Page Rank اعزام به دوره های فشرده آموزش زبان انگلیسی در کالج زبان لندن شعبه کوالالامپور
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :

فیزیک کوانتوم چیست؟

+ 235
رأی شما
- 44

فیزیک کوانتوم چیست؟نیلز بور (۱۹۶۲-۱۸۸۵)، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم، در مورد چیزی که بنیان گذارده است، جمله ای دارد به این مضمون که:
"اگر کسی بگوید فیزیک کوانتوم را فهمیده، پس چیزی نفهمیده است."

ما هم در اینجا می خواهیم چیزی را برایتان توضیح دهیم که قرار است نفهمید!

تقسیم ماده:

بیایید از یک رشته‌ی دراز ماکارونی پخته شروع کنیم. اگر این رشته‌ی ماکارونی را نصف کنیم، بعد نصف آن را هم نصف کنیم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف کنیم و... شاید آخر سر به چیزی برسیم ــ البته اگر چیزی بماند! ــ که به آن مولکولِ ماکارونی می‌توان گفت؛ یعنی کوچکترین جزئی که هنوز ماکارونی است. حال اگر تقسیم کردن را باز هم ادامه بدهیم، حاصل کار خواص ماکارونی را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر ادامه‌ی تقسیم، به مولکول‌های کربن یا هیدروژن یا... بربخوریم. این وسط، چیزی که به درد ما می خورد ــ یعنی به دردِ نفهمیدن کوانتوم! ــ این است که دست آخر، به اجزای گسسته ای به نام مولکول یا اتم می رسیم.

این پرسش از ساختار ماده که «آجرک ساختمانی ماده چیست؟»، پرسشی قدیمی و البته بنیادی است. ما به آن، به کمک فیزیک کلاسیک، چنین پاسخ گفته ایم: "ساختار ماده، ذره ای و گسسته است"؛ این یعنی نظریه‌ی مولکولی.

تقسیم انرژی:

بیایید ایده‌ی تقیسم کردن را در مورد چیزهای عجیب تری به کار ببریم، یا فکر کنیم که می توان به کار برد یا نه. مثلاً در مورد صدا. البته فیزیک کوانتوم چیست؟منظورم این نیست که داخل یک قوطی جیغ بکشیم و در آن را ببندیم و سعی کنیم جیغ خود را نصف ـ نصف بیرون بدهیم.

صوت یک موج مکانیکی است که می تواند در جامدات، مایعات و گازها منتشر شود. چشمه های صوت معمولاً سیستم های مرتعش هستند. ساده ترین این سیستم ها، تار مرتعش است، که در حنجره ی انسان هم از آن استفاده شده است. به‌راحتی(!) و بر اساس مکانیک کلاسیک می توان نشان داد که بسیاری از کمیت های مربوط به یک تار کشیده مرتعش، از جمله فرکانس، انرژی، توان و... گسسته (کوانتیده) هستند. گسسته بودن در مکانیک موجی، پدیده ای آشنا و طبیعی است (برای مطالعه‌ی بیشتر می توانید به فصل‌های ۱۹ و ۲۰ «فیزیک هالیدی» مراجعه کنید). امواج صوتی هم مثال دیگری از کمیت های گسسته (کوانتیده) در فیزیک کلاسیک هستند. مفهوم موج در مکانیک کوانتومی و فیزیک مدرن جایگاه بسیار ویژه و مهمی دارد که جلوتر به آن می رسیم و یکی از مفاهیم کلیدی در مکانیک کوانتوم است.

پس گسسته بودن یک مفهوم کوانتومی نیست. این تصور که فیزیک کوانتومی مساوی است با گسسته شدن کمیت های فیزیکی، همه‌ی مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمیت های گسسته در فیزیک کلاسیک هم وجود دارند. بنابراین، هنوز با ایده‌ی تقسیم کردن و سعی برای تقسیم کردن چیزها می‌توانیم لذت ببریم!

