كيف يعمل فرن الميكروويف فيديو وثائقي

الميكروويف 

شهدت صناعة الأدوات الكهربائيّة المنزليّة تطوّراً كبيراً في السنوات القليلة الماضية، لنجد أنّ هناك كماً كبيراً من الأجهزة الكهربائيّة التي تساعد ربّة المنزل والمرأة العاملة على القيام بواجباتها اليومية تجاه أسرتها وتسهل عملها المنزليّ، وتوفرعليها وقتاً وجهداً كبيرين أثناء القيام بالواجبات المنزليّة فصارت تلك الأجهزة بمثابة العصا السحريّة، ونتيجة للتطوّر العلميّ والتقني والذي قاد ثورة في كافّة المجالات الصناعيّة فقد وفّر بذلك فرص عمل كثيرة وتشغيل أيدٍ عاملة لتصنيع تلك الأجهزة وبجودة عالية وهذا ساعد في ازدهار الاقتصاد العالميّ بشكل كبير، وهناك العديد من الأجهزة الكهربائيّة التي تتواجد بشكل أساسيّ في كل منزل ولا يستطيع أحد الاستغناء عنها كالثلاجة، والغسالة، المكواة والتلفاز، والخلاط الكهربائيّ والكثير من الأجهزة التي يلزم وجودها الحتمي في كلّ منزل، ولكن هناك أيضاً أجهزة جديدة ظهرت منذ سنوات ومن الواجب معرفة ماهيتها ومدى أمانها على الصحة العامة ومنها - الفرن الكهربائيّ أو مايسمّى الميكروويف. 

قصة فرن الميكروويف

 كان العالم الأمريكيّ بيرس سبنسر يعمل بصناعة أجهزة الردار في عام 1946، وعندما مدّ يده الى جيبه باحثاً عن شئ يأكله فوجئ بأن قطعة الشوكولاته التي في جيبه قد ذابت ولوثت ملابسه على الرغم من انخفاض درجة حرارة الغرفة التي يعمل بها، عندها وجد سبنسر أنّ الشوكلاتة قد انصهرت بسبب وجوده بجانب الصمام الإلكتروني الذي كان يشغل من خلاله جهاز الردار،

 - فكر بذلك ثمّ أحضر كيساً من " بذور الذرة" ووضعها الى جانب الصمام الإلكتروني، فراحت حبات الذرة تنفجر وتتناثر في أرضيّة الغرفة، 

عندها تأكّد سبنسر أنّ موجات الراديو القصيرة أو ما يسمّى بالميكروويف هي سبب ذلك، وفي عام 1953 ظهر أوّل ميكروويف في الأسواق وقد كان وزنه ثلائمة وخمسين كيلو غراماً وحجمه كبير بحجم الفرن الكبير واقتصر عمله وقتها على الفنادق والمطاعم الكبيرة، ثم بعد ذلك طرأت تغييرات وتحسينات على صناعة الميكروويف فصار أصغر حجماً حتى أصبح من السهل وضعه في الأماكن الصغيرة في المطبخ. 

* مبدأ عمل فرن الميكروويف

 إنّ مبدأ عمل الميكروويف يقوم على مجموعة من التركيبات المتداخلة من الدوائر الكهربائيّة مع الأجهزة الميكانيكيّة وهذه تعمل على إنتاج الطاقة اللازمة لتسخين وطهي الطعام، إنّ الأشعة المستخدمة في فرن الميكروويف هي أشعة الراديو المستخدمة بكثير من الأجهزة الكهربائية لذا فهي لا تشكل أي خطورة على الأنسان، أشعة الردايو لا تخرج من باب فرن الميكروويف نتيجة نظام الحماية المزود في الفرن، كما أنّ لها خاصيّتين هامتين هما:

(*)  أشعة الردايو يمتصها الماء، والمواد الدهنيّة، والموادّ السكريّة، وهذا يعني أنّ جزئيات تلك المواد تمتصّ أشعة الردار، وامتصاص هذه الأشعة تكسب الأشعة طاقة تجعلها تتذبذب بدرجة كبيرة مع بعضها البعض وتتصادم لتتنتج الطاقة اللازمة لتسخين الطعام. 

