1-1- چرخش اپتیکی و دوفامی دایروی

به پدیده چرخش صفحه قطبش نور قطبیده تخت در اثر عبور از محیط، فعالیت اپتیکی گفته می شود. هرگاه یک باریکه نور قطبیده خطی از یک محیط فعال اپتیکی مطابق شکل زیر عبور کند، صفحه قطبش نور آشکار شده با زاویه ای متناسب با طول مسیر نور چرخش می یابد [8].

فعالیت اپتیکی بلور کوارتز برای اولین بار توسط آراگو[1] (1811) مشاهده گردید. آزمایش های پیرو توسط بیو[2] (1812) انجام شد که دو اثر متمایز را کشف کرد: 1- چرخش اپتیکی، که چرخش سطح قطبش باریکه نور قطبیده خطی است. 2- پاشندگی چرخش اپتیکی، که چرخش نابرابر صفحه قطبش طول موج های متفاوت نور است.

از جدول بالا واضح است که میزان فعالیت اپتیکی کوارتز برحسب طول موج تغییر می کند. به این تغییر توان چرخشی برحسب طول موج، پاشندگی چرخشی گفته می شود [8].

منشا فعالیت اپتیکی طبیعی، ساختار بلوری یا ساختار مولکولی کایرال می باشد. اگر ساختار غیرمنطبق با تصویر آینه ای خود باشد فعالیت اپتیکی ممکن است رخ دهد [7].

در حوزه الکترومغناطیس کلاسیک، فعالیت اپتیکی را می توان براساس مدل ساده و زیبای فرنل توضیح داد. کافی است فرض کنیم که سرعت انتشار نور قطبیده دایروی راست، متفاوت با سرعت انتشار نور قطبیده دایروی چپ در محیط است [8]. برای بیان این موضوع، 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  استفاده از بردار جونز مناسب است. فرض می کنیم که  و  به ترتیب ضریب شکست محیط برای نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد با فرکانس  را نشان دهند.  و  می گیریم. بردار جونز موجهای راستگرد و چپگرد عبارتند از.

با فرض اینکه باریکه نور فرودی قطبیده خطی و قطبش اولیه در راستای افقی است، می توان بردار جونز اولیه را برحسب دو بردار جونز بالا نوشت.

2-1- چرخش فارادی

هرگاه یک دی الکتریک ایزوتروپیک در میدان مغناطیسی قرار داده شود و یک باریکه نور قطبیده خطی از آن در راستای میدان عبور داده شود، آنگاه شاهد چرخش صفحه قطبش نور خواهیم بود. به عبارت دیگر حضور میدان سبب فعالیت اپتیکی ماده می شود [8]. این پدیده در سال 1845 توسط مایکل فارادی[1] کشف گردید.  میزان چرخش صفحه قطبش نور متناسب با اندازه میدان مغناطیسی  و طول مسیر حرکت نور در محیط  است، یعنی.

در حوزه فیزیک کلاسیک به منظور شرح اثر فارادی، می بایست معادله حرکت الکترون های مقید در حضور میدان مغناطیسی خارجی  و میدان الکتریکی نوسانی  نور را بررسی کرد. معادله دیفرانسیل حرکت الکترون عبارت است از:

در این معادله  مکان الکترون از نقطه تعادل آن،  ثابت فنر معادل،  جرم الکترون و  بار الکترون می باشد. به منظور ساده سازی محاسبات از نیروی کوچک حاصل از میدان مغناطیسی نور و نیز اثرات میرایی صرف نظر شده است. با فرض اینکه میدان  بستگی زمانی  دارد،  نیز دارای بستگی زمانی هارمونیک مشابه است. پس می توان نوشت:

قطبش محیط  است. در اینجا  تعداد الکترون در واحد حجم محیط می باشد. بنابراین رابطه (1-12) را می توان بصورت زیر بازنویسی نمود:

