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
مواردی که سرعت بالاتر از سرعت نور دارند؟ (2 پاسخ)
آیا زمان بردار است؟ (چون جهت دارد: از گذشته رو به آینده) (14 پاسخ)
آيا تغيرات زماني مانند تغيرات مكاني ميتواند بُردار باشد؟ (4 پاسخ)
تمام نیروهای وارد بر شخصی در دو قدم اول حرکتش (2 پاسخ)
اتو مبيلي با سرعت ثابت حركت مي كند (10 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (473 پاسخ)
شوخي با شيمي (20 پاسخ)
اگر تندای نور بیشتر بود.... (7 پاسخ)
لیزر پوینتری که به تخته کلاس بچسبه (1 پاسخ)
معادله شرودینگر (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (14 پاسخ)
اطلاعات در مورد رشته مهندسی هسته ای و آينده شغلي اين رشته (5 پاسخ)
برنامه متلب مغناطش (0 پاسخ)
اصل 5 اقلیدس (3 پاسخ)
آيا بوزون ها هم پاد ذره دارند؟ (3 پاسخ)
انرژی کشسانی اولیه (0 پاسخ)
فرکانس ارتعاش شبکه لانه زنبوری "شش گوشه" و مولکول آب (0 پاسخ)
زمان لحظه ای ثابت (5 پاسخ)
ذره خدا همان ماده تاریک است؟ (13 پاسخ)
گزارش کار آزمایشگاه فیزیک پایه 3 (1 پاسخ)
با یک نظریه و کشف علمی چکار باید کرد؟ (6 پاسخ)
دو مقاله مرتبط با سیستم ها و ابزار دقیق (6 پاسخ)
سلول سرطان‌کُش در آزمایشگاه تولید شد (0 پاسخ)
شلیک گلوله (9 پاسخ)
دنیا های موازی و انواع آن (4 پاسخ)
باردار كردن جسم بدون نياز به مالش (10 پاسخ)
مشتق گرفتن از معادله سرعت نسبت به مكان (7 پاسخ)
فراخوان جایزه علیمحمدی ویژه رساله‌های برتر فیزیک منتشر شد (0 پاسخ)
دیفرانسیل دو اتمی (0 پاسخ)
بازدید ظریف و تیم مذاکره کننده هسته‌ای از تأسیسات هسته‌ای (1 پاسخ)
مساله در درس لیزر (0 پاسخ)
نظریات شما درباره دنیا های موازی (5 پاسخ)
جزوه حالت جامد پیشرفته 2 (5 پاسخ)
سوال از جامد اشکرافت (4 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (919 پاسخ)
چرا نباید صفحات خازن رو بیش از حد به هم نزدیک کنیم؟ (12 پاسخ)
ادامه تحصیل در رشته فیزیک (10 پاسخ)
دسـترسـی به تـمـامی مـنـابـع عـلمـی دنـیـا در یک ثانیه! (1 پاسخ)
فرود فضانورد (1 پاسخ)
ماهیت انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
سوال در مورد قدرت موتور (0 پاسخ)
برق مجانی! (2 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (53 پاسخ)
تیزاب پرانی (13 پاسخ)
تابع ناپیوسته با دامنه و برد R که در شرط زیر صدق کنه (0 پاسخ)
کنترل جریان الکتریکی با اسپین هسته (0 پاسخ)
سد پتانسیل تابع زمان (5 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (72 پاسخ)
آيا میشود با استفاده از فیبر نوری یک پروژکتور ساخت؟ (2 پاسخ)
مغناطیس درمانی (0 پاسخ)
تابع کار چیست؟ (5 پاسخ)
چاه پتانسیل متناهی (1 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (69 پاسخ)
شارش گاز پیوسته از یک روزنه (0 پاسخ)
منظور از سطح مقطع پراکندگی (3 پاسخ)
نابودی جهان در سال 2022: واقعیت یا دروغی دیگر (1 پاسخ)
تایید اتساع زمانی انیشتین (0 پاسخ)
دو سوال پایه ای در بحث الکترومغناطیس (16 پاسخ)
روش محاسبه دترمینان اسلیتر (1 پاسخ)
چگونگی اندازه گیری جرم قطره های روغن در آزمایش میلیکان (3 پاسخ)
مقالات فیزیک
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!
