ما هو الفيزياء التطبيقية الفيزياء التطبيقية هو مصطلح بحثي فيزيائي يجمع بين الفيزياء البحتة والهندسة والفيزياء البحتة هي دراسة الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة وكل شيء مشتق منها، مثل الطاقة والحركة.
بينما تستخدم الفيزياء التطبيقية نفس خط البحث لحل المشكلات التكنولوجية، تحقق من مقالتنا لمعرفة ما هي الفيزياء التطبيقية.
الفيزياء التطبيقية
الفيزياء التطبيقية هي تطبيق النظريات الفيزيائية لحل المشاكل، إنها استخدام المعرفة النظرية حول خصائص الأشياء المادية.
بقصد تحقيق هدف تقني أو عملي محدد، فإنه يعتبر أيضًا بشكل عام جسرًا أو رابطًا بين الفيزياء والهندسة.
تتميز كلمة “تطبيقي” عن “نقي” بمجموعة دقيقة من العوامل، مثل دوافع الباحثين وموقعهم وطبيعة العلاقة بالتكنولوجيا أو العلم التي قد يؤثر عليها العمل.
تعتمد الفيزياء التطبيقية على الحقائق الأساسية والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تهتم بتطبيق المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الواقعية، وكذلك تطبيق الفيزياء على المجالات العلمية الأخرى.
عادة ما يختلف هذا عن الهندسة لأن علماء الفيزياء التطبيقية قد لا يصممون أشياء محددة، ولكن بدلاً من ذلك يستخدمون الفيزياء أو يقومون بأبحاث فيزيائية.
لأغراض تطوير طرق جديدة أو حل المشكلات الهندسية، تشبه هذه الطريقة الطريقة الرياضية التطبيقية.
بمعنى آخر، تستند الفيزياء التطبيقية إلى الحقائق والمفاهيم الأساسية للعلوم الفيزيائية، ولكنها تهتم بتطبيق هذه المبادئ العلمية على المعدات والأنظمة الواقعية.
على سبيل المثال، يمكن أن يساهم مجال فيزياء المسرعات في البحث في الفيزياء النظرية من خلال العمل مع المهندسين لتصميم وبناء مصادمات عالية الطاقة.
انظر أيضاً: دراسة ثابت بولتزمان في الفيزياء
الفيزياء التطبيقية والبحث العلمي
قد يكون من السهل تعريف البحث على أنه “تطبيقي” أو “خالص” في الحالات التي يكون فيها التطبيق العملي المباشر مطلوبًا.
على سبيل المثال، نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين هي فيزياء خالصة، ويتم تطبيق تطوير تقنية الألياف الضوئية.
ومع ذلك، قد يكون التمييز بين الاثنين أبسط ؛ هناك بالتأكيد سلسلة متصلة من موضوعات البحث على المقياس بين التطبيقي والبحت.
ولكن لكي يتم اعتبار البحث تطبيقيًا، يجب على الأقل أن يهتم بالتطبيقات التكنولوجية أو العملية المحتملة لأبحاثه إذا لم يكن مشاركًا بشكل مباشر في حل مشكلة هندسية.
يمكن أن يكون البحث في الفيزياء التطبيقية مرتبطًا بتطوير أدوات البحث العلمي، وفي الواقع، فإن العديد من الأدوات التي يستخدمها علماء الفيزياء البحثية متطورة جدًا لدرجة أن الباحثين أنفسهم يصنعونها حسب الطلب.
والفيزيائيون ذوو الطاقة العالية الذين يعملون على مسرعات الجسيمات مثل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) هم مثال جيد للفيزيائيين الذين يصنعون أجهزتهم الخاصة.
هناك العديد من الموضوعات البحثية التي يمكن اعتبارها فيزياء تطبيقية، وأحد الأمثلة على ذلك.
هذا هو تطور الموصلات الفائقة، والموصل الفائق هو مادة توصل الكهرباء دون مقاومة عند درجة حرارة معينة.
المغناطيسات فائقة التوصيل مهمة لتشغيل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ومسرعات الجسيمات، ومقاييس الطيف بالرنين المغناطيسي النووي (NMR).
يجب اعتبار دراسة الخصائص الفيزيائية والنظرية للمغناطيسات فائقة التوصيل فيزياء نقية.
من المؤكد أن محاولات بناء موصلات فائقة متقدمة وإيجاد استخدامات جديدة لها تعتبر فيزياء تطبيقية.
تشمل الأمثلة البارزة الأخرى لهذا النوع من الأبحاث أيضًا الخلايا الكهروضوئية وتكنولوجيا النانو.
