فیزیک
هدف
در معرفی علم فیزیک دکتر پروین استاد فیزیک دانشگاه امیرکبیر میگوید: «فیزیک علم زندگی و اصلا علم حیات است» . و یا دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران معتقد است هر چیزی که در اطراف خویش میبینیم به فیزیک ربط پیدا میکند. همچنین پاسخ به بسیاری از سوالهایی را که همیشه ذهن بشر به آن مشغول بوده است به وسیله علم فیزیک میتوان داد. مثل این که دنیا چگونه بوجود آمده است؟ از چه تشکیل شده و کوچکترین جزء آن چیست؟
در کل میتوان گفت که جهان در بزرگترین مقیاس تا ریزترین مقیاس در ارتباط با علم فیزیک میباشد.
یکی دیگر از استادان دانشگاه نیز فیزیک را دانش کشف و استفاده عملی از قوانین و روابط حاکم بر پدیدههای طبیعی مینامد که مبنای این دانش بر تجربه و آزمایش استوار است.
ماهیت :
رشته فیزیک در حد لیسانس عبارت است از فیزیک دبیرستانی به اضافه فیزیک قرن بیستم . از سوی دیگر میتوان گفت که فیزیک در حد لیسانس مفاهیم فیزیکی دبیرستانی را عمیقتر کرده و طرز برخورد با مسائل فیزیکی را آموزش میدهد».
دکتر پروین نیز میگوید: «فیزیک دانشگاهی بر پایه کتاب فیزیک هالیدی و برخی کتب دیگر که به زمینههای فیزیک مدرن میپردازد، قرار گرفته است یعنی به نظر من اگر کسی مطالبی را که در فیزیک هالیدی نوشته شده است به درستی بفهمد باید به او لیسانس فیزیکش را بدهند».
گرایشهای مقطع لیسانس:
رشته فیزیک در دوره کارشناسی دارای 5 گرایش اتمی مولکولی، هستهای ، حالت جامد، هواشناسی و نجوم است (البته فیزیک دارای گرایش دبیری نیز هست که ما در اینجا به بررسی آن نمیپردازیم چرا که گرایش دبیری به عنوان یک گرایش تخصصی در علم فیزیک مطرح نمیباشد) که تعداد واحدهای تخصصی هر یک از این گرایشها در دوره کارشناسی بسیار محدود است و به همین دلیل گرایشهای فوق در این دوره تفاوت محسوسی با یکدیگر ندارند.
برای اطلاع هرچه بیشتر به معرفی اجمالی هر یک از گرایشهای این دوره میپردازیم.
گرایش اتمی - مولکولی
فیزیک اتمی- مولکولی که مربوط به فیزیک جدید است از زمانی متولد شد که دانشمندان متوجه شدند کوچکترین جزء در طبیعت اتم نیست بلکه اتم از اجزای کوچکتری به نام الکترونها و هسته تشکیل شده است. یعنی اتم از هستهای تشکیل شده است که الکترونهایی در اطراف آن میگردند.
دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران در ادامه سخنان خویش میگوید: «در این میان فیزیک اتمی به بررسی نقل و انتقالهای الکترونهای اطراف هسته میپردازد و خواص آنها را مورد بررسی قرار میدهد. یعنی ما در فیزیک اتمی کاری به این نداریم که هسته از چه تشکیل شده است بلکه هسته برایمان مرکزی با بار مثبت است و بیشتر توجه ما جلب الکترونهای اطراف هسته میشود».
دکتر هوشنگ روحانیزاده استاد فیزیک دانشگاه تهران نیز در معرفی فیزیک اتمی میگوید: «اگر ما بپذیریم که در کل، علم فیزیک به دو بخش دنیای بزرگ و دنیای کوچک تقسیم میشود. دنیای بزرگ فیزیک ، مربوط به دنیای روزمره است و در آن حرکت اتومبیلها، موشک، ماهواره و در کل تمام حرکاتی که میبینیم مورد بررسی قرار میگیرد، فیزیک اتمی به دنیای بینهایت کوچکها برمیگردد چرا که ما در فیزیکاتمی به بررسی ساختار ذرهای به نام اتم میپردازیم و این که اتم چگونه تشکیل شده و چه ویژگیهایی دارد؟»
گرایش فیزیک هستهای
دکتر رهبر در معرفی فیزیک هستهای میگوید: «در فیزیک هستهای، خود هسته، مورد مطالعه قرار میگیرد یعنی متخصصان و دانشمندان بررسی میکنند که هسته از چه تشکیل شده و چه نیروهایی بین اجزای هسته حکمفرما است و در نتیجه واکنشهای انجام شده، چقدر انرژی آزاد میگردد؟»
دکتر دویلو نیز در معرفی این گرایش میگوید: «انرژی هستهای و رادیوایزوتوپها مسائلی هستندکه در فیزیک هستهای مورد بررسی قرار میگیرد».
