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؟

+ 232
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

+ 232
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
Pharmacology - فارماکولوژی - داروشناسی (6 پاسخ)
اثبات کنید یک مساوی دو (41 پاسخ)
آیا تبدیل انرژی به جرم امکان پذیر هست؟! (2 پاسخ)
تعریف علمی عنصر چیه؟ (3 پاسخ)
سوالاتي در حد مقطع راهنمايي (48 پاسخ)
صفر مثبته يا منفيه ؟ (15 پاسخ)
تونل زنی کوانتومی الکترون (1 پاسخ)
بدست اوردن thumb.width در این فرمول (2 پاسخ)
آيا سياهچاله همه چيز را به درون خود مي كشد (14 پاسخ)
جستجو در دنیای مهندسی پزشکی! (0 پاسخ)
90% خلاء با موتور یخچال؟ (0 پاسخ)
کوانتش فضایی یعنی چی؟ (5 پاسخ)
توضیح ساده درباره نظریه ریسمان_F (0 پاسخ)
ميشه بگيد چرا 1=!0 (23 پاسخ)
من میگم آهن و مس و غیره جامد نیستند (5 پاسخ)
مقاومت بافت رگها خونی (16 پاسخ)
تصویر های دانشیک (7 پاسخ)
شبیه سازیهایی در زمینه ساختارهای DWELL (0 پاسخ)
ارتفاع یک تاب نسبت به زمین از 0.5 متر تا 2 متر تغییر می کند (4 پاسخ)
منجنیق چگونه کار مکی کند (1 پاسخ)
عبور یک بسته علوفه و بزغاله و گرگ از رودخانه (15 پاسخ)
آيا اعداد جايگاهي در سرشت واقعي جهان دارند؟ (1 پاسخ)
چيستان-7 آيا شما نيز سن تك تك فرزندان شهرام را ميدانيد؟ (3 پاسخ)
مسئله ای برای هوش آزمایی : کلید هر در را بیابید (9 پاسخ)
اگر کائنات برنامه نوشته شده مجازی باشد (8 پاسخ)
كمك در ساخت پلاسما (1 پاسخ)
تشخیص افسردگی با آزمایش خون امکان‌پذیر شد (1 پاسخ)
اثر پروانه ای (6 پاسخ)
نمودار I بر حسب t بار برابر است (7 پاسخ)
نظر شما در مورد رشته فیزیک در انتخاب رشته کنکور (4 پاسخ)
زيباترين آزمايش هاي فيزيك در تاريخ جهان (4 پاسخ)
روش نوترون درمانی با بور-10 (0 پاسخ)
معما های سخت (190 پاسخ)
هر کیلو اورانیوم 100% چند ژول انرژی دارد؟ (1 پاسخ)
یک ایرانی اولین برنده زن معتبرترین جایزه جهانی ریاضیات (24 پاسخ)
سنگ تا چه ارتفاعي به بالا رفته و با چه سرعتي به زمين ميرسد؟ (10 پاسخ)
آیا حرکت دایره ای نوعی نوسان است؟ (8 پاسخ)
کتاب مبانی فیزیک جدید ریچارد و ایدنرو رابرت سلز (3 پاسخ)
يادگيري رياضيات در فيزيك (1 پاسخ)
پس سوز در موتو جنگنده ها (2 پاسخ)
بازار جهانی فلزات کمیاب (2 پاسخ)
نسبیت به زبان ساده (134 پاسخ)
دو سوال پایه ای در بحث الکترومغناطیس (8 پاسخ)
پارادوکس آقای X (18 پاسخ)
معرفی چند کتاب فلسفه در حد مقدمات و به زبان ساده (6 پاسخ)
بهترین منابع فیزیک پایه برای کنکور ارشد فیزیک (8 پاسخ)
کتابی در رابطه با الکترودینامیک کوانتومی (7 پاسخ)
سوال در مورد روش های حل عددی نرم افزارهای تخصصی (3 پاسخ)
دوره تناوب اهنربا بر اثر گشتاور مغناطیسی! (8 پاسخ)
توضیح ساده از مکانیک آماری (2 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (435 پاسخ)
آینده کاری فیزیک حالت جامد؟ (29 پاسخ)
ساخت دست مصنوعی با قابلیت کنترل ذهنی (0 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (906 پاسخ)
شعبده باز و غیب گویی... (5 پاسخ)
سایت ویدئو لکچر دانشگاههای آمریکا و اروپا (2 پاسخ)
فضـای داخلـی سفیـنه فضـایی چه شکلـی است؟ (2 پاسخ)
انرژی تاریک چیست و چه رابطه ای با ماده تاریک دارد؟ (1 پاسخ)
جفت شدگی اسپین - مدار (7 پاسخ)
سریعترین هواپیمای راکتی دنیا! (1 پاسخ)
مقالات فیزیک
لایۀ اُزون زمین در حال ترمیم است!
نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا”
ملاقات ِ نزدیک ِ فضاپیمای روزتا با دنباله دار چوریومف!
هاوکینگ: «ذره خدا» پتانسیل ِنابودی جهان را دارد!
تئوری جدید ِ چگونگی ادغام فضا و زمان!
کمبود آب در “زمین” جدی است!
آنتروپی از دیدگاه ترمودینامیک آماری
آیا حبابی از گازهای داغ منظومه‌ی ما را احاطه کرده است؟
معرفی کتاب:استیون هاوکینگ ذهنی رها
آیا کیهان فقط یک هولوگرام بزرگ است؟
ارتباط میان تشکیل ستاره‌ها و فعالیت هسته‌های کهکشانی
آنتروپی- بخش اول
تأثیر نواحی ‌آرام (کم فعالِ مغناطیسی) سطح خورشید در گرمایش لایه‌های رنگین‌کره و تاج
انرژی اَکتیواسیون (فعالسازی)
فضای میان ستاره ای یک آزمایشگاه کوانتومی عجیب!
مردی که چشم ما را به روی جهان گشود!
رابطه‌ی فراوانی فلزی و جرم ستاره‌ای کهکشان‌های دوردست
توصیف جالب “استیون واینبرگ” از جهان های چندگانه
اصل برنولی
امکان ِکشف حیات بیگانه در اطراف کوتوله های قرمز!
معرفی کتاب: نسبیت
درخشش “مریخ” به اندازه “ماه” نمی شود!
جو زمین، مملو از ترکیب شیمیایی ممنوعه
قانون پایستگی انرژی
شبیه سازی دوتایی‌های ستاره‌ نوترونی مغناطیسی با توان تفکیک بالا
خطر برخورد یک سیارک به زمین در سال ۲۸۸۰
ستاره ای که به سیاره تبدیل شد!
سوء استفاده از مفاهیم فیزیک کوانتومی
نظارۀ شهاب باران در آسمان
صورت فلکی شلیاق یا چنگ رومی(Lyr)
ادامه ...
اخبار فیزیک
حل اسرار درخشان‌ترین اجرام کیهان
تولید نوع جدیدی از سلولهای بنیادی در آزمایشگاه
رصد نخستین ابرنواختر گایا
صدای اتم شنیده شد!
جامدکردن نور با همکاری دانشمند ایرانی
حرکت یک توفان عظیم خورشیدی به سمت زمین
آشنایی با نابغۀ ایرانی: دکتر “نادر انقطاع”
آشکارساز ذره جدید برای کشف هویت ضدماده گریزپا
در جست‌وجوی خواهر و برادرهای خورشید
انسان‌ها و نئاندرتال‌ها «قرن‌ها» همزیستی داشته‌اند!
سنجش انرژی خورشید در زمان واقعی برای نخستین بار
بهترین جای کیهان برای یافتن حیات بیگانه کجاست؟
بررسی فوران‌های قمر مشتری برای درک چگونگی شکل‌گیری زمین
زن ریاضیدان ایرانی، برنده عالی ترین جایزه ریاضی جهان شد
ماه برای چند سال می‌تواند سوخت زمین را تأمین کند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
توصیف جالب “استیون واینبرگ” از جهان های چندگانه (35+)
هاوکینگ: «ذره خدا» پتانسیل ِنابودی جهان را دارد! (27+)
معرفی کتاب:استیون هاوکینگ ذهنی رها (17+)
کمبود آب در “زمین” جدی است! (16+)
انسان‌ها و نئاندرتال‌ها «قرن‌ها» همزیستی داشته‌اند! (15+)
جامدکردن نور با همکاری دانشمند ایرانی (15+)
صدای اتم شنیده شد! (12+)
لایۀ اُزون زمین در حال ترمیم است! (11+)
معرفی کتاب: نسبیت (10+)
اصل برنولی (9+)
فضای میان ستاره ای یک آزمایشگاه کوانتومی عجیب! (9+)
آنتروپی- بخش اول (8+)
تئوری جدید ِ چگونگی ادغام فضا و زمان! (8+)
نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا” (8+)
سنجش انرژی خورشید در زمان واقعی برای نخستین بار (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.