الفيزياء التطبيقية كنظام أكاديمي
الفيزياء التطبيقية كتخصص أكاديمي هي اختراع جديد نسبيًا مع وجود عدد قليل من الجامعات التي لديها أقسام في هذا المجال.
غالبًا ما يستدعي قسم الفيزياء التطبيقية المدرسين من كلية الفيزياء وكليات الهندسة بالجامعة.
مثلما يعقد أعضاء هيئة التدريس بشكل روتيني اجتماعات مشتركة في أكثر من قسم واحد، هناك اتجاه متزايد نحو البحث متعدد التخصصات في جميع المجالات الأكاديمية.
ومن علامات هذا الاتجاه التداخل الرسمي لأبحاث الهندسة والفيزياء في شكل أقسام الفيزياء الجامعية.
الترانزستور
الترانزستور، أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية، هو جهاز شبه موصل يستخدم لتضخيم أو تبديل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية.
تجعل الترانزستورات عالمنا من الإلكترونيات يدور، فهي مهمة كمصدر تحكم في كل دائرة تقريبًا اليوم.
في بعض الأحيان يمكنك رؤيتها، ولكن في كثير من الأحيان يتم إخفاؤها في عمق مركز الدائرة المتكاملة.
في الكميات الصغيرة المنفصلة، يمكن استخدام الترانزستورات لصنع مفاتيح إلكترونية بسيطة، ودوائر منطقية رقمية، ودوائر تضخيم الإشارة.
الآلاف والملايين وحتى المليارات من الترانزستورات مترابطة ومدمجة في دوائر دقيقة للغاية.
لإنشاء ذاكرة 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 ابتكار أول ليزر في عام 1960 بواسطة ثيودور إتش ميمان في مختبرات أبحاث هيوز بناءً على العمل النظري لتشارلز هارد تاونز وآرثر ليونارد شافيل.
بلورات فوتونية
البلورات الضوئية هي أيضًا أحد تطبيقات الفيزياء التطبيقية.
إنها بنية نانوية ضوئية دورية تؤثر على حركة الفوتونات بنفس الطريقة التي تؤثر بها المشابك الأيونية على الإلكترونات في المواد الصلبة.
تحدث البلورات الضوئية في الطبيعة على شكل تلوين هيكلي وعاكسات حيوانية، وهي تعد بأشكال مختلفة بأنها مفيدة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
إقرأ أيضاً: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
البصريات الكمومية
البصريات الكمومية (QO) هي مثال آخر للفيزياء التطبيقية.
هو مجال بحثي يستخدم الفيزياء شبه الكلاسيكية وميكانيكا الكم لدراسة الظواهر المتعلقة بالضوء وتفاعله مع المادة على المستوى المجهري الفرعي.
بمعنى آخر، إنها ميكانيكا الكم بالنسبة للفوتونات أو الضوء.
التصوير بالرنين المغناطيسي (مري)
التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو أحد تقنيات التصوير الطبي المستخدمة في الأشعة لإنتاج صور للتشريح والعمليات الفسيولوجية للجسم.
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 (MRI)، ويمكن أيضًا استخدام الرنين المغناطيسي النووي للتصوير المتعلق بالتطبيقات الأخرى للرنين المغناطيسي النووي.
على سبيل المثال: مطيافية الرنين المغناطيسي النووي.
مجهر
الفحص المجهري هو المجال التقني لاستخدام المجاهر لفحص الأشياء.
ومناطق الأشياء التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة (أشياء خارج 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 للبحث والتطوير في مجال الفيزياء التطبيقية
- الصوتيات.
- أشباه الموصلات.
- مسرع الفيزياء.
- علم المعلومات الكم.
- تكنولوجيا الكم.
- الديناميكا الفلكية.
- الحركة الكهرومغناطيسية.
- تقنية التخفي.
- الهندسة النووية.
- الفيزياء الهندسية.
- إلكترونيات.
- السونار.
- رادار.
- قائد.
- الفيزياء الحيوية.
- الفيزياء الكيميائية.
- الجيوفيزياء.
- الفيزياء الحاسوبية.
اخترنا لك: قوانين الفيزياء مع الرموز
في نهاية مقال “ما هو فيزياء تطبيقية” الفيزياء التطبيقية هي دراسة الفيزياء للأغراض العملية، على عكس الفيزياء الدافعة فقط لتحسين الفهم الأساسي، وهذا يشمل التطورات التكنولوجية مثل تطوير الإلكترونيات والضوئيات وأجهزة الفيزياء، أو تحسين الدراسات العملية.