مولکول نور:

خوب! تا اینجا داشتیم سعی می کردیم توضیح دهیم که مکانیک کوانتومی چه چیزی نیست. حالا می رسیم به شروع ماجرا:
فرض کنید به جای رشته‌ی ماکارونی، بخواهیم یک باریکه‌ی نور را به طور مداوم تقسیم کنیم. آیا فکر می کنید که دست آخر به چیزی مثل «مولکول نور» (یا آنچه امروز فوتون می‌نامیم) برسیم؟ چشمه های نور معمولاً از جنس ماده هستند. یعنی تقریباً همه‌ی نورهایی که دور و بر ما هستند از ماده تابش می‌کنند. ماده هم که ساختار ذره ای ـ اتمی دارد. بنابراین، باید ببینیم اتم ها چگونه تابش می کنند یا می توانند تابش کنند؟

تابش الکترون:

در سال ۱۹۱۱، رادرفورد (۹۴۷-۱۸۷۱) نشان داد که اتم ها، مثل میوه‌ها، دارای هسته‌ی مرکزی هستند. هسته بار مثبت دارد و فیزیک کوانتوم چیست؟الکترون‌ها به دور هسته می چرخند. اما الکترون های در حال چرخش، شتاب دارند و بر مبنای اصول الکترومغناطیس، «ذره‌ی بادارِ شتابدار باید تابش کند» و در نتیجه انرژی از دست بدهد و در یک مدار مارپیچی به سمت هسته سقوط کند. این سرنوشتی بود که مکانیک کلاسیک برای تمام الکترونها پیش ‌بینی می‌کند. طیف تابشی اتمها، بر خلاف فرضیات فیزیک کلاسیک گسسته است. به عبارت دیگر ، نوارهایی روشن و تاریک در طیف تابشی دیده می‌شوند.
اگر الکترونها به این توصیه عمل می‌کردند، همه‌‌ مواد (از جمله ما انسانها) باید از خود اشعه تابش می‌کردند (و همانطور که می‌دانید اشعه برای سلامتی بسیار خطرناک است)، ولی می‌بینیم از تابشی که باید با حرکت مارپیچی الکترون به دور هسته حاصل شود اثری نیست و طیف نوری تابش ‌شده از اتمها بجای اینکه در اثر حرکت مارپیچی و سقوط الکترون پیوسته باشد، یک طیف خطی گسسته است؛ مثل برچسبهای رمزینه‌ای (barcode) که روی اجناس فروشگاهها می‌زنند.
یعنی یک اتم خاص ، نه تنها در اثر تابش فرو نمی‌ریزد، بلکه نوری هم که از خود تابش می‌کند، رنگهای یا فرکانسهای گسسته و معینی دارد. گسسته بودن طیف تابشی اتمها از جمله علامت سؤالهای ناجور در مقابل فیزیک کلاسیک و فیزیکدانان دهه‌‌ی 1890 بود

فاجعه‌ی فرابنفش:

ماکسول (۱۸۷۹-۱۸۳۱) نور را به صورت یک موج الکترومغناطیس در نظر گرفته بود. از این رو، همه فکر می کردند نور یک پدیده‌ی موجی است و ایده‌ی «مولکولِ نور»، در اواخر قرن نوزدهم، یک لطیفه‌ی اینترنتی یا SMS کاملاً بامزه و خلاقانه محسوب می شد. به هر حال، دست سرنوشت یک علامت سؤال ناجور هم برای ماهیت موجی نور در آستین داشت که به «فاجعه‌ی فرابنفش» مشهور شد:

یک محفظه‌ی بسته و تخلیه‌شده را که روزنه‌ی کوچکی در دیواره‌ی آن وجود دارد، در کوره ای با دمای یکنواخت قرار دهید و آن‌قدر صبر کنید تا آنکه تمام اجزا به دمای یکسان (تعادل گرمایی) برسند.
در دمای به اندازه‌ی کافی بالا، نور مرئی از روزنه‌ی محفظه خارج می‌شود، مثل سرخ و سفید شدن آهن گداخته در آتش آهنگری.
در تعادل گرمایی، این محفظه دارای انرژی تابشی‌ای است که آن را در تعادل تابشی - گرمایی با دیواره ها نگه می‌دارد. به چنین محفظه‌ای «جسم سیاه» می‌گوییم. یعنی اگر روزنه به اندازه‌ی کافی کوچک باشد و پرتو نوری وارد محفظه شود، گیر می‌افتد و نمی‌تواند بیرون بیاید.
نمودار انرژی تابشی در واحد حجم محفظه، برحسب رابطه رایلی- جینز در فیزیک کلاسیک و رابطه پیشنهادی پلانک
فرض کنید میزان انرژی تابشی در واحد حجمِ محفظه (یا چگالی انرژی تابشی) در هر لحظه U باشد.
سؤال: چه کسری از این انرژی تابشی که به شکل امواج نوری است، طول موجی بین ۵۴۶ (طول موج نور زرد) تا ۵۷۸ نانومتر (طول موج نور سبز) دارند؟

جوابِ فیزیک کلاسیک به این سؤال برای بعضی از طول موج‌ها بسیار بزرگ است! یعنی در یک محفظه‌ی روزنه دار که حتماً انرژی محدودی وجود دارد، مقدار انرژی در برخی طول موج‌ها به سمت بی نهایت می‌رود. این حالت برای طول موج‌های فرابنفش شدیدتر هم می‌شود.

