فهرست مطالب

پژوهش های نوین فیزیک - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1399)

نشریه پژوهش های نوین فیزیک
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سکینه حسین ابادی*، زینب کریمی افوسی، فاطمه توکلی، نسترن مهاجری، امیرعلی مسعودی صفحات 1-12

    در این پژوهش به بررسی تاثیر نوفه توانی به دو صورت همبسته و غیر همبسته بر روی دو مدل رشد انباشت تصادفی و انباشت تصادفی با واهلش سطحی پرداخته شده است. در حالت های ساده این مدل ها با نوفه سفید، ذرات به طور تصادفی مکانی را برای انباشت انتخاب می کنند؛ ولی در این پژوهش،  این مدلها در حالت همبسته توانی که فاصله میان مکان های قابل انباشت از رابطه توانی δx=int[r^(-1/(2ρ))]تبعیت می کند و حالت غیر همبسته توانی که اندازه ذرات از توزیع P(l)~l^(-(μ+1)) تعیین می شوند، شبیه سازی می شوند. در روابط فوق r یک عدد تصادفی با توزیع یکنواخت در بازه ی (0, 1)،  ρ  شدت همبستگی  و μ نمای نوفه نامیده می شود.  نتایج نشان می دهند که مقیاس بندی مدلهای مذکور کاملا تغییر کرده و خواص چند فراکتالی در نوفه های توانی مشاهده می شود. نمای رشد سطح، برای مدل انباشت تصادفی همبسته  به ازای مقادیر مختلف شدت همبستگی ρ  مقداری ثابت و برابر باβ=0.5±0.02   بوده، در حالیکه مقدار این نما برای مدل رشد انباشت تصادفی با واهلش سطحی و نوفه همبسته، از β=0.25±0.02 برای ρ=0 (معادل با انباشت تصادفی با واهلش سطحی و نوفه سفید) به مقدارβ=0.5±0.02    به ازای ρ=1 افزایش یافته و ثابت می ماند. طبق بررسی های صورت گرفته، نوفه غیر همبسته توانی منجر به افزایش پله ای زبری در زمانهای مختلف رشد می شود.  تحلیل فراکتالی صورت گرفته توسط روش تحلیل نوسانات روند زدایی شده ی چند فراکتالی  (MFDFA) بیانگر رفتار چند فراکتالی سطوح زبر شبیه سازی شده می باشد.

    کلیدواژگان: مدل رشد انباشت تصادفی، مدل رشد انباشت تصادفی با واهلش سطحی، نوفه توانی، روش آنالیز چند فراکتال MFDFA
  • افضل رقوی* صفحات 13-26

    در این مقاله، از یک روش ماتریسی ردیابی سه بعدی پرتو برای مطالعه ی توزیع زاویه ای نور عبوری از یک تیغه ی شفاف با سطح ناهموار استفاده شده است. با استفاده از این روش، ضریب عبور و بازتاب برای سطحی با ناهمواری های چهاروجهی منشوری محاسبه گردیده است. با استفاده از نتایج بدست آمده اثر استفاده از این نوع سطوح در مقایسه با سطوح هموار برای درپوش های مورد استفاده در جمع کننده های خورشیدی بر حسب زاویه ی تابش نور و همچنین زاویه ی راس منشورها مورد بحث قرار گرفته و یک ساختار بهینه برای افزایش بازده جمع کننده های خورشیدی با جایگزینی درپوشهای مسطح متداول با درپوشهای منشوری پیشنهاد گردیده است.

    کلیدواژگان: جمع کننده ی خورشیدی، ردیابی ماتریسی پرتو، درپوش منشوری
  • محمدامین طباطبایی بافقی، محمد کمالوند*، علی مرسلی صفحات 27-48