آیا “کوانتوم” و “ادراک فرا حسی” با هم ارتباط دارند؟
دورترین و کوچکترین کهکشان جهان مشاهده شد!
«گربۀ شرودینگر» با یک آزمایش عجیب مشاهده شد!
حقایق شگفت انگیز در مورد زمان
سطح نورد بعدی ناسا از جو مریخ، اکسیژن بیرون میکشد!
کشف ِ یک تپ اختر درخشان!
گلوله چقدر در آب نفوذ می کند؟
روش جدید برای کشف آب در مریخ
فیزیکدان‌ها،جوان‌ترین برندگان نوبل
بوزون هیگز موسیقی شد
آیا امکان وجود تمدن های هوشمندی که بتوانند به زمین سفر بکنند وجود دارد؟
الگوی خواب انسان در اقیانوس فرگشت یافته!
محاسبات ریاضی می گوید: سیاهچاله وجود ندارد!
بررسی ماهیت ِ ماده ، فضا و زمان
معرفی کتاب: نظریه علمی چیست؟
شبه علم، از نوع ارابه خدایان فون دنیکن
کشف ابر سیاهچاله ای در یک کهکشان کوچک!
گرانش در نهایت جهانی با چند کهکشان بزرگ ایجاد خواهد کرد!
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؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
در نزدیک سیاهچاله چه خبر است؟
وقوع زلزله‌های 9.5 ریشتری در ستارگان نوترونی!
تولید پرتو کششی برگشت‌پذیر با همکاری دانشمند ایرانی
بحران انرژی جهان حل می‌شود
دانشمندان در یک مدل محاسباتی پاسخ دادند تومورهای غیرفعال چگونه بدخیم می‌شوند؟
میدان مغناطیسی زمین کی وارونه می‌شود؟
کشف ذره زیراتمی تشکیل‌دهنده ماده تاریک
گلوله یخی اعماق فضا امروز به مریخ نزدیک می‌شود!
کشف ذره و ضدذره در یک ماده به رهبری دانشمند ایرانی
برندگان نوبل فیزیک 2014 معرفی شدند
جایزه محقق جوان 2014 سنگاپور به دانشمند ایرانی رسید
کشف ابرهایی عظیم و سمی در تیتان!
چین بدنبال ساخت سیستم جامع رصدگر زمین
اعلام برنده جایزه نوبل پزشکی تا ساعاتی دیگر
دختر ایرانی چگونه شاهزاده امنیتی گوگل شد؟ دانشجویی که تا قبل از ورود به دانشگاه رایانه را لمس هم نکرده بود
ادامه ...
مطالب پربیننده
دختر ایرانی چگونه شاهزاده امنیتی گوگل شد؟ دانشجویی که تا قبل از ورود به دانشگاه رایانه را لمس هم نکرده بود (22+)
گلوله چقدر در آب نفوذ می کند؟ (19+)
کشف ذره و ضدذره در یک ماده به رهبری دانشمند ایرانی (17+)
برندگان نوبل فیزیک 2014 معرفی شدند (16+)
میدان مغناطیسی زمین کی وارونه می‌شود؟ (15+)
آیا “کوانتوم” و “ادراک فرا حسی” با هم ارتباط دارند؟ (15+)
آیا امکان وجود تمدن های هوشمندی که بتوانند به زمین سفر بکنند وجود دارد؟ (11+)
جایزه محقق جوان 2014 سنگاپور به دانشمند ایرانی رسید (11+)
الگوی خواب انسان در اقیانوس فرگشت یافته! (10+)
بوزون هیگز موسیقی شد (9+)
اتساع زمانی اینشتین تایید شد! (9+)
حقایق شگفت انگیز در مورد زمان (8+)
روش جدید برای کشف آب در مریخ (7+)
سطح نورد بعدی ناسا از جو مریخ، اکسیژن بیرون میکشد! (7+)
بحران انرژی جهان حل می‌شود (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.