فیزیک کوانتوم چیست؟

رفتار موجی ـ ذره‌ای: [ماکس پلانک]

فیزیک کوانتوم چیست؟در سال ۱۹۰۱ ماکس پلانک (Max Planck: ۱۹۴۷-۱۸۵۸) اولین گام را به سوی مولکول نور برداشت و با استفاده از ایده‌ی تقسیم نور، جواب جانانه ای به این سؤال داد. او فرض کرد که انرژی تابشی در هر بسامد v ــ بخوانید نُو ــ به صورت مضرب صحیحی از h است که در آن h یک ثابت طبیعی ــ معروف به «ثابت پلانک» ــ است. یعنی فرض کرد که انرژی تابشی در بسامد از «بسته های کوچکی با انرژی h» تشکیل شده است. یعنی اینکه انرژی نورانی، «گسسته» و «بسته ـ بسته» است. البته گسسته بودن انرژی به تنهایی در فیزیک کلاسیک حرف ناجوری نبود‌ (همان‌طور که قبل‌تر در مورد امواج صوتی دیدیم)، بلکه آنچه گیج‌کننده بود و آشفتگی را بیشتر می‌کرد، ماهیت «موجی ـ ذره‌ای» نور بود. این تصور که چیزی ــ مثلاً همین نور ــ هم بتواند رفتاری مثل رفتار «موج» داشته باشد و هم رفتاری مثل «ذره»، به طرز تفکر جدیدی در علم محتاج بود.

 ذره چیست؟ ذره عبارت است از جرم (یا انرژیِ) متمرکز با مکان و سرعت معلوم.

موج چیست؟ موج یعنی انرژی گسترده شده با بسامد و طول موج. ذرات مختلف می‌توانند با هم برخورد کنند، اما امواج با هم برخورد نمی‌کنند، بلکه تداخل می‌کنند . نور قرار است هم موج باشد هم ذره! یعنی دو چیز کاملاً متفاوت.

 
 منبع: دانشنامه رشد

+ 235
رأی شما
- 44
zei
سلام.من به ده مقاله درمورد خاصیت موجی ذرات نیاز دارم.میشه کمکم کنید؟ ممنون
دوشنبه 23 تير 1393 - 06:55
نظر شما :
● فارسی نویس
نام کاربری :

کلمه عبور :


 تذکر :   تنها اعضای سایت مجاز به ارسال نظر می باشند. جهت عضویت در سایت   اينجـــا   کلیک کنید.




