برای دیدن دموی پروژه ها حتما در کانال تلگرام یا اینستاگرام ما عضو شوید
آدرس کانال تلگرام : @hamrazartgroup
صفحه اینستاگرام : Hamraz_Art_Group
تماس با ما : @hamraz_art_group
حتما برای دیدن دموی پروژه ها در کانال تلگرام یا اینستاگرام ما عضو شوید
آدرس کانال تلگرام : @hamrazartgroup
صفحه اینستاگرام : Hamraz_Art_Group
تماس با ما : @hamraz_art_group
دانلود مقاله مکانیک خاک 27 ص با فرمت WORD
تعیین درصد وزنی رطوبت در خاک
هدف آزمایش :
هدف از انجام این آزمایش به تعیین درصد وزنی رطوبت در خاک نسبت به دانه‌های خشک می‌باشد.
مقدمه :
تعریف تشویق
از نظر لغوی کلمه تشویق از واژه شوق و علاقه گرفته شده و به باب تفعیل (تشویق) شده است و از نظر اصطلاحی تشویق، بر ایجاد رغبت و علاقه به انجام یک کار در فراگیران گفته میشود.
انگیزه سازه ای فرضی است که رفتار را قابل فهم و پیش بینی پذیر می کند و یک نیاز فطری رشد و روانشناختی است که به رفتار فرد جهت و نیرو می بخشد (رئیس سعیدی. 1394). انگیزش عاملی بسیار مهم و یکی از شروط اساسی یادگیری الکترونیکی است ( کاوه، 1389). انگیزش با یادگیری ارتباط دارد مشکلات انگیزشی باعث می شود که دانش آموزان در حد توانایی، شایستگی خودشان عمل نکرده و پایین تر از حد انتظار کار کنند ( اشجعی و شاکری، 1393). معلم خوب کسی نیست که بیشترین چیزها را یاد می دهد، بلکه آن کسی است که شوق آموختن و فهمیدن را در دانش آموزان ایجاد می کند انگیزش و یادگیری با یکدیگر ارتباط دارند، زیرا یادگیری فرآیند فعالی است که مستلزم کوشش عمدی وآگاهانه است. حتی اگر دانش آموزی از توانایی بالایی برخوردار باشد، هنگام یادگیری توجه کافی نداشته باشد و از خود کوشش نشان ندهد قادر به یادگیری نخواهد بود (مصیبی و صادقی نیا، 1394). انگیزش میان همة عوامل مؤثر بر یادگیری، اهمیت بیشتری دارد تا آن جا که گفته شده است، سه عامل مهم در یادگیری عبارتند از: الف- انگیزش ب- انگیزش ج- انگیزش. پژوهشها نیز نشان داده است که، انگیزش دانشآموزان در یادگیری اهمیت مطلوبتری در مقایسه با هوش دارد. انگیزش قوی به یادگیری استوار، و انگیزش کم به یادگیری کم میانجامد. در واقع انگیزش، موتور یادگیری است و میزان یادگیری دانشآموزان را به حداکثر میرساند. باید دانشآموز را تشنه یادگیری کنیم؛ زیرا با این کار خود او به دنبال یادگیری خواهد رفت. بین انگیزش و یادگیری رابطة دوسویه است، نه یک سویه. بارها دانش آموزانی را دیده شده است که از لحاظ توانایی و استعداد یادگیری بسیار شبیه به هم هستند، اما در پیشرفت تحصیلی تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند. این جنبه از رفتار آدمی به حوزه انگیزش مربوط می شود. تاثیر انگیزش بر فرایند یادگیری دانش آموزان به معلم کمک می کند تا در طرح و اجرای برنامه های آموزشی خود روش های بهتری را به کار ببندند. شناخت و تحلیل مناسب انگیزش فراگیران برای کارآیی و اثربخشی فعالیت های یاددهی و یادگیری اهمیت زیادی دارد. دانش آموزان با انگیزه به یادگیری اشتیاق داشته و سختکوش هستند. معلم با انگیزه دانش آموز را با انگیزه می کند و دانش آموزان با انگیزه می توانند