(*)  المواد البلاستكيّة بجميع أنواعها، الزجاج، والسيراميك، والفخار، لا تمتصّ أشعّة الميكرويف ولا تتأثّر بها، لكن الموادّ المعدنية تعمل على ارتداد الأشعة وبالتالي ضرب الدوائر الإلكترونية وتلف الجهاز.

عالم يُعرض حياته للموت لإثبات مفهوم فيزيائي (فيديو)

قام عالم فيزياء بتجربة مدهشة عرّض فيها حياته للموت من أجل إثبات مفهوم علمي.
في هذه التجربة أثبت الفيزيائي "أندرياس فاهل" في تجربة تم تصويرها في شريط فيديو كيف أن سرعة الرصاصة تتباطأ تدريجيا عندما تطلق من تحت الماء، خلافا لما يُعرض في الأفلام وألعاب الفيديو، التي تبين أن الرصاص ينطلق تحت الماء بقوة هائلة في خط مستقيم.
وقرر فاهل في تجربته المخاطرة بحياته أمام مجموعة من المشاهدين، لإثبات المفهوم العلمي لصحة نظريته.
ويظهر فاهل في التجربة واقفا في منتصف حمام السباحة، ثم يسحب زناد بندقية 1.5M لتنطلق منها طلقة نارية نحو صدره، ويعرض الفيديو كيف تفقد الرصاصة سرعتها قبل أن تهوي إلى القاع، من دون حتى أن تصل إلى منتصف الطريق بسبب المقاومة تحت الماء.
وطبقا للعالم الفيزيائي، فإن جزيئات الماء أقرب من جزيئات الهواء، مما يشكل عقبة كبيرة لحركة الرصاصة تحت الماء.

أغرب الأشياء التي تحدث كل ثانية في العالم..

أغرب الأشياء التي تحدث بالعالم كل ثانية

#1 في كل ثانية، يتم إستهلاك 10،450 زجاجة كوكا كولا 

 #2 في الثانية الواحدة، تقطع الرصاصة 900 متر 

 #3 في كل ثانية، يضرب البرق سطح الأرض 6 مرات 

 #4 في الثانية الواحدة، تهز النحلة اجنحتها 270 مرة 

 #5 في كل ثانية، يولد 6 أطفال حول العالم 

TweetFollow @almelhem

حساب سرعة الضوء

حساب سرعة

الضوء بعد أن حسم العلماء - بعد لأي - قضية محدودية سرعة الضوء، وحدّدوها بما يقل قليلاً عن ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية الواحدة، طفقوا يحاولون حل أحجية أخرى، تتعلق بكيفية انتشار الضوء. ماذا عساه يكون الوسط المسئول عن انتقال الضوء؟! كان العلماء على بيّنة من أن الصوت يمكنه الانتقال عبر أوساط متباينة، فالناس في ثرثرتهم يطلقون الموجات الصوتية لتنتقل عبر الهواء - وهو غاز - والحيتان تغني لبعضها في الماء - وهو سائل - ونحن بوسعنا أن ننصت لصوت اصطكاك أسناننا المنتقل عبر وسط من العظام الصلبة ما بين الأسنان والأذنين.
تجربة أوتو فون جوريك سنة 1657