[1] Verdet

[1] Michael Faraday

یکی از مشکلات موجود در پرورش ماهیان، پرورش مراحل اولیه یا نوزادی آن ها است که دارای رشد بطئی همراه با تلفات بالا می باشد (Girri et al., 2002). در پرورش لارو آبزیان اصلی ترین مسئله، تامین غذایی مناسب با كیفیت بالاست كه به راحتی توسط لارو آن ها پذیرفته و هضم شود (Kim et al., 1996). منابع عمده انرژی متابولیک در طول مراحل جنینی و لاروی قبل از تغذیه فعال در ماهیان، چربی ها و اسیدهای آمینه می باشند. در زمان تخم گشایی، لارو دارای کیسه زرده، مقادیر بالایی از این منابع انرژی را دارد اما میزان آن ها در طول مرحله تغذیه درونی کاهش می یابند (Evans et al., 2000)، بنابراین لارو با تغذیه آغازین، به غذای زنده ای نیاز دارد که به اندازه کافی این منابع انرژی را دارا باشد.

به دلیل متناسب نبودن اندازه دهان لارو بسیاری از ماهیان دریایی و برخی از ماهیان آب شیرین با ذرات غذای مصنوعی و عدم تامین نیازهای غذایی لاروها توسط این نوع مواد غذایی، استفاده از آنها در مراحل اولیه لارو آبزیان امکان پذیر نمی باشد در حالی که استفاده از غذای زنده در پرورش لارو آبزیان مختلف با رژیم غذای طبیعی آن ها همخوانی دارد و بیشتر قابل پذیرش و استفاده است (آق، 1381). پرورش موفقیت آمیز آبزیان به قابلیت دسترسی به غذای مناسب بستگی دارد تا بتواند رشد و خصوصاً سلامتی را در مراحل نوزادی و لاروی تضمین نماید.

با وجود میزان بالای پروتئین و چربی، نتایج تحقیقات انجام شده بیانگر این موضوع می باشد كه اكثر گونه های آرتمیا از جمله آرتمیا اورمیانا 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  (Artemia urmiana) دارای مقادیر اندكی از اسیدهای چرب غیر اشباع بلند زنجیر سری امگا 3 به خصوص اسید ایكوزاپنتانوئیك بوده و فاقد اسید چرب دوكوزاهگزانوئیك هستند (Watanabe, 1993). لذا غنی سازی ناپلیوس آرتمیا جهت بالا بردن ارزش غذایی آن امری ضروری است.

مطالعات نشان داده اند که اسیدهای چرب ضروری (EFA) از قبیل دکوزاهگزانوئیک اسید ( DHA ،3-n22:6)، ایکوزاپنتانوئیک اسید ( EPA،3-n20:5) و آراشیدونیک اسید ( ARA،6-n20:4) در تغذیه لارو ماهیان اهمیت زیادی دارند (Takeuchi.,1997; McEvoy et al., 1998; Sargent et al., 1999; Estevez et al., 1999). این اسیدهای چرب جزء فسفولیپیدها هستند که ساختار حساسی دارند و از اجزای فیزیولوژیکی غشای سلول های اکثر بافت ها به شمار می روند. با این وجود، معمولاً در مراحل اولیه تغذیه لاروی از غذای زنده از قبیل روتیفر و آرتمیا استفاده می شود که به طور طبیعی از لحاظ این اسیدهای چرب فقیر هستند. بنابراین، غنی سازی غذاهای زنده با چربی های غنی از اسیدهای چرب ضروری، برای رشد بهتر و بقا در طول دوره دگردیسی ضروری می باشد (Rainuzzo et al., 1997).

طبق مطالعات صورت گرفته روی غنی سازی آرتمیا با اسیدهای چرب و روغن ها، اختلاف در میزان اسیدهای چرب EPA و DHA در آرتمیای غنی شده، تفاوت میزان این اسیدهای چرب را در منابع محیط غنی سازی از لحاظ کمی و کیفی (مثلاً روغن ماهی یا جلبک) نشان می دهد.