فیزیک حالت جامد
گرایش حالت جامد مربوط به سیستمهای بس ذرهای مخصوصا جامدات است.
سامان مقیمی عراقی در ادامه میگوید: «ابتداییترین کار در این گرایش بررسی بلورهای جامدات و خواص اپتیکی ، مکانیکی، الکتریکی و صوتی امواجی است که در آن منتشر میشود که این بررسی منجر به پدیدههای مختلفی مثل ابر رسانایی، نیم رسانایی و یا پخش و انتقال گرما میگردد.»
دکتر پروین نیز میگوید: «مطالعه دانش مربوط به کریستالها و ویژگیهای فیزیکی آنها به گرایش حالت جامد بر میگردد.»
گرایش هواشناسی
دو گرایش نجوم و هواشناسی بسیار محدودتر از سه گرایش اتمی – مولکولی، هستهای و حالت جامد ارائه میشود. برای مثال در سال تحصیل 79-78 گرایش هواشناسی تنها در دانشگاه هرمزگان ارائه شده و گرایش نجوم اصلا ارائه نشده است.
اما در معرفی این گرایش سامان مقیمی عراقی میگوید:
«گرایش هواشناسی ، اطلاعات پایهای و متنوعی درباره انواع پدیدههای جوی و برخورد علمی با آنها ارائه میدهد و همچنین با مطالعه دینامیک وضعیت هوا میتوان بررسی کرد که شرایط هوا چگونه تغییر کرده و چه پارامترهایی برای ایجاد این تغییر لازم است؟»
گرایش نجوم
سه بخش اصلی این گرایش را نجوم رصدی، اخترشناسی و کیهانشناسی تشکیل میدهد.
سامان مقیمی عراقی در ادامه میگوید: «در بخش نجوم که جنبه مشاهداتی دارد، پدیدههای مختلف نجومی را رصد و ثبت کرده و سپس از آنها عکس گرفته و طیف آنها را میسنجد.
در اخترشناسی که جنبه نظری دارد وضعیت ستارگان مورد مطالعه قرار میگیرد یعنی بررسی میشود که هر ستاره در چه مرحلهای قرار دارد و چه اتفاقاتی برایش رخ میدهد؟
بخش کیهانشناسی نیز با این که زیاد جنبه نجومی ندارد اما به هرحال پیشرفتش را مدیون علم نجوم است. به این معنی که مدلهای مختلف کیهانشناسی باید با دادههای رصدی مطابقت کند.» گفتنی است که این کیهانشناسی به صورت کلاسیک به چگونگی ایجاد جهان و تشکیل ساختارهای کهکشانی مانند خوشهها و ابر خوشهها میپردازد.
آینده شغلی ، بازار کار، درآمد:
امروزه اگر کشوری بخواهد پیشرفت کند باید پژوهش کند و چیزهای جدیدی بسازد. اگر بخواهد پژوهش کند باید به آزمایشگاهها برود و اگر بخواهد در آزمایشگاهها کار کند، احتیاج به تیم علمی دارد و در یک تیم علمی نیز همیشه متخصصان شاخههای مختلف فیزیک حضور دارند چون هر کاری که بخواهیم انجام بدهیم باید بنیان فیزیکی داشته باشد.
دکتر پروین در ادامه می گوید: «برای مثال اگر بخواهیم یک دستگاه الکتریکی بسازیم اول باید بدانیم چه قوانین فیزیکی بر آن حاکم است و بعد از شناخت آن قوانین، میتوان دستگاه مورد نظر را با استفاده از فن و هنر ساخت.
«اگر کسی فیزیک را خوب خوانده باشد در سازمانهای مختلف کشور از قبیل صداوسیما، برنامه و بودجه، مخابرات و همچنین در صنایع مختلف مفید واقع شده و موفق میگردد. چون دانشجویان فیزیک مطلب مختلفی از قبیل الکتریسیته و مکانیک میخوانند و در زمینههای مختلف دید وسیعی پیدا میکنند.»
آقای صحبتزاده دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه شهید بهشتی در مورد موقعیتهای شغلی فارغالتحصیلان فیزیک میگوید: «فارغالتحصیلان این رشته در حد کارشناسی میتوانند در صنعت مخابرات و ارتباطات ، نیروگاههای هستهای، مراکز تولید قطعات غیرهادی و سلولهای خورشیدی، صنایع تولید و نگهداری لیزر در صنعت، پزشکی و نظامی و سازمان انرژی اتمی فعالیت کنند.»
داریوش شیرازی فارغالتحصیل این رشته نیز میگوید: «اگر کسی به امید به دست آوردن یک موقعیت شغلی مناسب، واردرشته فیزیک بشود، باید بداند که در انتها فقط یک مدرک لیسانس به دست خواهد آورد. برای این که رشتههای علوم پایه و از جمله فیزیک در جامعه ما موقعیت کاری مناسبی ندارند و در نهایت اگر شانس داشته باشند جذب کلاسهای تقویتی و خصوصی میشوند.»
