گروه فیزیک- جامدات
تاریخ ایجاد :
۱۳۸۹/۱۱/۱۸ | تاریخ آخرین بروزرسانی :
۱۳۹۰/۰۴/۰۴
دوره كارشناسي فيزيك يكي از دوره هاي آموزش عالي است كه هدف آن با توجه به ماهيت علم فيزيك و فراگير بودن دامنه گسترش آن در تمامي ابعاد مادي و فكري انسانها، علاوه بر تربيت افراد قابل براي پيگيري و انتقال و گسترش مرزهاي اين علم از طريق آموزش و پژوهش، تربيت متخصصيني است كه بتوانند جوابگوي نيازهاي متنوع تخصصي حرفه اي و كارشناسانه مربوط به فيزيك و ساختن زير بناي مناسب براي ايجاد تكنولوژي نوين وانتقال آن باشند.
واژه فيزيك از يك كلمه يوناني به معني طبيعت گرفته شده است و علمي است كه به مطالعه ماده و حركت آن در فضا-زمان و همه كميت هاي مرتبط با آن مانند انرژي و نيرو مي پردازد. در واقع علم فيزيك يك تحليل عمومي از طبيعت، براي درك چگونگي رفتار جهان است.فيزيك علمي است كه هدف آن مطالعه عناصر تشكيل دهنده ماده و بر هم كنشهاي متقابل اين عناصر است. بنابراين از تعريف مشاهده مي شود كه فيزيك اساسي ترين علم طبيعت است. فيزيك يكي از قديمي ترين علوم دانشگاهي است. در زمان هاي گذشته فيزيك مترادف فلسفه و شيمي محسوب مي شد و جزو يكي از شاخه هاي اصلي رياضي و زيست شناسي بود اما در طي انقلاب علمي در قرن شانزدهم، بصورت يك علم مدرن و مجزا درآمد. هرچند كه در بعضي موضوع ها مانند رياضي فيزيك و شيمي كوانتمي مشخص كردن اين مرز مشكل مي باشد. اهميت و نفوذ فيزيك در ساير علوم غير قابل انكار است زيرا هرگونه پيشرفتي در مفاهيم و مشاهدات آن اغلب منجر به گذار به تكنولوژي هاي جديد مي شود. بعنوان يك مثال گذار نمايشگرهاي قديمي (CRT) به نمايشگرهاي جديد (LCD) را مي توان نام برد. همچنين ايده هاي جديد در فيزيك اغلب به طور مستقيم با علوم ديگري مانند رياضي و فلسفه ارتباط مي يابد.
فيزيك، مطالعه دسته وسيعي از پديده ها از ذرات بسيار كوچك زير اتمي تا بزرگترين كهكشانها را در بر مي گيرد. هدف فيزيك توصيف پديده هاي مختلف است كه در طبيعت اتفاق مي افتد. بنابر اين هدف فيزيك، ابتدا يافتن ارتباط ميان پديده هايي كه در اطراف خود مي بينيم به اصول فيزيك بوده و سپس سعي براي وحدت بخشيدن اين اصول براي يافتن يك دليل غايي براي طبيعت است. بعنوان مثال در چين باستان مشاهده شد كه سنگهايي وجود دارند كه يكديگر را با نيروي نامرئي جذب مي كنند. اين اثر بعدها مغناطيس ناميده شدو اولين بار در قرن هفدهم بطور سيستماتيك مطالعه شد.كمي زودتر از چيني ها يونانيان باستان جسمي به نام كهربا را مي شناختند كه وقتي با خز مالش داده مي شد منجر به نيروي نامرئي جاذبه بين آن دو مي شد. مطالعه اوليه اين پديده در قرن هفدهم انجام شد و الكتريسيته نام گرفت. بنابراين فيزيك موفق به فهم دو مشاهده در طبيعت در غالب اصول اساسي (الكتريسيته و مغناطيس) شد. اگر چه تحقيقات بيشتر در قرن نوزدهم مشخص كرد كه اين دو نيرو در واقع دو نمود متفاوت از يك نيرو بنام الكترومغناطيس است.
كاربرد فيزيك در علوم مهندسي بسيار زياد مي باشد.در ادامه چند مثال ساده ارائه مي شود. استاتيك كه يك زير شاخه از مكانيك است براي ساخت سازه هايي مانند پل ها و ساختمانها مورد استفاده قرار مي گيرد. درك خوب از آكوستيك منجر به ساخت سالن هاي كنسرت و سينما با كيفيت صداي مناسب مي شود. درك فيزيك منجر به ساختن واقعي تر شبيه سازهاي پرواز، بازيهاي كامپيوتري و فيلم ها مي شود. همچنين اين شناخت به شبيه سازي در مهندسي منتهي مي شود كه سرعت پيشرفت تكنولوژي هاي جديد را افزايش مي دهد. در شاخه اپتيك نيز به ادوات بهتر اپتيكي منجر مي شود. پيشرفت در تكنولوژي نيمه رسانا ها مديون فيزيك مي باشد و مثالهاي فراوان ديگر كه در اين مجال نمي گنجد.