    با توجه به اینکه پدیده های بسیار زیادی در طبیعت وجود دارند که رفتار ترمودینامیکی آنها به علت نافزونور بودن با مکانیک آماری رایج بولتزمن-گیبس قابل توضیح نیست، برای تفسیر این پدیده ها بسط انتروپی بولتزمن- گیبس ضروری است. در راستای این هدف از مکانیک آماری جدیدی مبتنی بر تعریفی عمومی از انتروپی که توسط تسالیس ارایه گردیده است، استفاده می شود. در این مقاله، در چارچوب مکانیک آماری تسالیس، تابع توزیع شعاعی (RDF) در نسخه سوم تسالیس به دست آمده است. برای این منظور، از تابع توزیع احتمال در نسخه سوم استفاده شده و  یک فرم بسته برای RDF در نسخه سوم پیشنهاد شده است. در معادله به دست آمده، تکانه ها و مختصات مکانی مستقل هستند. تاثیر شاخص انتروپی q بر تابع توزیع شعاعی سیال لنارد-جونز بررسی شده است. نتایج عددی در چگالی های پایین، نشان می دهد که با افزایش مقادیر q همبستگی افزایش می یابد. افزایش شاخص انتروپی q و افزایش اثر جاذبه ، تاثیرات مشابهی دارند.

    کلیدواژگان: تابع توزیع شعاعی، مکانیک آماری تسالیس، شاخص انتروپی
  • علیرضا عبدی کیان*، محمدرضا محبی فر، شراره راج صفحات 49-62

    در این مقاله، با استفاده از دستگاه معادلات غیرخطی سیال الکترونی و معادلات ماکسول، سالیتون الکترومغناطیسی ناشی از برهمکنش بین پالس لیزر با شدت بالا در محیط پلاسما بدست آمده است. تابع توزیع برای الکترونها غیر حرارتی، تسالیس در نظر گرفته شده و با استفاده از روش مقیاس چندگانه، معادله شرودینگر غیرخطی حاکم بر دامنه پتانسل برداری بدست آمده است. بطور تحلیلی، شرایط ناپایداری مدولاسیونی و وجود انواع گوناگون مدهای پوش جایگزیده (روشن و تاریک) برحسب پارامترهای پلاسما (نسبت الکترونهای غیرحرارتی و پارامتر غیر گسترشی) بررسی شده است. در نهایت با رسم شکل، بطور عددی مناطق پایدار و ناپایدار مدولاسونی مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: سالیتون الکترومغناطیسی، برهمکنش لیزر-پلاسما، تابع توزیع تسالیس، معادله شرودینگر غیرخطی
  • نگین فتاحی* صفحات 63-76

    انتقال چند مرحله ای یک روش مناسب برای  انتقال اطلاعات کوانتومی در فواصل دورا ست که درهم تنیدگی مستقیمی بین گره فرستنده و گره  گیرنده وجود ندارد . در این مقاله روش انتقال چند مرحله ای حالت تک کیوبیتی، دو کیوبیتی وحالت N-کیوبیتی   پیشنهاد شده است، که در این روش  از ترکیب حالت GHZ و EPR به عنوان کانال کوانتومی به اشتراک گذاشته شده بین دو  گره مجاور ، استفاده می شود. در این روش گره مبدا و گره های واسطه همزمان و هم ارز یکدیگر می توانند اندازه گیری های خود را انجام دهند و نتیجه اندازه گیری را به گره مقصد اعلام کنند، بنابراین سرعت انتقال اطلاعات در این روش نسبت به روش انتقال مرحله به مرحله بالاتر می باشد. در پایان بازده این پروتکل نیز محاسبه شده است. این روش برای انتقال اطلاعات در شبکه های ارتباطی مناسب می باشد

    کلیدواژگان: انتقال کوانتومی، کیوبیت، چند مرحله ای، درهم تنیدگی، گره
  • مصطفی کرمی*، پارسا زمانی، خدیجه کرمی، فیروزه جمشیدی صفحات 77-96

