مصدر نقطي

المصدر النقطي هو مصدر واحد محدد وموضعي لشيء ما. يتميز المصدر النقطي بامتداده الضئيل، مما يميزه عن أشكال المصادر الأخرى. تُسمى المصادر بالمصادر النقطية لأنه في النمذجة الرياضية ، يمكن عادةً تقريب هذه المصادر كنقطة رياضية لتبسيط التحليل.

لا يشترط أن يكون المصدر الفعلي صغيرًا جدًا إذا كان حجمه ضئيلاً مقارنةً بأطوال العناصر الأخرى في المسألة. على سبيل المثال، في علم الفلك ، تُعامل النجوم عادةً كمصادر نقطية، على الرغم من أنها في الواقع أكبر بكثير من الأرض .

في ثلاثة أبعاد ، تتناقص كثافة شيء ما يغادر مصدراً نقطياً بما يتناسب مع مربع المسافة العكسية من المصدر، إذا كان التوزيع متجانساً ، ولم يكن هناك امتصاص أو فقدان آخر.

في الرياضيات، المصدر النقطي هو نقطة شاذة ينبعث منها تدفق أو تيار. ورغم أن مثل هذه النقاط الشاذة لا توجد في الكون المرئي، إلا أن المصادر النقطية الرياضية تُستخدم غالبًا كتقريب للواقع في الفيزياء وغيرها من المجالات.

بشكل عام، يُمكن اعتبار مصدر الضوء مصدراً نقطياً إذا كانت دقة جهاز التصوير منخفضة للغاية بحيث لا تسمح بتحديد حجمه الظاهري. يوجد نوعان من مصادر الضوء: المصدر النقطي والمصدر الممتد.

رياضياً، يمكن اعتبار الجسم مصدراً نقطياً إذا كان حجمه الزاوي ،${\displaystyle \theta }$، أصغر بكثير من قدرة التلسكوب على التمييز: ${\displaystyle \theta <<\lambda /D}$، أين${\displaystyle \lambda }$هو الطول الموجي للضوء و${\displaystyle D}$هو قطر التلسكوب.

أمثلة:

• ضوء نجم بعيد يُرى من خلال تلسكوب صغير
• ضوء يمر عبر ثقب صغير أو فتحة صغيرة أخرى ، يُرى من مسافة أكبر بكثير من حجم الثقب
• ضوء من مصباح شارع في دراسة واسعة النطاق لتلوث الضوء أو إضاءة الشوارع

تُعامل مصادر الموجات الراديوية التي يقل طولها عن طول موجة راديوية واحدة عمومًا كمصادر نقطية. عادةً ما تكون الانبعاثات الراديوية الناتجة عن دائرة كهربائية ثابتة مستقطبة ، مما ينتج عنه إشعاع غير متجانس . مع ذلك، إذا كان الوسط الناقل عديم الفقد، فإن القدرة الإشعاعية في الموجات الراديوية عند مسافة معينة ستظل تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة إذا بقيت الزاوية ثابتة بالنسبة لاستقطاب المصدر.

يمكن اعتبار مصادر أشعة غاما والأشعة السينية مصادر نقطية إذا كانت صغيرة بما يكفي. غالبًا ما تكون مصادر التلوث الإشعاعي والمصادر النووية مصادر نقطية. وهذا له أهمية في الفيزياء الصحية والحماية من الإشعاع .

أمثلة:

• غالباً ما تكون هوائيات الراديو أصغر من طول موجة واحدة، على الرغم من أن قطرها يبلغ عدة أمتار.
• تُعامل النجوم النابضة كمصادر نقطية عند رصدها باستخدام التلسكوبات الراديوية.
• في الفيزياء النووية، "البقعة الساخنة" هي مصدر نقطي للإشعاع

الصوت عبارة عن موجة ضغط متذبذبة . ^{[ 1 ]} ومع تذبذب الضغط صعودًا وهبوطًا، يعمل مصدر الصوت النقطي بدوره كمصدر نقطي للسائل ثم كمستقبل نقطي للسائل. ^{[ 1 ]} (لا يوجد مثل هذا الجسم ماديًا، ولكنه غالبًا ما يكون نموذجًا مبسطًا جيدًا للحسابات. ^{[ 2 ]} )

أمثلة:

• اهتزازات زلزالية ناتجة عن تجربة زلزالية موضعية للبحث عن النفط
• التلوث الضوضائي الناتج عن محرك نفاث في دراسة واسعة النطاق للتلوث الضوضائي
• يمكن اعتبار مكبر الصوت مصدرًا نقطيًا في دراسة الصوتيات الخاصة بإعلانات المطارات

تم تصميم مكبر الصوت المحوري ليعمل كمصدر نقطي للسماح بمجال أوسع للاستماع.

تُستخدم المصادر النقطية كوسيلة لمعايرة أجهزة قياس الإشعاع المؤين . وهي عادةً ما تكون كبسولات محكمة الإغلاق، وتُستخدم بشكل شائع لأجهزة قياس أشعة جاما والأشعة السينية وأشعة بيتا.

في الفراغ ، يتسرب الحر على شكل إشعاع بشكل متساوي الخواص. أما إذا بقي المصدر ثابتًا في سائل قابل للانضغاط كالهواء ، فقد تتشكل أنماط تدفق حوله بفعل الحمل الحراري ، مما يؤدي إلى نمط غير متساوي الخواص لفقدان الحرارة. وأكثر أشكال عدم التساوي شيوعًا هو تشكل عمود حراري فوق مصدر الحرارة. أمثلة:

• النقاط الساخنة الجيولوجية على سطح الأرض التي تقع في قمم الأعمدة الحرارية المتصاعدة من أعماق باطن الأرض
• دراسة أعمدة الحرارة في تتبع التلوث الحراري .

تُستخدم مصادر السوائل النقطية بشكل شائع في ديناميكا الموائع وديناميكا الهواء . يُعد مصدر السائل النقطي عكس مصارف السوائل النقطية (نقطة يُزال منها السائل). فبينما تُظهر مصارف السوائل سلوكًا معقدًا سريع التغير، كما هو الحال في الدوامات (على سبيل المثال، تدفق الماء إلى فتحة تصريف أو الأعاصير التي تتشكل عند نقاط ارتفاع الهواء)، تُنتج مصادر السوائل عمومًا أنماط تدفق بسيطة، حيث تُولّد المصادر النقطية الثابتة والمتساوية الخواص كرة متوسعة من سائل جديد. أما إذا كان السائل متحركًا (مثل الرياح في الهواء أو التيارات في الماء)، فإن عمودًا من السائل يتولد من المصدر النقطي.

أمثلة:

• تلوث الهواء الناتج عن مدخنة محطة توليد الطاقة في تحليل واسع النطاق لتلوث الهواء
• تلوث المياه الناتج عن تصريف مياه الصرف الصحي من مصفاة نفط في تحليل واسع النطاق لتلوث المياه
• غاز يتسرب من أنبوب مضغوط في مختبر
• غالباً ما يتم إطلاق الدخان من مصادر نقطية في نفق هوائي من أجل إنشاء عمود من الدخان يبرز تدفق الرياح فوق جسم ما
• يمكن أن ينتقل الدخان الناتج عن حريق كيميائي موضعي مع الرياح ليشكل سحابة من التلوث

غالباً ما تُعتبر مصادر أنواع التلوث المختلفة مصادر نقطية في الدراسات واسعة النطاق للتلوث. ^{[ 3 ]}

• مصدر خطي
• دالة ديراك دلتا