معرفي گرايش هاي مقطع كارشناسي
رشته فيزيك در دوره كارشناسي داراي پنج گرايش حالت جامد، اتمي مولكولي، هسته اي، هواشناسي و نجوم است. امكان ادامه تحصيل در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتري نيز در ايران وجود دارد.
گرايش فيزيك حالت جامد:
فيزيك حالت جامد، بزرگترين شاخه گرايش فيزيك ماده چگال مي باشد و به مطالعه مواد سخت يا جامدات از طريق روشهايي مانند مكانيك كوانتمي، الكترومغناطيس، بلور شناسي و علم مواد مي پردازد. اين علم به اين سوال كه خواص بزرگ مقياس مواد جامد چگونه از خواص مقياس اتمي مواد نتيجه مي شود مي پردازد. بنابر اين فيزيك حالت جامد پايه تئوري و علمي علوم مواد مي باشد و كاربردهاي مستقيم فراواني از جمله تكنولوژي ترانزيستورها و نيمه رسانا ها دارد.
مواد جامد از اتمهايي كه به شكل متراكم، با برهمكنش قوي كنار هم قرار گرفته اند تشكيل شده است. اين برهم كنش ها عامل خواص مكانيكي، گرمايي، الكتريكي، مغناطيسي و اپتيكي مواد مي باشند. بسته به نوع مواد و شرايط تشكيل آنها، اتمها مي توانند در يك ساختار منظم، طرح هاي هندسي يا نامنظم (آمورف) شكل گيرند. بيشتر حجم تئوري ها و تحقيقات فيزيك حالت جامد متمركز بر كريستالها مي باشد زيرا متناوب بودن اتمها در كريستالها مدل سازي رياضي را آسان تر مي كند و همچنين مواد كريستالي اغلب خواص الكتريكي، مغناطيسي، اپتيكي و مكانيكي جالبي دارند كه براي مقاصد مهندسي مناسب است.
شاخه ماده چگال يكي از شاخه هاي پر طرفدار رشته فيزيك است و يكي از وسيعترين اين گرايش ها مي باشد. بر اساس يك تخمين حدود يك سوم فيزيكدانان آمريكا و جهان در اين شاخه فعاليت مي كنند. اين شاخه همپوشاني زيادي با نانوتكنولوژي ،شيمي، متالوژي و مهندسي دارد.
گرايش اتمي – مولكولي و اپتيك :
فيزيك اتمي، مولكولي و اپتيك به مطالعه برهمكنش هاي ماده-ماده و نور-ماده در مقياس هاي تك اتمي تا ساختارهاي متشكل از اتمها مي پردازد. اين سه موضوع بخاطر روابطي كه با هم دارند يك گروه تشكيل مي دهند زيرا روشهاي مورد استفاده در اين موضوعات مشابهت زيادي دارد. فيزيك اتمي به مطالعه لايه هاي الكتروني اتمها مي پردازد. در فيزيك مولكولي بر روي ساختارهاي چند اتمي و برهمكنش داخلي و خارجي با ماده و نور تاكيد مي شود. كنترل ميدانهاي نوري كلاسيكي با اشياي ماكروسكوپيك و خواص بنيادي ميدانهاي اپتيكي و برهمكنش با ماده در مقياس ميكروسكوپيك در شاخه اپتيك بررسي مي شوند.
گرايش فيزيك هسته اي :
در گرايش فيزيك هسته اي به مطالعه هسته و ساختار آن و نيروهاي برهمكنشي كه باعث پايداري اين ساختار مي شود پرداخته مي شود. همچنين توليد انرژي هسته اي و مبحث توليد راديو ايزوتوپ ها و راديو داروها كه كاربرد وسيعي در پزشكي، كشاورزي و مهندسي دارد مورد مطالعه قرار مي گيرد.
گرايش هوا شناسي :
دو گرايش نجوم و هواشناسي بسيار محدود تر از سه گرايش حالت جامد ، اتمي - مولكولي و هسته اي ارائه مي شود . در گرايش هواشناسي ، اطلاعات پايه اي و متنوعي درباره انواع پديده هاي جوي و برخورد علمي با آنها ارائه مي شود. همچنين با مطالعه ديناميك هوا به بررسي چگونگي تغييرات شرايط هوا و پارامتري دخيل در اين تغييرات پرداخته مي شود.
گرايش نجوم :
نجوم و اختر فيزيك در واقع بكار بردن تئوري ها و روشهاي فيزيك براي مطالعه ساختارهاي ستاره اي و تحول آنها، منشا پيدايش سيستم خورشيدي و مسائل مرتبط با كيهان شناسي مي باشد. به دليل وسعت اين موضوع، بيشتر تئوري هاي فيزيك مانند مكانيك، الكترومغناطيس، مكانيك آماري، ترموديناميك، نسبيت و ... مورد استفاده قرار مي گيرد.