البته این در مورد دانشجویانی صدق میکند که رشته فیزیک انتخاب چهل یا سی به بعد آنها بوده است و در واقع به امید این که فقط در دانشگاه پذیرفته شوند این رشته را انتخاب کردهاند وگرنه دانشجویانی که با علاقه و دقت و تامل بسیار این رشته را انتخاب کردهاند حتی به صورت خصوصی نیز در این رشته فعالیت میکند. برای مثال یکی از فارغالتحصیلان این رشته کارگاهی برای ساخت وسایل اپتیکی دایر کرده است و یا تعدادی از فارغالتحصیلان با شرکت ایران خودرو برای بعضی از پروژههای این شرکت قرارداد بستهاند چون دانشجویان این رشته یاد میگیرند با مسائلی که در پیش رویشان قرار میگیرد براحتی برخورد کرده و مدل سادهای برای حل مسائل ارائه بدهند.
تواناییهای مورد نیاز و قابل توصیه:
اسماعیلیان دانشجوی دکتری فیزیک هستهای دانشگاه شهید بهشتی میگوید: «فیزیک منهای ریاضی یعنی صفر به همین دلیل دانشجویان این رشته باید از نظر ریاضیات در سطح بسیار بالایی باشند.»
سامان مقیمی عراقی نیز معتقد است که دانشجوی این رشته باید به فیزیک علاقهمند باشد به این معنی که از آنچه یاد گرفته است بتواند در زندگی روزمره خویش استفاده کند.
برای مثال با توجه به معلومات فیزیک دبیرستانی خود بررسی کند که آبی که از شیر آب میریزد چرا به تدریج باریک میشود و سطح مقطع آن در این هنگام به چه حدی میرسد؟
بیشک عواملی که باعث شد نیوتن با افتادن سیب پی به قانون جاذبه ببرد، کنجکاوی مفرط، صبر و بردباری، مطالعه و آزمایشهای مستمر و قدرت تحلیلی همراه با تفکر فراوان بود که با مشاهده پدیدههای تکراری و عادی زندگی روزمره قوانینی را کشف کرد.
دکتر منیژه رهبر در این باره میگوید: «برخلاف رشتههای مهندسی که با اتفاقات علمی کار دارند در رشتههای علوم پایه از جمله فیزیک به چگونگی پیشآمدهای علمی توجه میکنند و در واقع به دنبال یافتن دلایل و چرایی هر پدیده یا اتفاق هستند و به همین دلیل بچههایی که مستعد، باهوش و کنجکاو هستند، میتوانند در این رشته موفق گردند.
اما متاسفانه چون در دبیرستان فیزیک بخوبی آموزش داده نمیشود و دانشآموزان تنها به حفظ فرمولها میپردازند، نمیتوانند بین آنچه خواندهاند و آنچه در دنیای خارج وجود دارد، ارتباط برقرار کنند و در نتیجه کنجکاوی آنها تحریک نمیشود و تعداد اندکی از دانشآموزان با استعداد به رشته فیزیک علاقهمند شده و این رشته را انتخاب میکنند.»
مهم این است که دانشجوی فیزیک از آنچه در اطرافش اتفاق میافتد به راحتی نگذرد.
وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر:
امروزه اگر ما به فکر پیشرفت و ساخت وسایل صنایع مختلف کشورمان از نظامی گرفته تا پزشکی نباشیم باید این صنایع را به صورت آماده از کشورهای دیگر بخریم که این کار احتیاج به سرمایهای گزاف دارد و باعث وابستگی کشور ما به کشورهای صنعتی میگردد»
دکتر رهبر نیز در همین زمینه میگوید: «ما در ایران صنایع چندانی نداریم و صنایع موجود نیز بیشتر مونتاژ بوده و ابتکاری نیست اما اگر روزی بخواهیم صنایع پیشرفتهای داشته باشیم باید خواص مواد را بدانیم تا متوجه شویم که چطور میتوان از آنها استفاده بهتری بکنیم و وضعیت آن را بهبود ببخشیم و چنین پیشرفتی تنها با توسعه و پیشرفت علم فیزیک امکانپذیر است چرا که متخصصان فیزیک میتوانند موجب بهبود کیفیت محصولات گشته و یا وسایل جدید طراحی بکند. یعنی ما به جای این که مواد خام خود را خیلی ارزان صادر کنیم به یاری دانش فیزیک آنها را به محصولات ساخته تبدیل بکنیم چرا که این محصولات ارزش افزوده بسیار زیادی دارد.
کار ی کشور پیشرفتهای مثل ژاپن انجام داد. چون این کشور به یاری صنایع نیمهرسانا، ترانزیستور و الکترونیک پیشرفت کرده است،صنایعی که علم زیربنایی آنها فیزیک میباشد.»
