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؟

+ 237
رأی شما
- 45

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

+ 237
رأی شما
- 45
zei
سلام.من به ده مقاله درمورد خاصیت موجی ذرات نیاز دارم.میشه کمکم کنید؟ ممنون
دوشنبه 23 تير 1393 - 06:55



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
پيدا كردن قطر لنز دوربين (11 پاسخ)
سوالات دشوار فیزیک را در اينجا قرار دهید (23 پاسخ)
تاثیر حرکت زمین روی گرانش زمین (20 پاسخ)
آیا نور وزن دارد؟ (4 پاسخ)
كدومتون درك درستي از كوانتوم داريد؟ (15 پاسخ)
پیدا کردن حالت بهینه برای چند ردیف لامپ (2 پاسخ)
برق رایگان ! (11 پاسخ)
راهی برای دوباره زیستن - بدن جدید - عمر نامحدود (18 پاسخ)
دانلود کتاب 1000 مسئله حل شده در فیزیک جدید (1 پاسخ)
سوال فیزیک جدید (0 پاسخ)
هندسه استفاده شده در نسبیت عام کدام هندسه است؟ (7 پاسخ)
پاره کردن بعد فضا (8 پاسخ)
گذار فاز ساختاری (0 پاسخ)
علت جوش های صورت (3 پاسخ)
چرا وقتی خوش میگذره احساس می کنیم زمان سریعتر میگذره؟ (5 پاسخ)
فیزیک هسته ای یا مهندسی هسته ای؟ (9 پاسخ)
آیا سرعت مطلقا صفر وجود داره؟ (18 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (932 پاسخ)
فرق بین فیزیک کلاسیک و مدرن (6 پاسخ)
پدیده تشدید و آونگ (0 پاسخ)
فرق باتری با خازن (15 پاسخ)
محلولی که با تغییر دما تغییر رنگ بده (4 پاسخ)
صفر کــــــلوین (10 پاسخ)
در صفر مطلق دقیقا چه اتفاقی رخ ميدهد؟ (1 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (62 پاسخ)
کنجکاوی در مریخ ترکیبات ارگانیک کشف کرد! (0 پاسخ)
معما های سخت (248 پاسخ)
میتوانیم بگوییم انرژی مثبت و منفی وجود نداره؟ (21 پاسخ)
دو سوال پایه ای در بحث الکترومغناطیس (17 پاسخ)
بنظر شما وزن ساعت شنی در هنگام سقوط ذرات شن تغییر می کند؟ (55 پاسخ)
خوردن نوشیدنی با نی در فضا (10 پاسخ)
حرکت جسم معلق در هوا (48 پاسخ)
مشکلات آزمایشگاه لیزر (1 پاسخ)
دیدنیهای دانشیک (66 پاسخ)
اطلاعاتی در مورد نظریه های فیزیکی دکتر حسابی (12 پاسخ)
آیا لایه بندی جو زمین متاثر از جاذبه است؟ (6 پاسخ)
فرصتی برای ایده پروری (109 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (117 پاسخ)
منشاء گرانش (33 پاسخ)
فرق گوی و آب در یک آزمایش (8 پاسخ)
کشف حالات سقوط اشیا در حرکت دایره ای (8 پاسخ)
شلیک گلوله (11 پاسخ)
گلوله و سطح شیبدار (0 پاسخ)
وضعیت سقوط در سطح شیب دار (16 پاسخ)
کمک برای اثبات نظریه ریسمان (0 پاسخ)
چرا واندوگراف شمع را فوت می کند؟ (3 پاسخ)
تحصیل در رشته های نجوم (11 پاسخ)
امگا کمیتی نرده ای یا برداری؟ (0 پاسخ)
موفقيت شبيه سازي سفر در زمان براي فوتون ها (6 پاسخ)
تمام سیستمها درحالت خلا می باشند و نیروی مقاومتی وجود نداد (3 پاسخ)
حرکت یک اتومبیل به دور یک پیج (3 پاسخ)
به نظر شما برای ایجاد جاذبه مصنوعی چه باید کرد؟ (4 پاسخ)
اینجا وبلاگ های خودتان را بنویسید و به بقیه معرفی کنید (85 پاسخ)
چرا آینه ها فقط چپ و راست رو برعکس میکنند ؟ (5 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (489 پاسخ)
مفهوم خلا مطلق (0 پاسخ)
10 عکس برتر ناسا از زمین (12 پاسخ)
آموزش MCNP (4 پاسخ)