بشر در مواجهه با محیط­زیست که بقای وی به طور اجتناب­ناپذیری بدان وابسته است. شیوه معقولی را اتخاذ ننموده و به جای جامع­نگری، مال­اندیشی و برنامه­ریزی جهت بهره­وری دیرپا از محیط پیرامونش به بهره­گیری آنی و منفعت­جویی فوری و گذرا دلخوش داشته است (وهاب­زاده، 1372).

امروزه یکی از ارکان اقدامات حفاظتی از منابع طبیعی در مقابل اثرات زیانبار ناشی از پساب­ها، دودکش­ها و سروصدای ناشی از صنایع پتروشیمی، تجزیه و تحلیل اثرات آلودگی­ها بر جوامع­زیستی بویژه عناصری که از بیشترین حساسیت و آسیب­پذیری نسبت به آلودگی­های صنایع برخوردارند، می­باشند.

خلیج­فارس دریای نیمه­بسته­ای با 40 هزار کیلومتر مربع وسعت که دارای تنوع محیط­زیستی کم نظیر است و بین 400 تا 450 گونه ماهی در آن زندگی می­کنند. خلیج­فارس در منطقه­ای گرمسیری و خشک واقع شده که بدلیل وضعیت اکولوژیکی و محیطی ویژه، از دامنه تحمل آبزیان موجود در آن نسبت به تغییرات محیطی کاسته شده ­است و ورود آلاینده­ها نیز آسیب بیشتری به این موجودات می­زند (صمدیار، 1384). 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  منطقه مورد مطالعه در ساحل خلیج­فارس در شهرستان ماهشهر واقع­شده و بدلیل استقرار واحدهای صنعتی پتروشیمی همانند یک گلوگاه استراتژیک در مناطق نفت و گاز ایران عمل کرده، دستیابی به منابع نفت و گاز، مواد اولیه و خوراک واحد­های صنعتی را بیش از پیش تسهیل می­نماید. مهمترین اکوسیستم­های آبی واقع در این منطقه خورها می­باشند. وجود مواد مغذی و شرایط مساعد دمایی در خورهای منطقه باعث فراوانی انواع گونه­های کفزی نظیر پرتاران، تانائیدها، کم­تاران و ماهیان شده­است. هم­چنین انواع پرندگان آبزی و کنار­آبزی که بسیاری از آن­ها بومی منطقه می­باشند و یا هرساله جهت زمستان­گذرانی از مناطق سردسیر به این منطقه مهاجرت می­کنند، حاکی از اهمیت اکولوژیکی خورهای اطراف منطقه مورد مطالعه می­باشد (نبوی، 1378).

در سال 1990، گروهی از کارشناسان علمی حفاظت از محیط­زیست دریایی آلودگی دریایی را به شرح زیر می­دانند: ( این تعریف تاکید بر آلودگی با منشا انسانی است نه آلودگی طبیعی) که اینگونه تعریف می­شود:

آلودگی دریایی شامل فعالیت­های مستقیم و غیرمستقیم انسان برهر نوع مواد یا انرژی به محیط­زیست دریایی است (شامل سواحل) که ممکن است اثر نامناسب داشته باشد و موجودات دریایی و سلامت انسان را به خطر اندازد و فعالیت­های دریایی نیز محدود و یا کاهش کیفیت و مطلوبیت آبهای دریایی را موجب شوند (Marcus, 2004). مواد شیمیایی یکی از مهمترین انواع آلاینده­های آب و نشأت گرفته از منابع طبیعی معدن، صنعتی (مانند شرکت­های پتروشیمی) و دیگر منابع آلودگی (منابع نقطه­ای و غیر نقطه­ای آلودگی) که شرکت­های پتروشیمی یکی از انواع آلودگی با منبع نقطه­ای هستند.

ارزیابی آثار توسعه بر محیط­زیست تکنیک مهمی است برای اطمینان یافتن از اینکه اثرات احتمالی پروژه­های توسعه در محیط­زیست کاملا مورد شناسایی و محاسبه قرار گرفته­اند (شریعت و منوری، 1375). اثرات تجمعی دارای سابقه­ای با حدود دو دهه می­باشد. مفاهیم این روش در کشور ما ایران نسبتا جدید بوده و توجه کافی به آن مبذول نشده­است.