نکات تکمیلی :
دکتر هادی دویلو استاد مهندسی هستهای دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر میگوید: «بیشتر واحدهای درسی دانشجویان گرایشهای مختلف رشته فیزیک، در دوره لیسانس مشترک چرا که دانشجویان فیزیک تنها در سال آخر تحصیلی اقدام به انتخاب گرایش خود میکنند و هر گرایش نیز تنها 9 واحد تخصصی یعنی سه درس تدریس میشود و به همین دلیل نمیتوان بین یک لیسانس گرایش فیزیک حالت جامد یا هستهای و یا سایر گرایشهای تفاوتی قائل شد یعنی یک لیسانس فیزیک در هیچیک از گرایشها متخصص نمیشود».
دکتر عراقی استاد فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر همین امر میگوید: «هر دانشجوی فیزیک در دوره کارشناسی باید 130 واحد بگذراند که دروس تخصصی هر یک از گرایشها فقط 9 واحد از این 130 واحد است و بدون شک 9 واحد نمیتواند تغییری در دیدگاه دانشجویان ایجاد کند و هر دانشجو فقط شناختی جزئی نسبت به گرایش مورد نظر خود پیدا میکند. تازه، گاه همین 9 واحد نیز به گونهای مشترک اما در دروسی مختلف در هر یک از گرایشها تدریس میشود یعنی کتابها یا واحدهای درسی هر گرایش، متفاوت است اما در کل همه به اطلاعات یکسانی دست پیدا میکنند. در نتیجه یک لیسانسه فیزیک، یک کارشناس فیزیک به معنای عام آن است و کارشناس یا متخصص در یکی از گرایشهای فوق به شمار نمیآید.
انری ذخیره شده در اجسام را انرژی شیمیایی می نامند. انرژی ذخیره شده در اجسامی که درارتفاع بالایی قرار دارند ، انرژی گرانشی نامیده می شود. انرژی ذخیره شده در اجسام کشسان را انرژی کشسانی می نامند.
انرژی پتانسیل
انرژی شیمیایی ، گرانشی وکشسانی می توانند توسط اجسام ذخیره شوند، این انرژیها که قابلیت انجام کار را دارند، انرژی پتانسیل نامیده می شوند.
انرژی جنبشی
انرژی یک جسم متحرک را انرژی جنبشی می نامند. انرژیهای ذخیره شده می توانند موجب حرکت اجسام شوند.
انواع دیگر انرژی
گرما، نور وصوت از انواع دیگر انرژی هستند که از جایی به جای دیگر منتقل می شوند. گرما انرژی را از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل می کند. نور انرژی را از لا مپها یا خورشید به نقاط دورتر منتقل می کند. صوت انرژی را از ارتعاشات یک جسم صدادار به نقاط دورتر منتقل می کند. انرژی الکتریکی نوع دیگری از انرژی است که می تواند به راحتی منتقل شود.
تبدیلات بیشتر انرژی
انرژی می تواند به راحتی به نوع دیگر تبدیل می شود. انرژی ذخیره شده می تواند آزاد شده و به انرژیهایی تبدیل شود که برای ما کار مفید انجام دهند. در تبدیل انرژیها همیشه مقداری انرژی به صورت انرژی گرمایی به هدر می رود. منشأ انرژی کجاست ؟
1 - منبع انرژی روزانه …
بخش اعظم انرژی روزانة مورد مصرف ما توسط نور خورشید تأمین می شود. این انرژی باید به انواع دیگری از انرژی تبدیل شود تا بتوان از آن استفاده کرد.
فوتوسنتز ــ گیاهان سبز انرژی نور خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند.
فوتوسل ــ فوتوسل وسیله ای است که انرژی نوری را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
2 - منابع انرژی فسیلی ...
نفت، زغال سنگ و گازهای طبیعی قسمت عمده ای از انرژی مورد نیاز ما را به صورت انرژی شیمیایی ذخیره شده تأمین می کنند.
3 - چند منبع انرژی دیگر ...
مواد رادیو اکتیو (پرتوزا) ، به خصوص اورانیوم، منابعی از انرژی هستند که می توانند به گرما و الکتریسیته تبدیل شوند.
هستة مذاب زمین مقدار زیادی انرژی گرمایی دارد و گاهی گرمای ن به سطح زمین نیز می رسد.
4 - انرژی حاصل از خورشید و ماه ...
از جزر و مد دریاها که توسط حرکت خورشید و ماه ایجاد می شوند، می توان برای چرخاندن توربینها و تولید الکتریسیته استفاده کرد.
پایستگی انرژی (بقای انرژی )
ماشـین کـوکی کوچـکی را در نـظر بـگیرید که فنـرش را کوک مـی کنیم و شتاب می گیـرد. انرژی کشسانی فنـر به انرژی جنـبشی و گرمـایی (که کمی ماشین را گرم می کند )تبدیل می شود. مجموع انرژی جنبشی و گرمایی ایجاد شده با مقدار انرژی کشسانی فنر (که آزاد می شود ) برابر است.
