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
هواپیمایی از حالت سکون روی باند شروع به حرکت می کند (5 پاسخ)
تناقض در فواصل اجرام روئیت شده توسط بشر (1 پاسخ)
آزمایش سقوط آزاد گالیله (3 پاسخ)
فرضیه برای حرکت در حد ساختار ذرات بنیادین در نظریه ریسمان (0 پاسخ)
ساده کردن واحد ها در فیزیک (0 پاسخ)
عدد 41 در مبنای 2 (1 پاسخ)
کتاب کمیاب فارسی کوهن (0 پاسخ)
مشاوره در مورد المپیاد فیزیک (12 پاسخ)
نسبیت به زبان ساده (137 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (452 پاسخ)
ماشين محرك دائم (30 پاسخ)
حلال alq3 (0 پاسخ)
سیاهچاله وجود ندارد؟! (4 پاسخ)
جدیدترین ترجمه کتاب فیزیک هالیدی چاپ چه انتشاراتی است؟ (2 پاسخ)
سوال ساده در مورد فیزیک (0 پاسخ)
حساسیت فوتورزیست به نور (0 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (1 پاسخ)
اثر تیغه ای آب (0 پاسخ)
2 سوال ساده از کتاب فیزیک یک اول دبیرستان (2 پاسخ)
طناب و آهنربا (5 پاسخ)
آيا اعداد جايگاهي در سرشت واقعي جهان دارند؟ (3 پاسخ)
سکه تقلبی (0 پاسخ)
آیا تبدیل انرژی به جرم امکان پذیر است؟! (4 پاسخ)
ترمودینامیک; قرار دادن سینی آب در زیر سیخ کباب برای پخت سریع (2 پاسخ)
اصل طرد پاولی و نزدیک شدن دو الکترون منفرد (6 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (914 پاسخ)
انرژی فنر فشرده حل شده در اسید چه میشود؟ (21 پاسخ)
تخم مرغ و ساعت شنی (4 پاسخ)
Pharmacology - فارماکولوژی - داروشناسی (12 پاسخ)
یادگیری کار کردن با نرم افزار کامسول و متلب (5 پاسخ)
ميانگين (6 پاسخ)
تصویر های دانشیک (12 پاسخ)
تاپیک جــــامع مقالات نجـــوم (60 پاسخ)
معرفی کتاب های نجوم مقدماتی (6 پاسخ)
درخواست كتاب در مورد ليزر (9 پاسخ)
مقاومت بافت رگها خونی (11 پاسخ)
معما های سخت (191 پاسخ)
شما هم میخواهید حاشیه های کتاب pdf تان را حذف کنید؟ (0 پاسخ)
متد آموزش ترمیک فیزیک (3 پاسخ)
آيا سياهچاله همه چيز را به درون خود مي كشد (21 پاسخ)
اثبات کنید 2*2 =7 (14 پاسخ)
اگر سوالی از هندسه دارید در اینجا قرار بدید (16 پاسخ)
سوال فیزیک عمومی (0 پاسخ)
تفاوت بین تعریف separation energi و Q value? (1 پاسخ)
90% خلاء با موتور یخچال؟ (2 پاسخ)
سوالات دشوار فیزیک را در اينجا قرار دهید (10 پاسخ)
ميشه بگيد چرا 1=!0 (31 پاسخ)
اگر سوالی از فیزیک نظری دارین قرار بدین (2 پاسخ)
نقاشی ِ منطقی (15 پاسخ)
اثبات کنید یک مساوی دو (49 پاسخ)
شعور آب (4 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (9 پاسخ)
مدل اتمی رادرفورد (4 پاسخ)
تونل زنی کوانتومی الکترون (3 پاسخ)
دریایی که نمی توان در آن غرق شد (9 پاسخ)
من میگم آهن و مس و غیره جامد نیستند (8 پاسخ)
تعریف علمی عنصر چیه؟ (5 پاسخ)
سوالاتي در حد مقطع راهنمايي (54 پاسخ)
موفقیت محقق دانشگاهی در افزایش بازده سلول‌های خورشیدی» (0 پاسخ)
صفر مثبته يا منفيه ؟ (15 پاسخ)
مقالات فیزیک
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؟
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
ادامه ...
اخبار فیزیک
نمایش مرگ اولین ستارگان در آسمان
تولید حالت جدید ماده توسط ناسا
چه کسانی جایزه نوبل فیزیک 2014 را از آن خود می‌کنند؟
«اژدها» به فضا پرتاب شد
خوشامدگویی مریخ به کاوشگر جدید ناسا
سیاره‌ ناخلفی که ستاره‌ والدش را پیر می‌کند
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
ادامه ...
مطالب پربیننده
هاوکینگ: «ذره خدا» پتانسیل ِنابودی جهان را دارد! (31+)
معرفی کتاب:استیون هاوکینگ ذهنی رها (19+)
جامدکردن نور با همکاری دانشمند ایرانی (19+)
نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا” (19+)
لایۀ اُزون زمین در حال ترمیم است! (19+)
کمبود آب در “زمین” جدی است! (16+)
صدای اتم شنیده شد! (14+)
آشنایی با نابغۀ ایرانی: دکتر “نادر انقطاع” (9+)
شبه علم، از نوع ارابه خدایان فون دنیکن (9+)
آیا کیهان فقط یک هولوگرام بزرگ است؟ (8+)
تئوری جدید ِ چگونگی ادغام فضا و زمان! (8+)
حل اسرار درخشان‌ترین اجرام کیهان (8+)
کشف ابر سیاهچاله ای در یک کهکشان کوچک! (8+)
چه کسانی جایزه نوبل فیزیک 2014 را از آن خود می‌کنند؟ (8+)
بررسی ماهیت ِ ماده ، فضا و زمان (8+)
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.