تلاش براي ديدنِ سطوح بسيار نازك‌، از مهم‌ترين فعاليت‌هاي علميِ آزمايشگاه‌هاي جهان است. اين كار، بسيار مشكل و معمولاً غيراقتصادي است. كدام كار؟ ديدنِ مستقيم سطوح بسيار نازك مانند سطح كف دريا يا سطح اتم. روش معمول براي ديدن چنين سطوحي غيرمستقيم است؛ يعني جمع‌آوري داده‌هاي دقيق و پردازش آنها توسط رايانه‌ها و تبديلشان به تصاويرِ ديدني. در مقاله‌اي كه مي‌خوانيد، شما را با چگونگي كسب اطلاعات از سطوح ناديدني و تبديل آنها به مدل‌هاي دوبُعدي و سه‌بُعدي آشنا مي‌كنيم. اين همان كاري است كه ميكروسكوپ نيروي اتمي انجام مي‌دهد.

شبيه‌سازي كف دريا كه با استفاده از داده‌ها صورت مي‌گيرد، مدت‌هاست که در تحقيقات و مطالعات اقيانوس‌شناسي به كار مي‌رود. اقيانوس‌شناسانِ اوليه به انتهاي كابل‌هاي بلند وزنه‌هايي مي‌آويختند و ته دريا مي‌‌فرستادند. اين وزنه‌ها كف دريا را مي‌پيمودند و ناهمواري‌ها و شيارهاي آن را از طريق كابل‌ها روي كاغذهاي شطرنجي نقش مي‌كردند. 
 

اقيانوس‌شناسان جديد، كابل و وزنه را به كناري نهاده‌اند و فناوري رادار را به خدمت گرفته‌اند. آنها امواج صوتي را از يك كشتي اقيانوس‌پيما به كف دريا گسيل مي‌كنند و با ثبت فاصلة كف با منبع گسيل‌كننده ناهمواري‌هاي كف را ترسيم مي‌نمايند. 

ماهواره‌ها هم به همين روش مي‌توانند امواجي را به اعماق ناشناختة فضا بفرستند و با محاسبة زمان رفت و برگشت، فواصل را اندازه بگيرند. 

در ميكروسكوپ نيروي اتمي نيز از اين روشِ ديدن استفاده مي‌شود.

 AFM پيمايشگري را روي سطح ماده حركت مي‌دهد. همزمان با حركت اين پيمايشگر بر سطح ماده، نيروي مكانيكي بين كاوشگر و ماده محاسبه مي‌شود. اين داده‌ها براي به تصوير كشيدن سطح اتم در رايانه مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

در اينجا آزمايشي را به شما معرفي مي‌كنيم كه شما را با رفتار يك ميكروسكوپ نيروي اتمي آشنا مي‌كند. با اين آزمايش مي‌توانيد بدون ديدنِ مستقيم، داده‌هايي را از درون يك جعبة دربسته استخراج كنيد و با استفاده از آنها تصاويري دو و سه‌بُعدي از سطح دروني آن ترسيم نماييد.

يك جعبه كفشِ خالي را برداريد و از دوستتان بخواهيد كه يك وسيلة مجهول درون جعبه درست وسط آن بچسباند و در آن را هم محكم ببندد. حالا كاغذي شطرنجي، مانند تصوير زير، روي آن بچسبانيد. (اگر چاپگر داريد، روي تصوير كليك كنيد و نسخة با كيفيت بالاتر را داونلود كنيد و از آن پرينت بگيريد.)

سپس با يك ميل بافتني صفحه را سوراخ سوراخ كنيد و با كمك همان ميل بافتني ارتفاع شيء مجهول از كفِ جعبه را در نقاط مختلف اندازه بگيريد. حواستان را جمع كنيد كه فقط ارتفاع ميلة بافتنيِ فرورفته داخل جعبه را اندازه نگيريد، بلكه ارتفاع جعبه را هم محاسبه كنيد. مثلاً اگر ارتفاع جعبه 14 سانتي‌متر است و ميل بافتني در آن نقطه 7.5 سانتيمتر فرو رفته است. بايد 7.5 را از 14 كم كنيد تا ارتفاع شيء مجهول از كف جعبه به دست آيد.

پس از اينكه ارتفاع‌هاي نقاط مختلف را اندازه گرفتيد، كافي است تا اين فايل را داونلود كنيد و به كمك آن حدس بزنيد داخل جعبه چه چيزي وجود دارد. خوب، چطور اين حدس را زديد؟ درست است: به كمك شكلي كه از سطح شيء مجهول به دست آورده ‌ايد.

فايلي كه براي اين كار در اختيار شما قرار داده شده، يك صفحة گسترده است كه توسط نرم‌افزار Excel طراحي شده است و شما هم مي‌توانيد مشابه آن را توليد كنيد.

شكل بالا نتيجه انجام آزمايش جعبه دربسته براي يك جسم هرم مانند است. 

جدول 15×15 بالاي صفحه در واقع همان كاغذ مشبكي است كه شما روي جعبه چسبانده‌ايد. حالا كافي است كه ارتفاع شيء مجهول را در هر نقطه به كمك ميل بافتني اندازه بگيريد و آن را در خانة متناظر آن در فايل Excel  ذخيره كنيد. همانطور كه اعداد وارد برنامه مي‌شوند، نقشة سطحِ شيء مجهول كه اصطلاحاً به آن «نقشة توپوگرافي» مي‌گويند، كامل‌تر مي شود.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40