www.HUPAA.com
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● ادامه تحصیل در مالزی
● دانشگاه های مالزی
● سعيد سيوف جهرمي
● هر آنچه می خواهید
● مجله پزشکی
● توصیه های پزشکی
● پس از باران
● انجمن علمی فیزیک پیام نور
● دانلود کامل
● سایت گردشگری آنوبانی نی
● جاویدان
● سنگ شکن
● آگهی رایگان
● ایتکا
● پزشکی
● مجله علمی
● پی سی گیمرز
● موسسه پروفسور حسابی
● میهن کمپ
● پی سی وبلاگ
● کتاب هفته
● دهکده فضایی
● ایران حافظ
● Airgo Design
● دکتر علی افضل صمدی
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
آخرین گفتگوها در انجمن
تصویر های دانشیک (49 پاسخ)
Pharmacology - فارماکولوژی - داروشناسی (15 پاسخ)
انتگرال را توضیح دهید (11 پاسخ)
اتحادهای مثلثاتی (8 پاسخ)
پیرومتر نوری (1 پاسخ)
کتابی از آیزاک آسیموف برای کنفرانس فیزیک (0 پاسخ)
معما های سخت (224 پاسخ)
طرح سرباز جنگ جهانی سوم! (15 پاسخ)
کمک به اثبات فرمول جابجایی جانبی پرتو نور (1 پاسخ)
اینجا وبلاگ های خودتان را بنویسید و به بقیه معرفی کنید (83 پاسخ)
درخواست ضریب شکست طول موجهای نور در منشور شیشه ای (0 پاسخ)
سوال از درس حسابان (10 پاسخ)
راه پله ی سحرآمیز (7 پاسخ)
پاسخ سوالات دکتری فیزیک (23 پاسخ)
چرا نمي توان به سرعتي بالاتر از سرعت نور دست يافت؟ (1 پاسخ)
مساله در درس لیزر (3 پاسخ)
ژیروسکوپ ( جایرو ) (0 پاسخ)
با کمیت فیزیکی خاص آشنا شوید-بردار پوئین‌تینگ (0 پاسخ)
چگونه مي توان در زمان سفر كرد؟ (59 پاسخ)
ترمودینامیک زیمانسکی (4 پاسخ)
باز کردن پیچ با پیچ گوشتی (38 پاسخ)
بار در مرکز کره ی هادی منزوی به شعاع a و بار Q (0 پاسخ)
کتاب برای حرفه ای شدن در حل انتگرال و هندسه ی مربوط به فيزيك (1 پاسخ)
برنامه wien2k (1 پاسخ)
تعیین توزیع پارتونی هسته (1 پاسخ)
نحوه چگونگی حركت موشک هدایت گرمایی در جریان گردابه ای (1 پاسخ)
غبار زدايي از سيگنال امواج گرانشي كيهاني (0 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (926 پاسخ)
نامریی شدن - ایده نظامی (12 پاسخ)
چرا E=MC² است؟ (2 پاسخ)
لطفا کالیبره کردن در فیزیک را به طور ساده توضيح دهيد (2 پاسخ)
خاصيت مویینگی آب (11 پاسخ)
آخر شوم شومآخر (18 پاسخ)
در سرعت های بالاتر از C، چه بلایی بر سر «زمان» می آید؟ (5 پاسخ)
آیا گامای معروف نسبیت خاص، میتونه کوچکتر از 1 بشه؟ (1 پاسخ)
پاره کردن بعد فضا (7 پاسخ)
راهنمایی برای تحلیل سوالات "حرکت شناسی" دبیرستان (4 پاسخ)
چرا پروتون سبکتر از کوارک است؟ (4 پاسخ)
امكان دارد جسمي تحت شتاب گرانش سرعتش بيش از سرعت نور شود؟ (22 پاسخ)
وزارت بهداشت: سالی ۸۵ هزار نفر در ایران سرطان می‌گیرند (1 پاسخ)
آیا رتبه علمی ایران در جهان کاهش یافته؟ (4 پاسخ)
برابر گرفتن نیروی جانب مرکز و نیروی اصطکاک در حرکت دایره ای (1 پاسخ)
پرسشی پیرامون Sky Dive (10 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (483 پاسخ)
آيا ميشود جرم منفي را توليد كرد؟ (0 پاسخ)
برای ایجاد یک ضد اینرسی چه باید کرد؟ (1 پاسخ)
نظر شما در مورد پاد ماده (12 پاسخ)
رده بندی دانشگاه های جهان (2 پاسخ)
چرا E=MC² است؟ (0 پاسخ)
نامرئی کردن اشیا (16 پاسخ)
فهرست موثرترین دانشمندان جهان در سال 2014، حضور ده ایرانی (4 پاسخ)
به نظر شما برای ایجاد جاذبه مصنوعی چه باید کرد؟ (1 پاسخ)
چرا صاعقه زیگزاگه؟ (11 پاسخ)
نظریه ریمان (1 پاسخ)
جزوه يا كتاب براي رشته فيزيك اتمي (0 پاسخ)
علت افزایش حجم آب (2 پاسخ)
درخواست کمک در نرم افزار فرترن (7 پاسخ)