یکای اندازه گیری انواع انرژی ژول (J) است. اگر فنر 20 ژول انرژی کشسانی را از دست بدهد، این 20 ژول انرژی باید بهصورت گرمایی و جنبشی ظاهر شود. بنابراین انرژی از بین نمی رود بلکه از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. این اصل را که انرژی از بین نمی رود وتولید نیز نمی شود، بلکه از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود، « اصل بقای انرژی یا پایستگی انرژی » می نامند.
انتقال انرژی
کار ...
وقتی جسمی جا به جا می شود. در این حالت ، می گوییم که کار انجام داده ایم. درحین انجام کار، انرژی منتقل می شود.
مقدار کار انجام شده را با را بطة زیر می توان بدست آورد :
تغییر مسافت درجهت اعمال نیرو × نیرو = کار انجام شده
غلبه بر نیری گرانش ...
برای انکه جسمی را از روی زمین برداریم باید کار انجام بدهیم. یعنی برای غلبه بر کشش گرانشی باید نیرویی مصرف کنیم و جسم را بالا ببریم.
توان
یک شخص یا یک موتور قوی می تواند کار را سریعتر انجام بدهد. توان ( یا قدرت ) به عنوان کار انجام شده در ثانیه تعریف می شود و مقدار آن را می توان از معادلة زیرحساب کرد :
P =W/t یا زمان لازم برای انجام کار / کار انجام شده =توان
مثال : اگر شخصی برای بلند کردن یک وزنه ، 800ژول کار را در مدت 10 ثانیه انجام دهد، می گوییم که توان بازوهای او برابر است با : وات 80 = ثانیه / ژول 80 =10 /800 . 0وات به جای ثانیه / ژول به کار می رود ).
انرژی نوری
نور حامل انرژی است ...
اجسامی که از خود نور گسیل میکنند را اجسام نورانی ( منیر) می نامند. اما اغلب اجسام نورانی نیستند و نمی توانند از خود نور گسیل کنند. این نوع اجسام را غیر نورانی ( مستنیر ) می نامند. ما اجسام غیر نورانی را به دلیل بازتابانیدن نور می توانیم ببینیم.
نوری که اجسام نورانـی گسیل مـی کنند، با سرعت خیلی زیـادی ( Km/s 300000 ) از آنـها دور می شـود و انـرژی را مـانند موج الکترومغـناطیسی با خود مـنتقل می کند. برخی از مواد می توانند انرژی نوری را به انواع دیگر تبدیل کنند. در فیلمهای عکاسی برای ثبت تصویر از انرژی نوری استفاده می شود.
ذره بین ...
یک عدسی می تواند تصویرهای متفاوتی را تشکیل بدهد. اگر یک عدسی را نزدیک چشم خود بگیرید و آن را روی شست خود کانونی کنید ( تنظیم کنید )، تصویر شست خود را به صورت مستقیم و بزرگتر خواهید دید. این نوع تصویر را نمی توان بر روی یک پرده نمایش داد وآن را تصویر مجازی می نامند.
تصاویر در آینه...
اگر در مقـابل یـک آینه بـایستید وچـشم چپ خـود را ببندید، خواهیـد دید که تصـویر شما چشم راسـت خود را می بندد. بنـابراین، چـهرهای که شمـا از خودتـان در آینه می بینید با چـهره ای که دیـگران از شما مـی بینند ، تفاوت دارد .زیـرا سمـت راست شما در آیـنه، می شود، می گویند تصویر در آینه دارای وارونی جانبی است.
منبع :www.schoolnet.ir
در معرفی علم فیزیک دکتر پروین استاد فیزیک دانشگاه امیرکبیر میگوید: «فیزیک علم زندگی و اصلا علم حیات است» . و یا دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران معتقد است هر چیزی که در اطراف خویش میبینیم به فیزیک ربط پیدا میکند. همچنین پاسخ به بسیاری از سوالهایی را که همیشه ذهن بشر به آن مشغول بوده است به وسیله علم فیزیک میتوان داد. مثل این که دنیا چگونه بوجود آمده است؟ از چه تشکیل شده و کوچکترین جزء آن چیست؟
در کل میتوان گفت که جهان در بزرگترین مقیاس تا ریزترین مقیاس در ارتباط با علم فیزیک میباشد.
یکی دیگر از استادان دانشگاه نیز فیزیک را دانش کشف و استفاده عملی از قوانین و روابط حاکم بر پدیدههای طبیعی مینامد که مبنای این دانش بر تجربه و آزمایش استوار است.
ماهیت
رشته فیزیک در حد لیسانس عبارت است از فیزیک دبیرستانی به اضافه فیزیک قرن بیستم . از سوی دیگر میتوان گفت که فیزیک در حد لیسانس مفاهیم فیزیکی دبیرستانی را عمیقتر کرده و طرز برخورد با مسائل فیزیکی را آموزش میدهد».
