمد الفيزياء التطبيقية على الحقائق الأساسية والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تهتم بتطبيق المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الفعلية، وكذلك تطبيق الفيزياء في المجالات العلمية الأخرى.
عادة ما تختلف عن الهندسة في أن الفيزيائيين التطبيقيين قد لا يصممون أشياء محددة، 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، تقوم الفيزياء التطبيقية على الحقائق والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تهتم بتطبيق هذه المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الحقيقية.
على سبيل المثال، يمكن أن يساهم مجال فيزياء المسرّع في أبحاث الفيزياء النظرية من خلال العمل مع المهندسين لتصميم وبناء مصادمات عالية الطاقة.
انظر أيضًا: بحث حول ثابت بولتزمان في الفيزياء
الفيزياء التطبيقية والبحث العلمي
قد يكون من السهل تعريف البحث على أنه “تطبيقي” أو “خالص” في الحالات التي يُطلب فيها التطبيق العملي المباشر.
على سبيل المثال، نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين هي فيزياء خالصة وتنطبق على تصميم تقنية الألياف الضوئية.
ومع ذلك، قد يكون الفرق بين الاثنين أوضح. طبعا هناك سلسلة متصلة من موضوعات البحث بين التطبيقي والصافي.
ولكن لكي يتم اعتبار البحث تطبيقيًا، يجب أن يهتم البحث على الأقل بالتطبيقات التكنولوجية أو العملية الممكنة لأبحاثهم، إذا لم يكن له دور مباشر في حل مشكلة هندسية.
يمكن أن ترتبط أبحاث الفيزياء التطبيقية بتطوير أدوات البحث العلمي، وفي الواقع فإن العديد من الأدوات التي يستخدمها باحثو الفيزياء متطورة جدًا لدرجة أن الباحثين أنفسهم صنعوها خصيصًا.
والفيزيائيون ذوو الطاقة العالية الذين يعملون في مسرعات الجسيمات مثل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) هم مثال جيد لعلماء الفيزياء الذين يصنعون أجهزتهم الخاصة.
هناك العديد من الموضوعات البحثية التي يمكن اعتبارها فيزياء تطبيقية، ومن الأمثلة على ذلك:
إنه تطوير الموصلات الفائقة، والموصل الفائق عبارة عن مادة تنقل التيار الكهربائي دون مقاومة في ظل ظروف درجة حرارة معينة.
المغناطيسات فائقة التوصيل ضرورية لتشغيل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ومسرعات الجسيمات، ومقاييس الطيف بالرنين المغناطيسي النووي (NMR).
إن دراسة الخصائص الفيزيائية والنظرية الأساسية للمغناطيسات فائقة التوصيل تعتبر فيزياء نقية بشكل صحيح.
من المؤكد أن محاولات بناء موصلات فائقة محسنة وإيجاد استخدامات جديدة لها تعتبر فيزياء تطبيقية.
تشمل الأمثلة الشائعة الأخرى لهذا النوع من الأبحاث الخلايا الكهروضوئية وتكنولوجيا النانو.
الفيزياء التطبيقية كمادة أكاديمية
الفيزياء التطبيقية كموضوع أكاديمي هي اختراع حديث نسبيًا، حيث يوجد عدد قليل من الجامعات لديها أقسام في هذا المجال.
غالبًا ما يستقطب قسم الفيزياء التطبيقية أعضاء هيئة التدريس من أقسام الفيزياء والهندسة بالجامعة.
نظرًا لأنه من الشائع أن يعقد الأساتذة تعيينات مشتركة في أكثر من قسم واحد، فهناك اتجاه متزايد نحو البحث متعدد التخصصات في جميع المجالات العلمية.
إن التداخل الرسمي لأبحاث الهندسة والفيزياء في شكل أقسام الفيزياء الجامعية هو أحد أعراض هذا الاتجاه.
الترانزستور
الترانزستور، أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية، هو جهاز شبه موصل يستخدم لتضخيم أو تحويل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية.
تدير الترانزستورات عالم الإلكترونيات لدينا، فهي ضرورية كمصدر تحكم في جميع الدوائر الحديثة تقريبًا.
في بعض الأحيان تراهم، ولكن في أغلب الأحيان، يتم إخفاؤهم في قلب الدائرة المتكاملة.
يمكن استخدام كميات صغيرة منفصلة من الترانزستورات لإنشاء مفاتيح إلكترونية بسيطة، ومنطق رقمي، ودوائر تضخيم الإشارة.
الآلاف والملايين وحتى المليارات من الترانزستورات مترابطة ومدمجة 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 بواسطة ثيودور هـ. بواسطة ميمان في مختبرات أبحاث هيوز بناءً على العمل النظري لتشارلز هارد تاونز وآرثر ليونارد شافيلو.
بلورات فوتونية
البلورات الضوئية هي أيضًا أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية.
إنها بنية نانوية ضوئية دورية تؤثر على حركة الفوتونات بنفس الطريقة التي تؤثر بها الشبكات الأيونية على الإلكترونات في المواد الصلبة.
تحدث البلورات الضوئية في الطبيعة في شكل تلوين هيكلي وعاكسات حيوانية، وهي تعد بأشكال مختلفة بأنها مفيدة في عدد من التطبيقات.
اقرأ أيضًا: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
البصريات الكمومية
البصريات الكمومية (QO) هي مثال آخر للفيزياء التطبيقية.
هو مجال بحثي يستخدم فيزياء ميكانيكا الكم وشبه الكلاسيكية لدراسة الظواهر المتعلقة بالضوء وتفاعله مع المادة على المستويات الفرعية المجهرية.
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 لإنتاج صور لتشريح الجسم والعمليات الفسيولوجية.
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 بالاقتران مع تطبيقات الرنين المغناطيسي النووي الأخرى.
على سبيل المثال، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي.
مجهر
المجهر أو المجهر هو المجال التقني لاستخدام المجاهر لعرض الأشياء.
ومناطق الأشياء التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة (الأشياء التي لا تقع في نطاق دقة العين العادية).
تُعرف ثلاثة فروع من الفحص المجهري: الفحص المجهري البصري والإلكتروني والمسح الضوئي، بالإضافة إلى مجال الفحص المجهري بالأشعة السينية.
أمثلة أخرى لمجالات البحث والتطوير في الفيزياء التطبيقية
- الصوتيات.
- أشباه الموصلات.
- فيزياء المسرع.
- علم المعلومات الكم.
- تكنولوجيا الكم.
- الديناميكا الفلكية.
- محرك كهرومغناطيسي.
- تقنية الخصوصية.
- الهندسة النووية.
- الفيزياء الهندسية.
- إلكترونيات.
- سونار:
- رادار
- ليدار:
- الفيزياء الحيوية.
- الفيزياء الكيميائية.
- الجيوفيزياء.
- الفيزياء الحاسوبية.
اخترنا لك: قوانين الفيزياء في الرموز
نهاية المقال ما هي الفيزياء التطبيقية الفيزياء التطبيقية هي دراسة الفيزياء للأغراض العملية على عكس الفيزياء التي يتم تحفيزها فقط لتحسين الفهم الأساسي وهذا يشمل التطورات التكنولوجية مثل الإلكترونيات والضوئيات وتطوير الأجهزة. تحسين الفيزياء أو البحث العملي.