اثرات تجمعی محیط­زیستی اثراتی افزودنی هستند که ممکن است در نتیجه فعالیتهای انسانی که بارها تکرار شده و در تمامی نقاط پراکنده شده­است به­وجود آمده باشند، فعالیتهای بسیار کوچک و مستقل که در اصل ناچیز شمرده می­شوند ممکن است گاهی اوقات به تغییرات محیطی برگشت­ناپذیر و حتی اساسی منجر شود .

از آن جا که یک آبخیز، سیستمی طبیعی است که عوامل بیرونی غیر طبیعی (انسانی، اجتماعی، اقتصادی، سیاسی) نیز در آن تأثیر می­گذارند، نحوه­ی برخورد و مدیریت این سیستم برای دستیابی به اهداف مورد نظر بسیار پیچیده و حساس است. از این رو تنظیم برنامه­ها و طرح­های دقیق بدون در نظر گرفتن عوامل اجتماعی و انسانی با موفقیت چندانی روبرو نخواهد شد.

امروزه، حفاظت آب و خاک اهمیت جهانی دارد. کوفی عنان دبیر اسبق سازمان ملل متحد بیان می­دارد که 3/1 زمین­های جهان تخریب یافته­اند 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  (رحیمی، 1389؛ به نقل از یونسدی[1]2005). در سطح بین­المللی، 92 درصد از خاک، به طور مستقیم یا غیرمستقیم توسط کشاورزی تخریب یافته است؛ 28 درصد توسط آزمایش­های کشاورزی، 35 درصد توسط چرای مفرط، و 29 درصد توسط قطع درختان جنگلی برای توسعه­ی اراضی کشاورزی جدید (رحیمی، 1389؛ به نقل از سیمونوس[2]1996).

فن­آوری­های حفاظت آب و خاک به راه­های مختلف به طور مؤثر با تخریب زمین مبارزه می­کند اما بیشتر زمین­های کشاورزی هنوز به­طور مؤثر مورد حفاظت قرار نگرفته­اند و حفاظت آب و خاک نیاز به گسترش بیشتری دارد. منافع پتانسیل اکوسیستم فرای کاهش فرسایش خاک و از دست دادن آب است. اینها شامل عملکرد هیدرولوژیکی آبخیز تضمین جریان پایه، کاهش سیلاب، و تصفیه­سازی منابع آب، و نیز ترسیب کربن و نگهداری از تنوع زیستی بر روی زمین و زیر­زمین می­باشند (لینیگر[3] و همکاران، 2008).

با افزایش سریع جمعیت جهان، میزان بهره­برداری انسان از زمین و طبیعت افزایش یافته و در نتیجه باعث تخریب هر چه بیشتر و سریع­تر زمین و طبیعت گردیده ­است که این یکی از معضلات بسیار مهم قرن بیست و یکم خصوصا در کشورهای جهان سوم و همچنین ایران می­باشد. به منظور تلاش برای پیشگیری از این روند، دولت­ها و سازمان­های بین­المللی مربوطه، اصول و روش­های مدیریت آبخیزداری را از دهه­ی 1960 تاکنون به­ کار ­گرفته­اند (لینیگر و همکاران، 2008).