دکتر پروین نیز میگوید: «فیزیک دانشگاهی بر پایه کتاب فیزیک هالیدی و برخی کتب دیگر که به زمینههای فیزیک مدرن میپردازد، قرار گرفته است یعنی به نظر من اگر کسی مطالبی را که در فیزیک هالیدی نوشته شده است به درستی بفهمد باید به او لیسانس فیزیکش را بدهند».
گرایش های مقطع لیسانس
رشته فیزیک در دوره کارشناسی دارای 5 گرایش اتمی مولکولی، هستهای ، حالت جامد، هواشناسی و نجوم است (البته فیزیک دارای گرایش دبیری نیز هست که ما در اینجا به بررسی آن نمیپردازیم چرا که گرایش دبیری به عنوان یک گرایش تخصصی در علم فیزیک مطرح نمیباشد) که تعداد واحدهای تخصصی هر یک از این گرایشها در دوره کارشناسی بسیار محدود است و به همین دلیل گرایشهای فوق در این دوره تفاوت محسوسی با یکدیگر ندارند.
برای اطلاع هرچه بیشتر به معرفی اجمالی هر یک از گرایشهای این دوره میپردازیم.
گرایش اتمی - مولکولی
فیزیک اتمی- مولکولی که مربوط به فیزیک جدید است از زمانی متولد شد که دانشمندان متوجه شدند کوچکترین جزء در طبیعت اتم نیست بلکه اتم از اجزای کوچکتری به نام الکترونها و هسته تشکیل شده است. یعنی اتم از هستهای تشکیل شده است که الکترونهایی در اطراف آن میگردند.
دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران در ادامه سخنان خویش میگوید: «در این میان فیزیک اتمی به بررسی نقل و انتقالهای الکترونهای اطراف هسته میپردازد و خواص آنها را مورد بررسی قرار میدهد. یعنی ما در فیزیک اتمی کاری به این نداریم که هسته از چه تشکیل شده است بلکه هسته برایمان مرکزی با بار مثبت است و بیشتر توجه ما جلب الکترونهای اطراف هسته میشود».
دکتر هوشنگ روحانیزاده استاد فیزیک دانشگاه تهران نیز در معرفی فیزیک اتمی میگوید: «اگر ما بپذیریم که در کل، علم فیزیک به دو بخش دنیای بزرگ و دنیای کوچک تقسیم میشود. دنیای بزرگ فیزیک ، مربوط به دنیای روزمره است و در آن حرکت اتومبیلها، موشک، ماهواره و در کل تمام حرکاتی که میبینیم مورد بررسی قرار میگیرد، فیزیک اتمی به دنیای بینهایت کوچکها برمیگردد چرا که ما در فیزیکاتمی به بررسی ساختار ذرهای به نام اتم میپردازیم و این که اتم چگونه تشکیل شده و چه ویژگیهایی دارد؟»
گرایش فیزیک هستهای
دکتر رهبر در معرفی فیزیک هستهای میگوید: «در فیزیک هستهای، خود هسته، مورد مطالعه قرار میگیرد یعنی متخصصان و دانشمندان بررسی میکنند که هسته از چه تشکیل شده و چه نیروهایی بین اجزای هسته حکمفرما است و در نتیجه واکنشهای انجام شده، چقدر انرژی آزاد میگردد؟»
دکتر دویلو نیز در معرفی این گرایش میگوید: «انرژی هستهای و رادیوایزوتوپها مسائلی هستندکه در فیزیک هستهای مورد بررسی قرار میگیرد».
فیزیک حالت جامد
گرایش حالت جامد مربوط به سیستمهای بس ذرهای مخصوصا جامدات است.
سامان مقیمی عراقی در ادامه میگوید: «ابتداییترین کار در این گرایش بررسی بلورهای جامدات و خواص اپتیکی ، مکانیکی، الکتریکی و صوتی امواجی است که در آن منتشر میشود که این بررسی منجر به پدیدههای مختلفی مثل ابر رسانایی، نیم رسانایی و یا پخش و انتقال گرما میگردد.»
دکتر پروین نیز میگوید: «مطالعه دانش مربوط به کریستالها و ویژگیهای فیزیکی آنها به گرایش حالت جامد بر میگردد.»
گرایش هواشناسی
دو گرایش نجوم و هواشناسی بسیار محدودتر از سه گرایش اتمی – مولکولی، هستهای و حالت جامد ارائه میشود. برای مثال در سال تحصیل 79-78 گرایش هواشناسی تنها در دانشگاه هرمزگان ارائه شده و گرایش نجوم اصلا ارائه نشده است.
اما در معرفی این گرایش سامان مقیمی عراقی میگوید:
«گرایش هواشناسی ، اطلاعات پایهای و متنوعی درباره انواع پدیدههای جوی و برخورد علمی با آنها ارائه میدهد و همچنین با مطالعه دینامیک وضعیت هوا میتوان بررسی کرد که شرایط هوا چگونه تغییر کرده و چه پارامترهایی برای ایجاد این تغییر لازم است؟»
گرایش نجوم
سه بخش اصلی این گرایش را نجوم رصدی، اخترشناسی و کیهانشناسی تشکیل میدهد.