    در این مقاله، با استفاده از میدان های لیزری متقارن که به طور قوی با دو تا از ترازهای انرژی یک سیستم چهارترازی جفت شده اند، وقوع تشدیدهای تداخلی و تفاوت رفتار آنها در مضارب زوج یا فرد فوتون ها مطالعه می شود. برای انجام این کار، مدلی بر پایه نقاط تقاطع ترازها یعنی محل رخداد گذارهای چندفوتونی ارایه می گردد. ابتدا با ارزیابی فاز تداخل، تشدیدهای چندفوتونی در سیستم های دوترازی و سه ترازی به صورت مختصر بررسی و با هم مقایسه می شوند سپس در یک سیستم چهارترازی، رژیم وافازی قوی معرفی و ترازها به زمان وابسته می شوند و آهنگ های گذار مرتبه دوم و مرتبه چهارم که خصوصیات تشدیدداری در nهای صحیح (تعداد فوتون ها) دارند حساب می شوند. محاسبات نشان می دهند که نامتقارنی تشدیدها در مضارب زوج یا فرد، نسبت به نوسانات ترازهای قویا تحریک شده غیرحساس بوده و در رژیم مذکور باقی می ماند. از طریق مدل سازی ترازهای یک نقطه کوانتومی دوگانه و استفاده از شبیه سازی عددی، به بررسی وابستگی نامیزانی جریان حالت مانا و توافق کامل آن با آزمایشاتی مبتنی بر محاسبه جریان در شرایط سد شدگی اسپین می پردازیم. سرانجام نشان می دهیم که نتایج حاصل، تمام خصوصیات اساسی داده های تجربی را دارا است.

    کلیدواژگان: میدان های لیزری متقارن، ترازهای متقاطع، آهنگ های گذار بین ترازی، تشدیدهای تداخلی، جریان حالت مانا
  • محمد واحدی*، مجتبی مرادخانی صفحات 97-110

    در این مقاله، یک حسگر پلاسمونی ضریب شکستی مبتنی بر ساختار موجبر فلز-دی الکتریک-فلز و با به کارگیری یک بازتاب دهنده براگ پیشنهاد شده و از شبیه سازی دو بعدی با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان FDTD استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با استفاده از یک بازتاب دهنده براگ در کنار یک تشدیدگر مستطیلی، می توان به حساسیت و فاکتور شایستگی nm/RIU 1320  و RIU-1 45.5 در حسگر طراحی شده دست یافت. نشان داده شده است که با استفاده از بازتاب دهنده براگ می توانیم فاکتور شایستگی را تا حدود دو برابر و  همچنین حساسیت را تا حدود 50 درصد افزایش دهیم.

    کلیدواژگان: پلاسمونیک، حسگر، بازتاب دهنده براگ، روش تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD)
|
  • Sakineh Hosseinabadi*, Zeinab Karimi Afosi, Fatemeh Tavakoli, Nastaran Mohajeri, Amir Ali Masoudi Pages 1-12

    In this study, the effect of correlated and uncorrelated power law noise on the random deposition and random deposition with surface relaxation models is investigated. In simple forms of these models with white noise, the particles randomly select a site for deposition; however, in this study, these models are simulated with a correlated power noise where the distance between deposition sites follows a power law relation as δx = int [r ^ (- 1 / (2ρ))], and with uncorrelated power noise where the particles size is determined via the relation P (l) ~ l ^ (- (μ + 1)). In the above relations, r is a random number with a uniform distribution in the interval (0, 1), ρ is the correlation intensity and µ is the noise exponent. The results show that the scaling of these models is completely different and multi-fractal features are observed in the power law noises. The growth exponent for the random deposition model with various values ​​of correlation intensity ρ is a constant value equal to β = 0.5 ± 0.02, whereas for the random deposition with surface relaxation model, this exponent enhances from β = 0.25 ± 0.02 in ρ = 0 (equivalent to simple version of this model with white noise) to β = 0.5 ± 0.02 in ρ = 1 and remains constant. According to the results, uncorrelated power law noise leads to a step function enhancement of roughness width at different growth times. The fractal analysis performed by the Multi-fractal detrended fluctuation analysis(MFDFA) method illustrates the multi-fractal behavior of the simulated rough surfaces.

    Keywords: Random deposition model, Random deposition with surface relaxation model, Power law noise, Multi-fractal detrended fluctuation analysis
  • Afzal Raghavi* Pages 13-26

    A 3D ray-tracing matrix method is employed for studying the effects of directional distribution of radiation sources on transmission coefficient of a transparent plate with a prismatic ridged surface. An optimized configuration is suggested for using a prismatic plate as the glazing cover of a solar collector. Promising application of the resulting properties is suggested for optimizing the efficiency of solar collectors, when their routine glassy window is replaced by a prismatic one.