انگیزه معلم را افزایش دهند. با توجه به وجود عقل در بشر، نقش انگیزش در انسان جهت پیشرفت نسبت به سایر جانداران قابل توجه است. در واقع انگیزش موتور محرک تلاش و فعالیت برای تثبیت یادگیری و تدریس است. دانش آموز بی انگیزه نه تنها رغبتی به درس خواندن و یادگیری نشان نمی دهد، بلکه با بی تفاوتی و بی توجهی خود چه بسا برای کار کردن دانش آموزان دیگر در کلاس نیز مزاحمت ایجاد کند. تا انگیزه نباشد هیچ کس هیچ چیزی را یاد نخواهد گرفت. قلب آموزش و پرورش انگیزش است. صاحب نظران معتقدند انگیزه می تواند همانند یک نیرو در ایجاد یادگیری مؤثر باشد و نوآموزان و فراگیران را با علاقه هرچه بیشتر به سوی آن هدایت کند (حسنلو، 1391). بارها دانش آموزانی را دیده ایم که از لحاظ توانایی و استعداد یادگیری بسیار شبیه به هم هستند اما در پیشرفت تحصیلی تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند. این جنبه از رفتار آدمی به حوزه انگیزه مربوط می شود موفقیت تحصیلی از مسائل مهم آموزشی و روان شناسی است که رابطه تنگاتنگی با انگیزه دارد (فتحی، 1393). صاحبنظران تعلیم و تربیت همواره بر تأثیر انگیزه های مختلف بر اثربخشی و بازده یادگیری تأکید داشته اند (کیان، 1393). متغیر انگیزه پیشرفت بیشترین سهم پیش بینی را برعملکرد تحصیلی دارد (ساجدی و شفیع زاده، 1394). مطالعات نشان داده است که جهت گیری انگیزشی نقش مهمی در عملکرد تحصیلی، یادگیری، شایستگی در مدرسه و ادارک علیت برای موفقیت و شکست دارد (آلبوغبیش و همکاران، 1393). انگیزش، نیروی ایجاد کننده، نگهدارنده و هدایت کننده ی رفتار است. مفهوم انگیزش برای روان شناسان و معلمان، مهم تر از هوش و استعداد است. زیرا تا دانش آموز برانگیخته نشود، نمی توان از هوش و استعداد او در یادگیری استفاده کرد ( گلوی و نجفی، 1393). مطالعات نشان می دهند که در میان عوامل متعدد و گوناگون (فردی و محیطی) تأثیرگذار بر یادگیری و پیشرفت تحصیلی یادگیرندگان، انگیزش نقش برجسته و بلکه مهم تری را ایفا می نماید. شناخت و تحلیل مناسب انگیزش فراگیران برای کارآیی و اثربخشی فعالیت های یاددهی و یادگیری اهمیت زیادی دارد. انگیزش عامل بسیار مهم و اغلب مهم ترین شرط یادگیری است و اهمیت آن اغلب از هوش کلی نیز بیشتر می باشد. مجموعه ای از عوامل مرتبط با یکدیگر بر انگیزش دانش آموزان برای یادگیری تاثیردارند. این مجموعه ممکن است شامل ویژگی های یادگیرنده، برنامه های درسی به لحاظ کمی و کیفی، ویژگی های معلمان، شرایط ویژگی های محیط آموزشی، فعالیت ها و تکالیف یادگیری و سایر عوامل محیطی باشد. شناخت این عوامل معلم را در انتخاب مناسب تدابیر و فعالیت های یاددهی و یادگیری و تعامل اثربخش با فراگیران و در نهایت افزایش اثربخشی تدریس یاری می نماید (کاوه، 1389). سوال مقاله این است که: آیا انگیزش، از عوامل بسیار مهمی است که موجب تثبیت یادگیری و تدریس در دانش آموز میشود؟ چه رابطه ای بین انگیزش و تثبیت یادگیری وجود دارد؟
مقاله حاضر ضمن تعریفی از انگیزش، تاثیر آن را بر تثبیت یادگیری و تدریس بررسی می کند. و در آخر، راهکارها و پیشنهاداتی جهت افزایش انگیزش ارائه داده می شود.