وبوسع الضوء أن ينتقل بالمثل خلال الغازات والسوائل والأجسام الصلبة، كالهواء والماء والزجاج. بيد أن هناك فارقا جوهريّا بين انتقال الضوء والصوت، ذلك الفارق الذي أوضحه العالم «أوتو فون جوريك» Otto Von Guericke ضمن سلسلة من التجارب الشهيرة التي أجراها عام 1657 بمدينة ماجدبورج Magdeburg الألمانية. أفرغ فون جوريك من الهواء آنية زجاجية محتوية على ناقوس يُصدر رنينا. ومع سحب الهواء من داخل الآنية، لم يعد بمقدور الحضور سماع صليل الناقوس، وإن ظل باستطاعتهم رؤية ذراع الناقوس وهي تقرعه. كان من الواضح - تبعا لذلك - عدم إمكانية انتقال الصوت في الفراغ. وفي ذات الوقت، أظهرت التجربة أن بمقدور الضوء أن ينتقل في الفراغ (فالناقوس لم يختف، والآنية لم تُظلمْ). ومادام بوسع الضوء أن ينتقل - على غير المألوف - خلال الفراغ، فهناك شيء ما ينقل الضوء عبره.

ميكلسون

شرع العلماء - حيال هذا التناقض الظّاهري - في التساؤل عما إذا كان الفراغ «خاويًا» تماما، أم أن هناك شيئا آخر متبقيا به، يمثّل الوسط الذي ينقل الضوء؟! وبحلول القرن التاسع عشر، كان الفيزيائيون قد تبنّوا فكرة أن الكون برمّته تتخلله مادة ما، أطلقوا عليها اسم «الأثير» Ether، وأنها - بكيفية ما - تؤدي دور الوسيط الذي يحمل الضوء. خلع الفيزيائيون على هذا الوسط - وفقًا لتصوراتهم - صفات فريدة. فهو مادة ضئيلة الكثافة بصورة استثنائية؛ فهي أخف من الهواء ملايين الملايين من المرات، بحيث إن ضآلة كثافتها لا تؤهلها لبذل أي مقاومة لحركة أي جسم يمرق خلالها. وهي شفافة، وخاملة من الناحية الكيميائية، وتنعدم معامل الاحتكاك بها. وهي منتشرة حولنا في كل مكان، وإن كان استشعارها من الصعوبة بمكان. وبالرغم من كل هذه العقبات، اعتقد «ألبرت ميكلسون» Albert Michelson، وهو أول أمريكي يحرز جائزة نوبل في الفيزياء، أن بمقدوره إثبات وجود الأثير.
أوتو فون جوريك

كان والدا «ميكلسون» اليهوديان قد لاذا بالفرار من الاضطهاد المسلّط عليهما في بروسيا، وذلك عام 1845 عندما كان «ألبرت» يبلغ من العمر عامين فقط. وقد ترعرع في سان فرانسسكو ودرس بها، قبل أن يمضي ليلتحق بأكاديمية الولايات المتحدة البحرية، حيث تخرج - وكان ترتيبه الخامس والعشرين - ضمن رجال الأسطول البحري، وإن جاء ترتيبه الأول في مادة «ضوئيات»، مما حدا بالمشرف على الأكاديمية لأن يقول له: «لو أنك - مستقبلا - أوليت اهتماما أقل بالأمور العلمية، واهتماما أوفر بشئون المدفعية البحرية، فربما أصبحت ذا نفع لبلادك». على أية حال، فقد تحول «ميكلسون» ليصبح باحثا متفرغا في الضوئيات. وفي سنة 1878 - وهو بعد في الخامسة والعشرين - قدر سرعة الضوء بالمقدار299910 كم/الثانية، وهو الرقم الأدق عشرين مرة من كل التقديرات السابقة له. بعدئذ، صمم «ميكلسون» في عام 1880 التجربة التي كان يأمل من خلالها في إثبات وجود مادة الأثير الحاملة للضوء.
كان جهازه مصمما بحيث يقسم حزمة مفردة من الضوء، إلى شعاعيْن منفصليْن متعامديْن، أحدهما يتحرك في نفس اتّجاه حركة الأرض في الفضاء، في حين يتحرك الآخر في الاتجاه العمودي عليه. كان كلا الشعاعين يذرع نفس المسافة، ثم ينعكس على سطح مرآة. ثم يعود الشعاعان فيتحدان مكوّنيْن شعاعا مفردا. وباندماج الشعاعيْن، تحدث لهما الظاهرة المعروفة «بالتداخل» Interference، التي تتيح لميكلسون أن يقارن بينهما ويتعرف على مدى التباين في زمنيْ انتقالهما.