سرمایه‌گذاری در اقدامات حفاظت آب و خاك، نیازمند بررسی دقیق و طراحی بر مبنای تجربیات ثبت شده و ارزیابی اثرات و منافع حاصل از اقدامات است. تلاش­های دسته­جمعی و منابع كافی برای كسب دانش و آموختن از موفقیت­های حفاظت آب و خاك امری لازم و ضروری است؛ لذا این سرمایه‌گذاری­ها ارزش بودجه­ی مصرف شده را بر مبنای اكولوژیك، اقتصادی و اجتماعی معین می­سازد. هر روزه در جهان کاربران اراضی و متخصصان حفاظت آب و خاک تحقیقات و آزمایش­های بسیاری در رابطه با مدیریت خاک، بهبود حاصلخیزی زمین و حفاظت منابع انجام می­دهند و به دانسته­های زیادی دست پیدا می­کنند که بسیاری از آن­ها دارای ارزش بالایی است اما متأسفانه به دلیل نداشتن یک روش استاندارد و یکنواخت ارزیابی نمی­توان نتایج حاصل پروژه­های مختلف را در نقاط مختلف با شرایط اکولوژیک متفاوت مقایسه نمود و بنابراین نتایج حاصل از اجرای این پروژه­ها در سطح محلی باقی­مانده و امکان استفاده از آن میسر نبوده در حالی­که ممکن است این پروژه­ی حفاظت آب و خاک یکی از انواع موفق حفاظت آب و خاک باشد.

اثر ترموالکتریک1 عبارت است از: تولید جریان الكتریكی دریک رسانا به سبب اختلاف دما بین دو نقطه در آن.  Thermoاز واژ­ه­ی یونانی thermos   به معنی گرما گرفته شده و electric صفت نسبی Electricity به  معنی برق است. ترموالکتریسیته، همانطور که از نام آن بر می‌آید، به پدیده‌هایی اشاره دارد که انرژی گرمایی والکتریسیته را شامل می­شود.

در سال 1821 دانشمندی به نام سیبک1 اولین گزارش مربوط به مشاهدات اثرات ترموالکتریکی را به فرهنگستان علوم  پروسیان2 ارائه کرد. وی با گرم کردن محل اتصال دو رسانای نامتجانس توانسته بود بین دو سر دیگر آنها یک اختلاف پتانسیل ایجاد کند. علی رغم اینک سیبک فهم کاملی از این آزمایشات نداشت و نمی توانست این اثرات را به خوبی توجیه کند، اما توانست اثرات ترموالکتریکی را در رساناهای مختلف دیگر مشاهده کند.

13 سال بعد، یک ساعت ساز فرانسوی به نام پلتیه3 نتایج کم و بیش مشابهی را ارائه کرد و دومین اثر ترموالکتریکی را کشف نمود. او نشان داد که هر گاه جریان الکتریکی از محل اتصال دو رسانای متفاوت عبور داده شود، بسته به جهت جریان، فرآیند جذب یا تولید گرما انجام می­شود. باید توجه داشت که این اثر کاملاً با اثر گرما مقاومتی ژول  تفاوت دارد. پلتیه هم همانند سیبک به طور کامل نتوانست ماهیت فیزیکی نتایج بدست امده را توضیح دهد،اما در سال 1838، لنز4 نشان داد که آب در محل اتصال بیسموت- آنتیموان می­توانست یخ ببندد و چنانچه جهت جریان عوض می­شد یخ تولید شده ذوب می­شد.

تامسون5 که بعداً به لرد کلوین معروف شد، متوجه شد که می­بایست بین اثر سیبک و اثر پلیته ارتباط وجود داشته باشد. او توانست این ارتباط را با استفاده از مباحث مربوط به ترمودینامیک مشخص و نتیجه­گیری کند که باید یک اثر سوم ترموالکتریکی (که امروزه به اثر تامسون معروف است) نیز موجود باشد. این اثر سوم ترموالکتریکی بدین معنی است که فرایند گرمایش یا سرمایش می­تواند در رسانای همگن اتفاق بیافتد، اگر یک جریان الکتریکی در جهت گرادیان دمایی در آن وجود داشته باشد.