2- بیان مساله:
2- 1- تعریف انگیزش:
انگیزه سازه ای فرضی است که رفتار را قابل فهم و پیش بینی پذیر می کند و یک نیاز فطری رشد و روانشناختی است که به رفتار فرد جهت و نیرو می بخشد. الگوهای رفتاری که به عنوان شاخص های انگیزشی یادگیری در دانش آموزان مطرح است، عبارتند از جهت توجه و فعالیت، پافشاری در رفتار، سطح فعالیت، انگیزش مداوم و عملکرد است. انگیزش در رفتار کلاسی، در فضای آموزشی، در رفتار یادگیری دانش آموزان نقش به سزایی دارد. تکالیف درسی مدرسه می بایست احساسی از رشد شایستگی در فرد ایجاد کند تا سائق انگیزشی دانش آموز فعال گردد. هم چنین تکالیف درسی بایستی سطح دشواری متوسط و چالش انگیز داشته باشد تا تلاش و کوشش مناسب را بطلبد. نحوه معرفی تکالیف و مطالب یادگیری توسط معلم بر روی اشتیاق یادگیری دانش آموزان تأثیر گذار است و متخصصان تعلیم و تربیت امروزه بیشتر بر ارزشیابی توصیفی معلم از نحوه تلاش و عملکرد دانش آموز تأکید دارند تا ارزش های کمی. عامل دیگری که بر انگیزش و یادگیری دانش آموز موثر است پاداش هایی هستند که اگر به عنوان مشوق یا کارکرد کنترل اجتماعی به کار گرفته شوند انگیزش را در دانش آموزان کاهش خواهند داد. معلمان در نظام انگیزشی باید دانش آموزان را در جهت برانگیخته شدن انگیزش درونی هدایت کنند تا از احساس غرور و شایستگی لبریز شوند و سطح انگیزش و یادگیری فرد را بهبود و ارتقاء بخشند (رئیس سعیدی، 1394). انگیزش عاملی بسیار مهم و یکی از شروط اساسی یادگیری الکترونیکی است و به عنوان یک موضوع مهم باید در طرح های برنامه درسی شناخته شود. بنابراین انگیزش نقش بسیار مهمی در فرایند یادگیری الکترونیکی به عهده خواهد داشت (کاوه. 1389). انگیزش به نیروی ایجاد کننده، نگهدارنده و هدایت کننده رفتار گفته می شود. انگیزش عاملی است که رفتار مشخصی را تحریک و هدایت می‌کند و پاسخی است به این سؤال که اساس یادگیری علم چیست؟ از لحاظ پرورشی، انگیزش هم هدف است و هم وسیله. تمام برنامه های درسی که برای آن ها فعالیت های مربوط به جنبه های عاطفی در نظر گرفته شده است دارای هدف های انگیزشی هستند. به عنوان وسیله، انگیزش به صورت آمادگی روانی یک پیش نیاز یادگیری به حساب می آید و تاثیر آن بر یادگیری کاملا آشکار است. اگر دانش آموزان نسبت به درس بی علاقه باشند به توضیحات معلم توجه نخواهند کرد، تکالیف خود را با جدیت انجام نخواهند داد و بالاخره پیشرفت چندانی نصیب آن ها نخواهد شد. اما اگر نسبت به درس علاقمند باشند، هم به توضیحات معلم با دقت گوش خواهند داد، هم تکالیف درسی خود را با جدیت انجام خواهند داد، هم به دنبال کسب اطلاعات بیشتری در زمینه مطالب درسی خواهند رفت، و هم پیشرفت زیادی نصیب آن ها خواهد شد. بدون انگیزش، یادگیری ممکن نیست و جایی که یادگیری نباشد تدریسی وجود ندارد. مفهوم انگیزش برای روان شناسان و معلمان، مهم تر از هوش و استعداد است. زیرا تا دانش آموز برانگیخته نشود، نمی توان از هوش و استعداد او در یادگیری استفاده کرد. یافته ها نشان می دهند که انگیزش، مهم ترین شرط یادگیری است و عوامل زیادی از قبیل: ویژگی های دانش آموزان، ویژگی های معلمان، متغیرهای آموزشی، متغیرهای جو کلاسی و برنامه های درسی بر انگیزه دانش آموزان تأثیر می گذارند (گلوی و نجفی، 1393).