كان ميكلسون يعرف أن الأرض تتحرك حول الشمس بسرعة خطّية تبلغ نحو 100000 كم/الساعة، وهو ما يعني - افتراضا - أنها تمرق خلال الأثير بنفس هذه السرعة. ولما كان من المفترض أن الأثير وسط ساكن يتخلل كل ما بالكون، فلابد أن يُحدث مرور الأرض به نوعا من «الرياح الأثيرية»، مثل تلك الرياح المتوهمة التي نستشعرها إذ تمرق بنا سيارة مسرعة في يوم غير ذي رياح، فليست هناك رياح حقيقية، وإنما نحن نستشعرها نتيجة تحركنا نحن. من ثم، ومادام الضوء يُحمل ويُنقل بفعل الأثير، فلابد وأن يتأثر بسرعة الرياح الأثيرية. وبتحديد أكثر، لابد أن يتحرك أحد الشعاعين الضوئييْن في تجربة ميكلسون في اتجاه رياح الأثير ثم في عكس اتجاهها، ومن ثم فلابد أن تتأثر سرعته بدرجة محسوسة، في حين أن الشعاع الآخر الذي ينتقل عموديا على الأثير سيتأثر بدرجة أقل. فإذا اختلف زمنا حركة الشعاعيْن، فبمقدور ميكلسون أن يتخذ من هذا التفاوت دليلا قويا يؤيد وجود الأثير.

بحث ميكلسون لتجربته عن أفضل مصادر للضوء، وعن أجود المرايا، واتخذ كل الاحتياطات المتاحة في تصنيع جهازه وتجميعه. وهيّأ كل شيء على أكمل وجه، فضبط منسوب الجهاز واتّجاهه، وصقل المرايا. وإمعانا في زيادة حساسية المعدات والتقليل من الخطأ إلى أدنى حدوده، جعل منظومته تطفو على سطح حوض واسع من الزئبق، بما يعزلها عن أية تأثيرات خارجية، مثل الاهتزازات الناجمة عن وقع أقدام السائرين حتى على مبعدة من جهازه. كان بيت القصيد في هذه التجربة هو إثبات وجود الأثير، ومع كل ما بذله ميكلسون من احتياطات، فقد دهش غاية الدهشة لإخفاقه المطبق في قياس أي فارق في زمنيْ وصول شعاعيْ الضوء المتعامديْن، أو تلمس أية بادرة على وجود الأثير.
وفي سعيه اليائس لاستكشاف مكمن الخطأ، استعان ميكلسون بالكيميائي «إدوارد مورلي» Edward Morley، فأعادا معا تصنيع الجهاز، مُدخليْن التحسينات على كل مكوّناته بما يكفل للتجربة مزيدا من الدقة والحساسية، وأعادا القياسات مرارًا وتكرارًا. وفي خاتمة المطاف، في عام 1887، وبعد سبع سنوات من التجارب المتكررة، أذاعا نتائجهما النهائية القاطعة: ما من دليل على وجود الأثير. تقبّل العلماء تلك النتيجة على مضض، فقد كان وجود الأثير هو السبيل الوحيد الممكن تصوّره لتفسير انتقال الضوء. وحتى ميكلسون امتعض، وألفى صعوبة في تقبّل النتائج التي توصّل إليها بنفسه، إذ تفاقمت أزمة انتفاء وجود الأثير أكثر فأكثر، حيث كان من المفترض أنه أيضا المسئول - إلى جانب حمله للضوء - عن حمل كلا المجاليْن الكهربي والمغناطيسي. وهكذا أثبت ميكلسون - قبل نهاية القرن التاسع عشر - انتفاء وجود الأثير. ومن سخريات القدر أنه - وهو الذي شيد سمعته المهنية على أساس سلسلة كاملة من التجارب الناجحة في مجال الضوئيات - قد حقق فتحه العلمي الأعظم بنتائج تجربة فاشلة.
وهكذا كان إخفاق تجربته، أجدى من نجاحها. فقد كان هدفه الأوحد طوال تجاربه هو إثبات وجود الأثير وليس انعدامه. وقد تقبل الفيزيائيون بعدئذ أن بوسع الضوء أن ينتقل - بكيفية ما - في الفراغ، بصرف النظر عن وجود أي وسط. لقد استلزم إنجاز ميكلسون جهازا مكلفا ذا تصميم خاص، وسنوات من الجهود المضنية. وفي ذات الوقت تقريبا، توصل إلى الخلاصة نفسها عن انعدام وجود الأثير، شاب مراهق بمفرده، دون أن يدري بفتح ميكلسون العلمي، ولكنه لم يتوصّلْ إلى ذلك عن طريق التجريب، وإنما على أساس من الأفكار النظرية المحضة. كان اسم ذلك الفتى.... ألبرت أينشتاين.