    Keywords: Solar collector, Matrix ray-tracing, Prismatic transparent cover
  • Mohammad Amin Tabatabaei Bafghi, Mohammad Kamalvand*, Ali Morsali Pages 27-48

    Nowadays, a variety of physical systems have been known whose thermodynamic behavior, due to non-extensive effects, is not explicable by the common Boltzmann-Gibbs (BG) statistical mechanics. Thus, the correction of the BG entropy seems to be essential. In this regard, an efficient extension has been promoted by Tsallis, which is based on a generalized entropic form. In this study, a new equation is derived for the Radial Distribution Function (RDF) by taking into account the third version of the Tsallis statistics. To this end, probability distribution function is applied within the third version of the Tsallis statistics. Moreover, a closed formula is proposed for RDF. The momenta and the coordinates are independent in this equation. The effect of the non-extensivity parameter, q, on the RDF of a Lennard-Jones fluid, was investigated. At low densities, the results of the numerical calculations performed for RDF indicated that, the correlation increases with an increase in the values of q. Increase of the non-extensivity parameter and that of  has similar effects.

    Keywords: Radial distribution function, Tsallis statistical mechanics, Entropic index, Non-extensive entropy
  • Alireza Abdikian*, Mohamadreza Mohebifar, Sharare Raj Pages 49-62

    In this paper, the electromagnetic solitary wave due to the interaction of laser pulse and plasma media was studied by using a system of the nonlinear electron hydrodynamics and Maxwell’s equations. The Tsallis distribution function is assumed for the electron particles. By implementing the multiple scales technique, the nonlinear Schrodinger equation govern on the vector potential was derived. Analytically, the effects of nonextensive and nonthermal parameters on the condition of the modulation instability and existence of the types of envelope modes (bright and dark), were discussed in detail. Finally, the regions of the modulation stability and instability were studied numerically by plotting some figures.

    Keywords: electromagnetic soliton, laser-plasma interaction, Tsallis distribution function, nonlinear Schrodinger equation
  • Negin Fatahi* Pages 63-76

    The multihop teleportation is a useful scheme for quantum teleportation in long-distance, that there is no direct entanglement between a source node and a destination node. In this paper, multihop teleportation of single-qubit, two-qubit, and N-qubit states are presented by using the composition of the GHZ state and EPR state as a shared quantum channel between two adjacent nodes. In this scheme, the source node and intermediate nodes can make measurements simultaneously and send the measurement results to the destination node in parallelism, so that the transmission speed increases compared with the hop-by-hop transmission. Finally, the efficiency of this method is calculated. This scheme is suitable for transferring information in communication networks.

    Keywords: quantum teleportation, qubit, multihop, entanglement, node
  • Mostafa Karami*, Parsa Zamani, Khadijeh Karami, Firoozeh Jamshidi Pages 77-96

    In this paper the occurrence of interference resonances and their different behavior at even or odd multiples of photon are studied by using symmetric laser fields that are strongly coupled with two energy levels of a four-level system. For doing this work, a model is presented based on crossing points of levels where transitions are created. At first multiphoton resonances in the two-level and three-level systems are investigeted briefly and compared with each other through calculating of interference phase, then the strong dephasing regime for a four-level system is introduced and the levels are become time-dependent, in this way, the transition rates of second order and fourth order that have resonant features for integer n (photon number) are calculated. The calculations display asymmetry of resonances at multiples of even or odd is insensitive to fluctuations of the strongly driven levels, and survives into the strong dephasing regime. We investigate the detuning dependence of current steady-state and its complete agreement with the experiments which are done based on calculating current in spin-blockaded conditions via the levels modeling a double quantum dot and by using numerical simulation. Finally, we show the obtained results have the main features of the experimental data.

    Keywords: Symmetric laser fields, Crossing levels, Interlevel transition rates, Interference resonances, Steady-state current
  • Mohammad Vahedi*, Mojtaba Moradkhani Pages 97-110

    In this paper, a plasmonic refractive index sensor is designed based on a Metal-Insulator-Metal waveguide coupled to a bragg reflector side-coupled to a rectangular cavity. A 2D-FDTD method is used to simulate the results. Results show that a maximum of 1320 nm/RIU for sensitivity and 45.5 RIU-1 for figure-of-merit could be obtained which shows the applicability of the sensor for accurate and compact sensing applications.

    Keywords: Plasmonics, Sensor, Bragg reflector, FDTD