2- 2- اهمیت انگیزش:
مطالعات نشان می دهند که در میان عوامل متعدد و گوناگون (فردی و محیطی) تأثیرگذار بر یادگیری و پیشرفت تحصیلی یادگیرندگان، انگیزش نقش برجسته و بلکه مهم تری را ایفا می نماید. شناخت و تحلیل مناسب انگیزش فراگیران برای کارآیی و اثربخشی فعالیت های یاددهی و یادگیری اهمیت زیادی دارد. انگیزش به حالت های درونی موجود زنده که موجب بروز، هدایت یا تداوم رفتار او به سوی نوعی هدف می شود، اطلاق می شود. در تعلیم و تربیت انگیزش پیشرفت اهمیت برجسته ای دارد، این اغلب با رفتار بالفعل فراگیران در نیل به اهداف همبستگی دارد رفتار و عملکرد دانش آموزان در تحصیل بر حسب سطح انگیزش پیشرفت آنان متفاوت است. انگیزش عامل بسیار مهم و اغلب مهم ترین شرط یادگیری است و اهمیت آن اغلب از هوش کلی نیز بیشتر می باشد. مجموعه ای از عوامل مرتبط با یکدیگر بر انگیزش دانش آموزان برای یادگیری تاثیر دارند. این مجموعه ممکن است شامل ویژگی های یادگیرنده، برنامه های درسی به لحاظ کمی و کیفی، ویژگی های معلمان، شرایط ویژگی های محیط آموزشی، فعالیت ها و تکالیف یادگیری و سایر عوامل محیطی باشد. شناخت این عوامل معلم را در انتخاب مناسب تدابیر و فعالیت های یاددهی و یادگیری و تعامل اثربخش با فراگیران و در نهایت افزایش اثربخشی تدریس یاری می نماید (کاوه، 1389). انگیزش مهم ترین شرط یادگیری است. دانش آموزان با انگیزه به یادگیری اشتیاق داشته، علاقمند، کنجکاو، سختکوش و جدی هستند. این دانش آموزان به راحتی موانع و مشکلات را از پیش پای خود بر می دارند، زمان بیشتری برای مطالعه و انجام تکالیف مدرسه صرف می کنند، مطالب بیشتری می آموزند و پس از پایان دوره دبیرستان به تحصیلات ادامه می دهند. صاحب نظران تعلیم و تربیت همواره بر تأثیر انگیزه های مختلف بر اثربخشی و بازده یادگیری تأکید داشته اند. افرادی که معدل بالاتری دارند انگیزش بیشتری برای یادگیری دارند و کسانی که در عملکرد تحصیلی ضعیف تر هستند، انگیزه تحصیلی آن ها هم کمتر است. به علاوه، مشخص شد افرادی که رشته مورد نظر خود را با علاقه انتخاب کرده اند از انگیزه تحصیلی بیشتری برخوردار هستند (کیان، 1393). صاحب نظران معتقدند انگیزه می تواند همانند یک نیرو در ایجاد یادگیری مؤثر باشد و نوآموزان و فراگیران را با علاقه هرچه بیشتر به سوی آن هدایت کند. در بررسی نظام های تعلیم و تربیت همواره شیوه هایی اتخاذ شده که رشد انگیزه را در افراد تقویت کنند تا سریع تر به اهداف مورد نظر دست یابند (حسنلو، 1391). برای این که ما چیزی را یاد بگیریم باید: به یادگیری آن راغب باشیم، قدرت و توانایی یادگیری آن را داشته باشیم، فرصت و امکان یادگیری آن به ما داده شود، در آن چه یاد می گیریم راهنمایی لازم شده باشد. از این چهار عامل، سه عامل قدرت، فرصت و راهنمایی وقتی سودمند خواهند بود که ما یاد گرفتن را بخواهیم، یعنی محرک یا انگیزه ای ما را به آموختن برانگیزد، زیرا همان طور که می دانیم یادگیری عبارت از تغییر کم و بیش دائمی در رفتار است که در نتیجه فعالیت خود فرد انجام می گیرد. فرد نیز وقتی فعالیت می کند که عاملی او را به این فعالیت برانگیزد، پس بدون انگیزه و برانگیختگی یادگیری وجود نخواهد داشت بنابراین هرگونه آموزشی باید بر نیازها و انگیزه های اساسی و فرعی در دانش آموزان مبتنی باشد و رغبت های آن ها را برای آموختن برانگیزد. وجود انگیزه نه تنها با آغاز یادگیری ضروری است، بلکه برای ادامه و تقویت آن و حل مسائل و مشکلاتی که پیدا می شود و کاربرد آموخته ها در اوضاع تازه نیز ضرورت دارد و بدین سبب که انگیزه قوی دقت و تمرکز فعالیت ذهنی را زیاد می کند، پیدایش خستگی را به تاخیر می اندازد و پذیرش راهنمایی را در یاد گیرنده بیشتر می کند. به این ترتیب انگیزه یا محرک، شرط ضروری هرگونه یادگیری است (محمدی، 1390).