علی رغم این واقعیت که اثرات ترموالکتریکی برای مدت زمان طولانی شناخته شده است اما استفاده عملی از این اثرها تنها در چند دهه 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  گذشته با ساخت ترموکوپل برای اندازه گیری دما و مجوعه­ای از ترموکوپل به نام ترموپایل برای آشکارسازی انرژی تابشی انجام شد. در هر دو وسیله فوق از اثر سیبک استفاده می­شود که در آن تولید الکتریسیته توسط گرما انجام می­شود. در ابتدا ترموکوپل­های ساخته شده دارای حساسیت بسیار پایین بودند اما امروزه با پیشرفت فن آوری ساخت مدار بهتر، حساسیت این ابزارها بسیار بالاست.

نظریه اساسی مربوط به تولید و فرایند سرد سازی اولین بار به طور رضایت بخشی توسط آلتن کرش1 مطرح شد. او نشان داد که برای مقاصد کاربردی مواد مورد استفاده می­بایست دارای ضریب ترموالکتریکی بالا باشند. ضمناً لازم بود که رسانندگی الکتریکی آنها نیز بالا باشد تا گرمای ژول کمینه باشد. ویژگی سوم این مواد آن است که باید دارای رسانندگی گرمایی پایینی باشند تا افت انتقال گرما در آنها کم باشد.به هر حال شناخت ویژگیهای مواد و کشف موادی که دارای خصوصیات بالا باشند خود مساله­ای پیچیده بود و محققان زیادی برای دستیابی به چنین موادی تحقیقات زیادی انجام دادند که نتیجه آن دستیابی به مواد نیمرسانا به جای رسانا، بود که اثرات ترموالکتریکی را به صورت بهتر در مقایسه با رساناها از خود نشان می­دهند. امروزه استفاده از چنین موادی امکان ساخت مدارها و سرد کننده­های ترموالکتریکی با راندمان بالا را ممکن ساخته است.

2-1- اثر سیبک

همان طور که قبلا اشاره شد، اثر سیبك توسط  توماس جان سیبك ( 1770-1831) دانشمند آلمانی در سال ۱۸۲۲ كشف شد.

 مطابق شكل (1-1) سیبك دو میله­ی مس و بیسموت را به هم متصل كرد و موازی با میله­ها عقربه­ی مغناطیسی را قرار داد تا بتواند آزادانه حول محور قائمی بچرخد.

هنگامی كه یك محل اتصال دو فلز به وسیله­ی شعله گرم می­شد، انحراف عقربه­ی مغناطیسی عبور جریان الکتریکی را در مدار نشان می­داد. سیبك این آزمایش را با فلزهای متفاوت تكراركرد و نتیجه گرفت كه هرگاه اتصا لهای دو فلز ناهمجنس در دماهای متفاوت قرار گیرند نیروی محرك الكتریكی (e.m.f) در مدار تولید می­شود[1].

پس اگر ماده‌ای که حاوی الکترونهای آزاد است در معرض جریان گرمایی قرار بگیرد به طوری که  اختلاف دمای T)∆) در دو طرف آن ایجاد شده، در این صورت با یک اختلاف پتانسیل مدار باز (V∆) روبرو خواهیم شد. برای یک جسم همگن و اختلاف دمای کوچک، رابطه میان اختلاف پتانسیل  (V∆) و اختلاف دما(T∆)، چنین است.

که در آن،S، ضریب ترمو الکتریک 1یا ضریب سیبک 2نامیده می‌شود. نام اخیر برای نیمرساناها متداول شده است. بدین ترتیب توان گرمایی بیان کننده بزرگی ولتاژ ترموالکتریکی ایجاد شده در مقابل اختلاف دمای موجود در ماده می باشد. یکای ضریب سیبک ولت بر کلوین (V/K) است، اما معمولا این ضریب بر حسب میکرو ولت بر کلوین بیان می­شود و مقادیری بر حسب صدها میکرو ولت بر کلوین، منفی و یا مثبت، نشان دهنده یک ماده ترموالکتریک خوب است. با استفاده از رابطه(1-1)،  می‌توان به معادله کلی‌تر زیر رسید[5].

1  Thermoelectric Coefficient

2  Seebeck  Coefficien

1  Seebeck

2  Prussian Accodemy Of Science

3  Peltier

4  Lenz

5  Thomson