سامان مقیمی عراقی در ادامه میگوید: «در بخش نجوم که جنبه مشاهداتی دارد، پدیدههای مختلف نجومی را رصد و ثبت کرده و سپس از آنها عکس گرفته و طیف آنها را میسنجد.
در اخترشناسی که جنبه نظری دارد وضعیت ستارگان مورد مطالعه قرار میگیرد یعنی بررسی میشود که هر ستاره در چه مرحلهای قرار دارد و چه اتفاقاتی برایش رخ میدهد؟
بخش کیهانشناسی نیز با این که زیاد جنبه نجومی ندارد اما به هرحال پیشرفتش را مدیون علم نجوم است. به این معنی که مدلهای مختلف کیهانشناسی باید با دادههای رصدی مطابقت کند.» گفتنی است که این کیهانشناسی به صورت کلاسیک به چگونگی ایجاد جهان و تشکیل ساختارهای کهکشانی مانند خوشهها و ابر خوشهها میپردازد.
آینده شغلی، بازار کار، درآمد
امروزه اگر کشوری بخواهد پیشرفت کند باید پژوهش کند و چیزهای جدیدی بسازد. اگر بخواهد پژوهش کند باید به آزمایشگاهها برود و اگر بخواهد در آزمایشگاهها کار کند، احتیاج به تیم علمی دارد و در یک تیم علمی نیز همیشه متخصصان شاخههای مختلف فیزیک حضور دارند چون هر کاری که بخواهیم انجام بدهیم باید بنیان فیزیکی داشته باشد.
دکتر پروین در ادامه می گوید: «برای مثال اگر بخواهیم یک دستگاه الکتریکی بسازیم اول باید بدانیم چه قوانین فیزیکی بر آن حاکم است و بعد از شناخت آن قوانین، میتوان دستگاه مورد نظر را با استفاده از فن و هنر ساخت.»
«اگر کسی فیزیک را خوب خوانده باشد در سازمانهای مختلف کشور از قبیل صداوسیما، برنامه و بودجه، مخابرات و همچنین در صنایع مختلف مفید واقع شده و موفق میگردد. چون دانشجویان فیزیک مطلب مختلفی از قبیل الکتریسیته و مکانیک میخوانند و در زمینههای مختلف دید وسیعی پیدا میکنند.»
آقای صحبتزاده دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه شهید بهشتی در مورد موقعیتهای شغلی فارغالتحصیلان فیزیک میگوید: «فارغالتحصیلان این رشته در حد کارشناسی میتوانند در صنعت مخابرات و ارتباطات ، نیروگاههای هستهای، مراکز تولید قطعات غیرهادی و سلولهای خورشیدی، صنایع تولید و نگهداری لیزر در صنعت، پزشکی و نظامی و سازمان انرژی اتمی فعالیت کنند.»
داریوش شیرازی فارغالتحصیل این رشته نیز میگوید: «اگر کسی به امید به دست آوردن یک موقعیت شغلی مناسب، واردرشته فیزیک بشود، باید بداند که در انتها فقط یک مدرک لیسانس به دست خواهد آورد. برای این که رشتههای علوم پایه و از جمله فیزیک در جامعه ما موقعیت کاری مناسبی ندارند و در نهایت اگر شانس داشته باشند جذب کلاسهای تقویتی و خصوصی میشوند.»
البته این در مورد دانشجویانی صدق میکند که رشته فیزیک انتخاب چهل یا سی به بعد آنها بوده است و در واقع به امید این که فقط در دانشگاه پذیرفته شوند این رشته را انتخاب کردهاند و گرنه دانشجویانی که با علاقه و دقت و تامل بسیار این رشته را انتخاب کردهاند حتی به صورت خصوصی نیز در این رشته فعالیت میکند. برای مثال یکی از فارغالتحصیلان این رشته کارگاهی برای ساخت وسایل اپتیکی دایر کرده است و یا تعدادی از فارغالتحصیلان با شرکت ایران خودرو برای بعضی از پروژههای این شرکت قرارداد بستهاند چون دانشجویان این رشته یاد میگیرند با مسائلی که در پیش رویشان قرار میگیرد براحتی برخورد کرده و مدل سادهای برای حل مسائل ارائه بدهند.
توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه
اسماعیلیان دانشجوی دکتری فیزیک هستهای دانشگاه شهید بهشتی میگوید: «فیزیک منهای ریاضی یعنی صفر به همین دلیل دانشجویان این رشته باید از نظر ریاضیات در سطح بسیار بالایی باشند.» سامان مقیمی عراقی نیز معتقد است که دانشجوی این رشته باید به فیزیک علاقهمند باشد به این معنی که از آنچه یاد گرفته است بتواند در زندگی روزمره خویش استفاده کند.