2- 3- تاثیر انگیزش در تثبیت یادگیری و تدریس:
پیشرفت تحصیلی و عوامل موثر بر آن به عنوان یکی از متغیرهای محوری و اساسی در آموزش و پرورش، همواره مورد توجه محققان و روانشناسان تربیتی بوده است. تحقیقات چند سال اخیر در این مورد، بیشتر از آن که به نقش عوامل غیر قابل کنترل نظیر هوش و حافظه بپردازد، به نقش عناصر آموزش پذیر و کنترل پذیر، نظیر فراشناخت، عوامل محیطی و عوامل شناختی تاکید دارند. هم چنین مطالعات نشان داده است که جهت گیری انگیزشی نقش مهمی در عملکرد تحصیلی، یادگیری، شایستگی در مدرسه و ادارک علیت برای موفقیت و شکست دارد (آلبوغبیش و همکاران، 1393). نتایج نشان داد که متغیر انگیزه پیشرفت بیشترین سهم پیش بینی عملکرد تحصیلی را دارد (ساجدی و شفیع زاده، 1394). انگیزش با یادگیری ارتباط دارد مشکلات انگیزشی باعث می شود که دانش آموزان در حد توانایی، شایستگی خودشان عمل نکرده و پایین تر از حد انتظار کار نمایند مربیان زمینه ای را فراهم آورند که در دانش آموزان به درگیری در فعالیت های یادگیری برانگیخته شوند (اشجعی و شاکری،1393). بارها دانش آموزانی را دیده ایم که از لحاظ توانایی و استعداد یادگیری بسیار شبیه به هم هستند اما در پیشرفت تحصیلی تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند. این جنبه از رفتار آدمی به حوزه انگیزه مربوط می شود موفقیت تحصیلی از مسائل مهم آموزشی و روان شناسی است که رابطه تنگاتنگی با انگیزه دارد (فتحی، 1393). انگیزش مهم ترین عامل رفتارهای گوناگون و درحقیقت نیروی محرک فعالیت های انسان و عامل جهت دهنده آن ها است. می توان اهمیت انگیزش را در یادگیری این گونه بیان داشت که اگر دانش آموز نسبت به دروس بی علاقه باشند و یا از سطح پایین انگیزش برخوردار باشند به توضیحات و درس معلم توجه نمی کنند، تکالیف خود را با جدیت انجام نمی دهند و در دروس خود پیشرفت چندانی به دست نمی آورند. بالعکس اگر دانش آموزان به مطالب درسی علاقه مند باشند یا دارای سطح بالایی از انگیزش باشند، هم به توضیحات معلم با دقت گوش داده و تکالیف درسی خود ر ا با جدیت انجام خواهند داد و هم به دنبال کسب و جمع آوری اطلاعات بیشتر در زمینه مطالب درسی خواهندرفت و متعاقب آن پیشرفت خواهندکرد. معلم با استفاده از تدابیرآموزشی می تواند بعد از ایجاد توجه و دقت در دانش آموزان آن را در سطح مطلوب حفظ نماید. اگر دانش آموز معتقد باشد که درگذشته، در یادگیری مطالب مشابه با مطالب جدید موفق بوده است با علاقمندی و دقت به مطالب جدیدگوش فرا داده و آن ها را می آموزد، اما اگر به این اعتقاد رسیده باشدکه یادگیری مطالب جدید نیز مانند یادگیری مطالب مشابه درگذشته منجر به شکست خواهد شد، نسبت به یادگیری آن مطلب از خود علاقه نشان نخواهد داد. تلاش اغلب معلمان، به جای افزایش انگیزه یادگیری در دانش آموزان، اغلب صرف آرام ساختن و منضبط نگه داشتن کلاس می شود. هر کاری که تقریبا معلمان در کلاس انجام می دهند، اثر انگیزشی بر روی دانش آموزان دارد. با وجود این اثرات انگیزشی متعدد، معلمان ابزار کمی برای درک انگیزش و نحوه افزایش آن در دانش آموزان خود دارند. معلم خوب کسی نیست که بیشترین چیزها را یاد می دهد، بلکه آن کسی است که شوق آموختن و فهمیدن را در دانش آموزان ایجاد می کند. انگیزش و یادگیری با یکدیگر ارتباط دارد، زیرا یادگیری فرآیند فعالی است که مستلزم کوشش عمدی وآگاهانه است. حتی اگر دانش آموزی از توانایی بالایی برخوردار باشد، هنگام یادگیری توجه کافی نداشته باشد و از خود کوشش نشان ندهد قادر به یادگیری نخواهد بود. برای این که دانش آموز بتواند از برنامه های درسی حداکثر بهره را ببرد، باید معلم زمینه ای فراهم کندکه در آن دانش آموز به درگیری در فعالیت های یادگیری برانگیخته شود. نقش فعال دانش آموزان در امر تدریس، تاثیر زبانی و بازخوردهای موثر معلم، تسلط معلم برمطالب و... از عوامل ایجاد انگیزه و عملکرد موثر بر یادگیری است (مصیبی و صادقی نیا، 1394). اگر دانش آموزانی که از توانایی بالا برخوردارند، هنگام یادگیری توجه کافی نداشته باشند و کوشش از