اگر به یک جسم رسانا بی نهایت بار الکتریکی بدهیم (15 پاسخ)
حوزه مغناطیسی آهن (2 پاسخ)
مقالات فیزیک
زره های گرافینی!
عوامل تأثیرگذار بر تغییر طول شبانه‏روز
سیاهچاله‌ ای سوسوزن، نظریات فیزیک را به چالش کشید!
شاید دنیای ما رنگین‌کمانی باشد، جایی که زمان آغازی ندارد!
ادغام دو ستارۀ عظیم الجثه
انبساط ِ کیهان در لحظۀ تولد چگونه بود؟
بی‌نظمی + بی‌نظمی = بی‌نظمی بیشتر؟
انفجار لیزری، نقطه‌های کوانتومی می‌سازد
دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند!
سحابی تاریک بارنارد ۶۸
معرفی مقیاس بورتل برای سنجش تاریکی آسمان
جنس آب دنباله دار روزتا با جنس آب زمین، تفاوت دارد!
چرا پیکان زمان همیشه به جلو می رود؟
موفقیت محققان کشور در بهبود توان و انرژی ابرخازن‌ها با کمک فناوری نانو
استفاده از نانوذرات طلا برای تشخیص مطابقت ژنتیکی
نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل
کشف ِ اسرار میدان مغناطیسی ماه
با همکاری محقق ابرانی ارائه شد یافته‌های دانشمندان درباره پیش‌بینی خطرات آینده سکته خفیف با تصاویر مغزی
اسرار درونی ستاره‌های نوترونی
تفاوت ِ سیارک ها و دنباله دارها چیست؟
معرفی کتاب: فیزیک و فلسفه
آغاز به کار مجدد ِ برخورد‌ دهندۀ بزرگ هادرون در اوایل سال ۲۰۱۵
نحوه تشکیل سیارات در عمل
بیت‌های کوانتومی بی‌نقص بر مبنای یون‌های به دام افتاده
کاهش حملات صرع در موش‌ها با پیوند عصب‌های جدا شده از سلول‌های بنیادی
خرافات، از شبه ربط تا علیت
کشف سپر محافظتی نامرئی در اطراف زمین!
کشف نقش مهم میکروب‌های روده در محافظت از مغز با همکاری محقق ایرانی
آیا گرانش، جهان را بعد از بیگ بنگ نجات داد؟
چرخاندن چگالیده با استفاده از نور
ادامه ...
اخبار فیزیک
کشف گروه جدیدی از سلول‌های بنیادی
مشاهده شکل‌گیری ستارگان فوق‌عظیم برای نخستین بار
توصیف گذشته و آینده جهان در نظریه جدید «جهان آینه با زمان معکوس»
چسباندن اجسام شکسته با نور فرابنفش
کاشف ساختار “DNA” جایزۀ نوبل خود را ۴٫۷ میلیون دلار فروخت!
کشف دلیل دشواری درمان عفونت‌های مفصلی به رهبری محقق ایرانی
فیزیک‌پیشه ایرانی، برنده بورس تحقیقاتی «فون هومبولت» آلمان شد
اندازه‌گیری دقیق فاصله کهکشان‌های دوردست از زمین با خط کش کیهانی
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
ادامه ...
مطالب پربیننده
خاطرات هاوکینگ از سفر به ایران (15+)
چرا پیکان زمان همیشه به جلو می رود؟ (11+)
شکار ماده تاریک با ماهواره‌های جی‌پی‌اس (10+)
احساس یا درک واقعیت؟ (9+)
فیزیک‌پیشه ایرانی، برنده بورس تحقیقاتی «فون هومبولت» آلمان شد (9+)
کشف سپر محافظتی نامرئی در اطراف زمین! (9+)
دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند! (9+)
سیاهچاله ای که از کهکشانش به بیرون پرتاب شد! (8+)
دستاورد دانشمندان ایرانی در کشف نحوه تکامل کهکشان‌ها در شبکه کیهانی (8+)
درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند! (7+)
معرفی کتاب: نجوم به زبان ساده (7+)
خرافات، از شبه ربط تا علیت (7+)
کاشف ساختار “DNA” جایزۀ نوبل خود را ۴٫۷ میلیون دلار فروخت! (7+)
روش علمی چیست؟ (6+)
کشف ِ اسرار میدان مغناطیسی ماه (6+)
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.