اظهارات خواندنی باز آلدرین: روی ماه خوابیدم و عبادت کردم (2 پاسخ)
فرق موسسات آموزشی کنکورها و موسسات علمی جهان (5 پاسخ)
فوتون و مسئله زمان (11 پاسخ)
مقالات فیزیک
معرفی کتاب: نجوم به زبان ساده
غبار زدایی از امواج گرانشی کیهان
روش علمی چیست؟
سیاهچاله ای که از کهکشانش به بیرون پرتاب شد!
درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند!
احساس یا درک واقعیت؟
معرفی کتاب: مریخی‌ها خود ما هستیم
تصاویر روزتا از چگونگی فرود ِکاوشگر فیلای
شکارچی دنباله‌دار به خواب زمستانی رفت!
آیا علم می تواند به پرسش های فلسفی پاسخ دهد؟
جایزه‌ی نوبل و تماشای جهان درون سلولی
لکه سرخ مشتری بر اثر آفتاب سوختگی ایجاد شده است!
رصد شعله های خورشیدی در اوج فعالیت ۱۱ ساله
شبیه سازی “تابش هاوکینگ” در آزمایشگاه!
حقایق باورنکردنی در مورد کیهان
عبور دنباله‌داری از مریخ
سیاهچاله‌ی شبیه سازی شده مانند لیزر عمل می‌کند
روشی نوین برای شناسایی سیارات بیگانه!
شاید بوزون هیگز کشف نشده باشد!
اقیانوس های زمین از خورشید پیرترند!
پلۀ پتانسیل
کهکشانی به اندازۀ ۵۰ برابر راه شیری!
کنترل جریان الکتریکی با اسپین هسته
هابل شبحی از کهکشان های مُرده را مشاهده کرد!
فشرده‌سازی داده‌های کوانتومی برای نخستین بار
افق رویداد ِسیاهچاله؛ در خروجی ِ جهان ما
تاریکی زمین به بهانه طوفان خورشیدی دروغ است!
امواج گرانشی و انرژی تاریک
ابر سیاهچاله ها، مانع از شکل گیری ستارگان جدید می شوند!
اتساع زمانی اینشتین تایید شد!
ادامه ...
اخبار فیزیک
دستاورد دانشمندان ایرانی در کشف نحوه تکامل کهکشان‌ها در شبکه کیهانی
امیدی تازه برای درمان دیستروفی عضلانی
شکار ماده تاریک با ماهواره‌های جی‌پی‌اس
ادعای عجیب دانشمند اروپایی مأموریت مخفی «روزتا» برای برقراری تماس با موجودات بیگانه!
سنتز نانوذره‌ای جدید برای تشخیص انواع سرطان‌ در کشور
تلاش محققان ایرانی برای درمان دیابت با پیوند سلول‌های پانکراس
کشف قدیمی‌ترین ردپای مهره‌داران عصر دایناسورها در ایران
کاوشگر فیلای با موفقیت بر سطح دنباله دار فرود آمد!
بردار پوئین تینگ
قدرتمندترین شیئ کائنات چیست؟
عضویت فیزیک‌پیشه ایرانی در کمیسیون فیزیک آماری اتحادیه بین‌المللی فیزیک
انقلابی بزرگ در رایانه‌های فوق‌سریع با همکاری دانشمند ایرانی
تردید دانشمندان در مورد واقعیت کشف بوزون هیگز
اعطای «جایزه پروفسور پارسایی» به هشت پژوهشگر جوان برگزیده
کشف تأثیر طول خواب در ابتلا به کولیت اولسراتیو با همکاری محقق ایرانی
ادامه ...
مطالب پربیننده
تاریکی زمین به بهانه طوفان خورشیدی دروغ است! (18+)
آیا “انرژی تاریک” در حال بلعیدن “ماده تاریک” است؟ (11+)
قدرتمندترین شیئ کائنات چیست؟ (10+)
آیا علم می تواند به پرسش های فلسفی پاسخ دهد؟ (10+)
ادعای عجیب دانشمند اروپایی مأموریت مخفی «روزتا» برای برقراری تماس با موجودات بیگانه! (10+)
عضویت فیزیک‌پیشه ایرانی در کمیسیون فیزیک آماری اتحادیه بین‌المللی فیزیک (9+)
بردار پوئین تینگ (9+)
در نزدیک سیاهچاله چه خبر است؟ (8+)
کشف یکی از عمیق‌ترین نشانه‌های حیات (8+)
کاوشگر فیلای با موفقیت بر سطح دنباله دار فرود آمد! (8+)
حقایق باورنکردنی در مورد کیهان (8+)
هابل شبحی از کهکشان های مُرده را مشاهده کرد! (7+)
کنترل جریان الکتریکی با اسپین هسته (7+)
کهکشانی به اندازۀ ۵۰ برابر راه شیری! (7+)
شاید بوزون هیگز کشف نشده باشد! (7+)
ادامه ...
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :
Copyright 2003 - 2014 © Hupaa.com , All rights reserved.