خود نشان ندهند، قادر به یادگیری نخواهند بود. پس پدیده مهمی که در یادگیری همیشه ضروری است، انگیزش یا برانگیختگی است. درباره تاثیر انگیزش بر یادگیری، پژوهش های زیادی انجام شده است. مهم ترین عاملی که مستقیم با میزان یادگیری رابطه مثبت نشان داد، سطح توانایی یادگیرندگان بود. پس از آن، دو عامل مهم دیگر، یکی آموزش معلم و دیگری انگیزش برای یادگیری بودند. دانش آموزانی که انگیزش تحصیلی بالایی دارند، فعالیت های تحصیلی بیشتری را می پذیرند، تکالیف درسی بیشتری انجام می دهند و در نتیجه موفقیت بیشتری کسب می کنند (محمدی، 1390).
3- روش شناسی تحقیق:
نوع روش تحقیق کیفی بوده و در این پژوهش، 12 مقاله مرتبط درباره تاثیر انگیزش و درگیر نمودن دانش آموزان در تثبیت یادگیری و تدریس مورد بررسی قرار گرفت. ابزار جمع آوری داده ها مشاهده ای- تحلیل محتوا بود.
مقدمه
فیبر نوری یا تار نوری رشتهٔ باریک و بلندی از یک مادّهٔ شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابلهای معمولی می‌باشد، با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد.[۱] امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابلهای مسی، و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب میشود. اولین کسانی که در قرون اخیر به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند، انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند. اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و... انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت. بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح گردید. نور در داخل این کانالها بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها هدایت می‌شد، اما از آنجا که تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند.[۲]
شاید اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری به وسیله الکساندر گراهام بل صورت گرفت که در سال ۱۸۸۰، درست ۴ سال پس از اختراع تلفن، اختراع تلفن نوری (فوتوفون) یا سیستمی که صدا را تا فواصل چندین صد متر منتقل می‌کرد، به ثبت رساند. تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید بازتابیده با به ارتعاش در آوردن آینه ای کار می‌کرد. گیرنده یک فتوسل بود. در این روش نور در هوا منتشر می‌شد و بنابراین امکان انتقال اطلاعات تا بیش از ۲۰۰ متر میسر نبود. به همین دلیل، اگرچه دستگاه بل ظاهراً کار می‌کرد اما از موفقیت تجاری برخوردار نبود.
ایده استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور (که اساس فیبرهای نوری امروزی است) برای اولین بار در سال ۱۸۴۰ توسط Daniel Colladon و Jacques Babinet در پاریس پیشنهاد شد. همچنین John Tyndall در سال ۱۸۷۰ در کتاب خود ویژگی بازتاب کلی را شرح داد: «وقتی نور از هوا وارد آب می شود به سمت خط عمود بر سطح خم میشود و وقتی از آب وارد هوا می شود از خط عمود دور می شود. اگر زاویه ی پرتو نور با خط عمود در تابش از داخل آب بزرگتر از ۴۸ درجه شود هیچ نوری از آب خارج نمی‌شود در واقع نور به طور کامل از سطح آب منعکس می شود. زاویه ای که انعکاس کلی آغاز می شود را زاویه بحرانی می نامیم».[۳]
کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح ساختند. آنان مبنای کار خود را بر آن گذاشتند که به سرعتی حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیط‌های انتشار شیشه دست یابند. این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود. این دو محقق انگلیسی، کاهش انرژی را تا آنجا می‌پذیرفتند که کمتر از ۲۰ دسی بل نباشد. اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند، اما شرکت آمریکایی (کورنینگ گلس) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. در سال ۱۹۶۶ میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه‌ای هدایت میشود پیشرفت کردند که حاصل آن از کابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود. چرا که فیبرنوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.