طرائف علمية

طرائف علمية

* كلمة النظافة Hygine تأتي من الكلمة اليونانية Hygieia وتعني إلهة الصحة، والنظافة، كما أنها تعني القمر. جسم‎ الانسان هو موطن لحوالي 1000 نوع من البكتيريا. وتوجد على جسم الإنسان أنواع أخرى من الجراثيم، يزيد عددها على عدد سكان الولايات المتحدة الأمريكية.

* الصابون المضاد للجراثيم Antibacterial soap ليس أكثر فاعلية من الصابون العادي في الوقاية من العدوى، ومادة «التريكلوسان» triclosan (وهي من المكونات النشطة) قد تُحدث اضطرابًا في الهرمونات الجنسية.

* عليك أن تحتفظ ببعض الجراثيم: أثبتت دراسة‎ شملت 11.000 طفل أن الإفراط في النظافة الصحية لبيئة ما، يزيد من خطر الإصابة بالإكزيما eczema والربو asthma.

* اشتقت كلمة صابون Soap من الجبل الأسطوري Mount Sapo، وتذكر الأسطورة الرومانية أن الصابون تكون على هذا الجبل من بقايا دهون الحيوانات المذبوحة التي تصل إلى نهر تيبر Tiber River، مكونة الشكل البدائي للصابون الذي استخدمته النساء في الغسيل.

* كان قدماء المصريين والأزتيك (حضارة المكسيك) يقومون بحك الجلد بالبول لعلاج الجروح والحروق. ومن المعروف اليوم أن اليوريا Urea، وهي مادة كيميائية أساسية في البول، لديها القدرة على قتل الفطريات والبكتيريا.

* حققت النظافة نصرًا صغيرًا في إنجلترا بالقرون الوسطى، عندما قرر الملك هنري الرابع أن على الفرسان الاغتسال مرة واحدة على الأقل في حياتهم – عند الاحتفال بطقوس تنصيب الفارس!

* فازت أخيرًا طالبة بالصف السابع بالمعرض العلمي بمدرستها في ولاية فلوريدا، بعد أن أثبتت أن البكتيريا الموجودة في ماكينات صنع الثلج بمطاعم الوجبات السريعة أكثر مما يوجد في مياه المراحيض.

* يتلوث الطعام على الفور عند وقوعه على الأرض؛ فالبكتيريا لا تحتاج إلى أي وقت، ولا حتى 5 ثوان، لتؤدي عملها.

* فرشاة الأسنان هي اختراع صيني يعود إلى عام 1498. على أن تنظيف الأسنان لم يصبح معتادًا في الولايات المتحدة إلا بعد أن تم فرضه على الجنود في الحرب العالمية الثانية.

نرمين زغلول إبراهيم

تحويل أية غرفة إلى كاميرا ابتكار مفيد لعالم الجريمة

«قرّب الصورة، حسِّنها هنا قليلاً، عالِج هذه المنطقة. حسنا، هذا هو وجه المتهم!».