برای مثال با توجه به معلومات فیزیک دبیرستانی خود بررسی کند که آبی که از شیر آب میریزد چرا به تدریج باریک میشود و سطح مقطع آن در این هنگام به چه حدی میرسد؟
بیشک عواملی که باعث شد نیوتن با افتادن سیب پی به قانون جاذبه ببرد، کنجکاوی مفرط، صبر و بردباری، مطالعه و آزمایشهای مستمر و قدرت تحلیلی همراه با تفکر فراوان بود که با مشاهده پدیدههای تکراری و عادی زندگی روزمره قوانینی را کشف کرد.
دکتر منیژه رهبر در این باره میگوید: «برخلاف رشتههای مهندسی که با اتفاقات علمی کار دارند در رشتههای علوم پایه از جمله فیزیک به چگونگی پیشآمدهای علمی توجه میکنند و در واقع به دنبال یافتن دلایل و چرایی هر پدیده یا اتفاق هستند و به همین دلیل بچههایی که مستعد، باهوش و کنجکاو هستند، میتوانند در این رشته موفق گردند. اما متاسفانه چون در دبیرستان فیزیک بخوبی آموزش داده نمیشود و دانشآموزان تنها به حفظ فرمولها میپردازند، نمیتوانند بین آنچه خواندهاند و آنچه در دنیای خارج وجود دارد، ارتباط برقرار کنند و در نتیجه کنجکاوی آنها تحریک نمیشود و تعداد اندکی از دانشآموزان با استعداد به رشته فیزیک علاقهمند شده و این رشته را انتخاب میکنند.» مهم این است که دانشجوی فیزیک از آنچه در اطرافش اتفاق میافتد به راحتی نگذرد
وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر:
امروزه اگر ما به فکر پیشرفت و ساخت وسایل صنایع مختلف کشورمان از نظامی گرفته تا پزشکی نباشیم باید این صنایع را به صورت آماده از کشورهای دیگر بخریم که این کار احتیاج به سرمایهای گزاف دارد و باعث وابستگی کشور ما به کشورهای صنعتی میگردد
دکتر رهبر نیز در همین زمینه میگوید: «ما در ایران صنایع چندانی نداریم و صنایع موجود نیز بیشتر مونتاژ بوده و ابتکاری نیست اما اگر روزی بخواهیم صنایع پیشرفتهای داشته باشیم باید خواص مواد را بدانیم تا متوجه شویم که چطور میتوان از آنها استفاده بهتری بکنیم و وضعیت آن را بهبود ببخشیم و چنین پیشرفتی تنها با توسعه و پیشرفت علم فیزیک امکانپذیر است چرا که متخصصان فیزیک میتوانند موجب بهبود کیفیت محصولات گشته و یا وسایل جدید طراحی بکند. یعنی ما به جای این که مواد خام خود را خیلی ارزان صادر کنیم به یاری دانش فیزیک آنها را به محصولات ساخته تبدیل بکنیم چرا که این محصولات ارزش افزوده بسیار زیادی دارد.
کار ی کشور پیشرفتهای مثل ژاپن انجام داد. چون این کشور به یاری صنایع نیمهرسانا، ترانزیستور و الکترونیک پیشرفت کرده است،صنایعی که علم زیربنایی آنها فیزیک میباشد.»
نکات تکمیلی
دکتر هادی دویلو استاد مهندسی هستهای دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر میگوید: «بیشتر واحدهای درسی دانشجویان گرایشهای مختلف رشته فیزیک، در دوره لیسانس مشترک چرا که دانشجویان فیزیک تنها در سال آخر تحصیلی اقدام به انتخاب گرایش خود میکنند و هر گرایش نیز تنها 9 واحد تخصصی یعنی سه درس تدریس میشود و به همین دلیل نمیتوان بین یک لیسانس گرایش فیزیک حالت جامد یا هستهای و یا سایر گرایشهای تفاوتی قائل شد یعنی یک لیسانس فیزیک در هیچیک از گرایشها متخصص نمیشود».
دکتر عراقی استاد فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر همین امر میگوید: «هر دانشجوی فیزیک در دوره کارشناسی باید 130 واحد بگذراند که دروس تخصصی هر یک از گرایشها فقط 9 واحد از این 130 واحد است و بدون شک 9 واحد نمیتواند تغییری در دیدگاه دانشجویان ایجاد کند و هر دانشجو فقط شناختی جزئی نسبت به گرایش مورد نظر خود پیدا میکند. تازه، گاه همین 9 واحد نیز به گونهای مشترک اما در دروسی مختلف در هر یک از گرایشها تدریس میشود یعنی کتابها یا واحدهای درسی هر گرایش، متفاوت است اما در کل همه به اطلاعات یکسانی دست پیدا میکنند. در نتیجه یک لیسانسه فیزیک، یک کارشناس فیزیک به معنای عام آن است و کارشناس یا متخصص در یکی از گرایشهای فوق به شمار نمیآید.»