توسعه فناوری فیبرنوری از سال ۱۹۸۰ میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال ۱۹۸۵ میلادی در دنیا نزدیک به ۲ میلیون کیلومتر کابل نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفته‌است.
از فیبر نوری (معمولاً از جنس سیلیسیم دی‌اکسید) برای انتقال داده‌ها توسط نور لیزر استفاده میشود. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه ای از این فیبرها تشکیل شده و می‌تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲٫۵ گیگابایت در ثانیه تا ۱۰۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته میشود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کا ملاً بازتابنده ساخته میشود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته میشود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که با عث میشود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می‌نامند.
فیبر نوری
در نوع مرسوم فیبر نوری قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش معمولاً از جنس پلاستیک قرار می‌گیرد.
یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد، که می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.
از لحاظ کلی دو نوع فیبر وجود دارد: تک حالتی و چند حالتی. فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد، در حالی که فیبر چند حالتی می‌تواند صدها حالت نور را به طور هم‌زمان انتقال بدهد.
سیستم‌های مخابرات فیبر نوری
کابل زیر دریایی فیبر نوری
گسترش ارتباطات راه دور و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهیل از مهمترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری می‌باشد. یکی از پر اهمیت‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنالهای حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا می‌باشد. این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیج‌های کوچک انتقال در حوزه زمانی است. برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی ۲۰ مگا هرتز با داشتن پهنای باند ۲۰ کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی ۰٫۱٪ می‌باشد.
در سال ۱۸۸۰ میلادی الکساندر گراهام بل ۴ سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید. در ۱۵ سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبرهای نوری فاکتورهای جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده‌است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی می‌شد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده می‌شد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنالهای آنالوگ بودند اما سیگنالهای نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی‌مانده‌است. از دلایل این امر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱)تکنیکهای مخابرات در سیستم‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گرفت. ۲)سیستم‌های جدید با بالاترین تکنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود. ۳)انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیکهای دیجیتال را فراهم می‌ساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات رابه صورت بیت به بیت پاسخگو بود.
کاربردهای فیبر نوری
فناوری ساخت فیبرهای نوری
ویرایش شمیایی
برای تولید فیبر نوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشه‌ای موسوم به پیش‌سازه از جنس سیلیکا ایجاد می‌گردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر میشود. از سال ۱۹۷۰ روشهای متعددی برای ساخت انواع پیش‌سازه‌ها به کار رفته‌است که اغلب آنها بر مبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
روشهای ساخت پیش‌سازه
روشهای فرایند فاز بخار برای ساخت پیش‌سازه فیبر نوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:
موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
مراحل ساخت
ذرات شیشه‌ای حاصل از واکنش‌های فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب می‌کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آنها اعمال میشود به طوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف می‌گردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت می‌شوند. بدین ترتیب لایه‌های شیشه‌ای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد می‌گردند و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل می‌دهند.
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه ۶۰، فعالیت‌های پژوهشی در زمینه فیبر نوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران را درپی داشت و در سال ۱۳۶۷، کارخانه تولید فیبر نوری در یزد به بهره برداری رسید. عملاً در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابلهای نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند. در همان سال ۱۳۶۷ نخستین خط مخابراتی تار نوری بین تهران و کرج به کار افتاد.
اولین پروژه فیبرنوری با اجرای ۷۰۰ کیلومتر کابل با ۱۳ هزار کانال بین چندین مسیر با هزینه‌ای بالغ بر ۴۰ میلیارد ریال بین سالهای ۶۹ تا ۷۳ انجام شد. در برنامه دوم توسعه پروژه فیبرنوری با ۱۱۶۰۰ کیلومتر کابل با ۶۲۰ هزار کانال بین شهری با هزینه ۶۵۴ میلیارد ریال در سالهای ۷۴ تا ۷۸ به انجام رسید و نهایتاً در برنامه سوم توسعه ۱۷۸۵۰ کیلومتر تا ۲ میلیون کانال با پروتکشن بین شهرهای کشور با هزینه‌ای بالغ بر ۱۰۳۵ میلیارد در سالهای ۷۹ تا ۸۳ اجرا شد.