الذين يشاهدون حلقات المسلسل البوليسي CSI يعرفون بالطبع هذه المشاهد، حين يقوم رجل يجلس أمام الكمبيوتر بتحسين الصور شديدة التشوّش حتى يظهر وجه المتهم واضحا جليّا، وهي مشاهد مثيرة للغيظ في الحقيقة، لأن هذا غير ممكن فعليا. لكن التكنولوجيا تعدنا دائما بتحويل غير الممكن إلى ممكن! ويصبح هذا غير الممكن ممكنا إذا نظرنا إلى مسرح الجريمة، أو أية غرفة عموما، على أنها كاميرا بدائية ذات حجرة مظلمة، مثل الكاميرات البدائيّة القديمة التي كانت تستخدم في القرن التاسع عشر وما قبله. عندما يأتي الضوء عبر نافذة الغرفة فإنه يخلق ظلالا تنعكس على الجدار المقابل، هذه الظلال في الحقيقة هي صور للعالم خارج النافذة، حيث تقوم النافذة هنا مقام فتحة عدسة الكاميرا، لكنها هنا عدسة رديئة لأنها تأتي بصور مشوّشة. الضوء القادم من النافذة أيضا يكون شديد التشتُّت بحيث لا تصبح الصور قابلة للرؤية. «أنطونيو تورالبا» و«وليم فريمان» هما عالما كمبيوتر من معهد ماساتشوسيتس للتكنولوجيا، وقد ابتكرا طريقة لتحسين جودة الصور التي تنعكس على الحائط بدرجة كبيرة جدًا، بحيث يمكن استخلاص أشياء مفهومة منها. ولنفهم الأمر يجب أولا أن نفهم كيف تعمل الكاميرا في أبسط صورها: تتكوّن الكاميرا من حجرة مظلمة لها ثقب ضيق لا يسمح سوى بعدد محدود من أشعة الضوء بالمرور، وتؤدي الأشعة المارة إلى تكوين صورة مقلوبة على الجانب المقابل للثقب، وتعتمد جودة الصورة على الحجم النسبيّ لكل من الحجرة والثقب. الثقب الكبير – مثله مثل النافذة الكبيرة – يؤدي إلى دخول الكثير من الضوء مما يؤدي إلى تضَبُّب الصورة بسبب تراكب أشعة الضوء فوق بعضها البعض، وكلما صغرت فتحة الثقب/ النافذة قلما قلّت فرصة حدوث التراكب، وبالتالي كانت الصورة أوضح. التقنيّة المُبتَكَرة الجديدة، والتي تصلح لأية غرفة عادية، تعتمد على وجود صورتين – سواء كانتا ثابتتين أو متحركتين (فيديو) – بشرط أن تحتوي إحداهما على عنصر إضافي أمام النافذة يحجب بعضا من الضوء. تعتمد التقنية على برنامج كمبيوتر مطوَّر يقوم بطرح شدة الضوء من إحدى الصورتين، اعتمادًا على قيامه بالتعرف على أية أشعة ضوء قد تم حجبها بواسطة العنصر الإضافي الموجود في إحدى الصورتين، وعندما يستطيع النظام – بطريقة حسابية - أن يفرق بين الأشعة التي تم حجبها والأشعة الأخرى، فإنه يستطيع أن يتظاهر بأن هذه الأشعة المحجوبة هي الأشعة التي نفذت من ثقب الكاميرا الافتراضية، وبالتالي فالصورة ستكون واضحة بعد التخلص من تراكب أشعة الضوء الذي كان موجودا. بهذه التقنية يمكن التوصل إلى شكل العالم خلف النافذة في وقت ما، وما إذا مر شخص ما – أو سيارة – من أمام النافذة في وقت معين. هذه التقنية الجديدة ستكون مفيدة جدًا في مجالات الطب الشرعي، وهي أفضل كثيرًا مما نراه على شاشة مسلسل CSI، وعندها لن تصبح تلك المشاهد التي يقوم فيها الرجل الذي يجلس أمام الكمبيوتر بتحسين الصورة مثيرة للغيظ!.

د. ميشيل حنا