پروژه تار نوری آسیا-اروپا که به TAE مشهور است دارای ۲۴۰۰۰ کیلومتر طول است و از چین، قرقیزستان، ازبکستان و ترکمنستان، ایران، ترکیه، اوکراین و آلمان می‌گذرد. ظرفیت قابل حمل این خط، ۷۵۶۰۰ کانال تلفنی است.
فیبرنوری یک موجبر استوانهای از جنس شیشه یا پلاستیک است که دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده‌است. برپایه قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط: می‌بایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکست‌های مغزی و غلاف هستند. انتشار نور تحت تأثیر عواملی ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف میشود. این عوامل عمدتآ ناشی از جذب فرابنفش، جذب فروسرخ، پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند.
فیبر نوری(لوله نوری) POF ,PCF , QOF در ایران
از سال ۱۳۸۷ تحقیقات وسیعی در مورد این نوع از فیبرها در مرکز فناوری تخصصی صورت گرفت و با دستیابی به تکنولوژی ساخت و تولیدآنها ایران در زمره معدود کشورهای دارنده تکنولوژی ساخت (POLYMER OPTICAL FIBER , PLASTIC CLAD FIBER) قرار گرفت. فیبرهای نوری POF برای انتقال نور مرئی و بسیاری از کاربری‌های دیگر قابل استفاده هستند و در بحث انتقال دیتا سرعتی حدود ۴۰ گیگا بیت در ثانیه دارند که در مقایسه با فیبرهای نوری شیشه‌ای حدود ۴۰۰ برابر بیشتر می‌باشد. فیبرهای PCF , QOF جهت مصارف خاص صنایع مختلف از قبیل سنسورها و انتقال دیتا بسیار کار آمد است. در کل موارد استفاده از این فیبرهاموجب دستیابی به ابزارآلات هایتکی است که در انحصار بعضی از دولتها قرار داشته‌است.
در POFها شار نوری.
فیبرهای نوری نسل سوم
طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر و از حداقلپاشندگی در طول موج ۱۳۱۰۰ نانومتر بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیده‌تری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده ۱٫۳ میکرون قرار داشت، به محدوده ۱٫۵۵ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی. اس. اف (D.S.F. Fiberِ) ساخته شد.
فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است . امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر: شبکه های تلفن شهری و بین شهری ، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می آید. فیبرنوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده که هر یک از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.
مبانی فیبر نوری
فیبر نوری ، رشته ای از تارهای بسیار نازک شیشه ای بوده که قطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان است . تارهای فوق در کلاف هائی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند. از فیبر نوری بمنظور ارسال سیگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده می شود.
مزایای فیبر نوری
فیبر نوری در مقایسه با سیم های های مسی دارای مزایای زیر است :
با توجه به مزایای فراوان فیبر نوری ، امروزه از این نوع کابل ها در موارد متفاوتی استفاده می شود. اکثر شبکه های کامپیوتری و یا مخابرات ازراه دور در مقیاس وسیعی از فیبر نوری استفاده می نماین
بخش های مختلف فیبر نوری
یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است :
هسته (Core)
هسته نازک شیشه ای در مرکز فیبر که سیگنا ل های نوری در آن حرکت می نمایند.
روکش Cladding بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می گردد.
بافر رویه Buffer Coating
روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر ، است .
انواع فیبر نوری
صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته هائی سازماندهی شده و کابل های نوری را بوجود می آورند. هر یک از کلاف های فیبر نوری توسط یک روکش هائی با نام Jacket محافظت می گردند. فیبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند:
فیبرهای تک حالته (Single-Mode)
بمنظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده می شود نظیر : تلفن
فیبرهای چندحالته Multi-Mode
بمنظور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می شود( نظیر : شبکه های کامپیوتری)
فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک ( تقریبا" ۹ میکرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می باشند. فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقریبا" ۵ / ۶۲ میکرون ق