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؟

+ 229
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

+ 229
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
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (409 پاسخ)
شوخي با شيمي (8 پاسخ)
شتاب جاذبه (5 پاسخ)
آیا احتمال برخورد صاعقه به یک رسانا و یک نا رسانا یکسان است؟ (7 پاسخ)
میدان ناشی از کاسه ای به شعاع R و توزيع بار يكنواخت (3 پاسخ)
سرعت ثابت چيست؟ (16 پاسخ)
مقاله GaAs Quantum-Dot Lasers (2 پاسخ)
فرمول شتاب و سرعت (1 پاسخ)
نجوم از اول... (41 پاسخ)
آیا با رد قانون پایستگی انرژی موافقید؟ (19 پاسخ)
عکس های میکروسکوپی و بزرگنمایی شده (15 پاسخ)
سنگ تا چه ارتفاعي به بالا رفته و با چه سرعتي به زمين ميرسد؟ (8 پاسخ)
سوالات فیزیک مکانیک با پاسخ تشریحی... (1247 پاسخ)
الکتریسیته ی ساکن (1 پاسخ)
مراحل تولید سوخت هسته ای (0 پاسخ)
صدای افتادن درخت (32 پاسخ)
جهانی درون انفجار (2 پاسخ)
جرم پروتون (18 پاسخ)
چرا دوچرخه در حال حرکت نمیوفته؟ (8 پاسخ)
زمان آینده (11 پاسخ)
همگام با هم تا کنکور ارشد بهمن ۹۳ (26 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (897 پاسخ)
ارتفاع یک تاب نسبت به زمین از 0.5 متر تا 2 متر تغییر می کند (4 پاسخ)
نظر شما در مورد رشته فیزیک در انتخاب رشته کنکور (3 پاسخ)
"بارش شهابی جوزایی" به اوج فعالیت‌های خود می‌رسد (2 پاسخ)
چگونه میتوان بر روی زمین یک سیاهچاله ساخت؟ (4 پاسخ)
فیزیک مقدماتی (1 پاسخ)
فیزیکدان ایرانی برنده جایزه هول وک (1 پاسخ)
فرق بین فیزیک کلاسیک و مدرن (3 پاسخ)
خطوط میدان الکتریکی (1 پاسخ)
دیدنیهای دانشیک (64 پاسخ)
کشف ترازوی جدید برای اندازه گیری جرم نور (2 پاسخ)
قانون پایستگی انرژی (1 پاسخ)
استثنایی برای قانون پایستگی انرژی (41 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (67 پاسخ)
موج یا ذره؟ (7 پاسخ)
بازخوانی یک پرونده کهنه (4 پاسخ)
انبساط بی دررو... کمی دقیق تر (10 پاسخ)
نوسان ذرات نور (فوتون) و جرم (6 پاسخ)
محاسبه جرم فوتون (0 پاسخ)
فوتو الکتریک (5 پاسخ)
اتر چيست؟ (2 پاسخ)
شتاب دادن الکترون (3 پاسخ)
بررسی كوتاه انرژی پيوندی هسته اتم (19 پاسخ)
پروژه دانش اموزی فیزیک (16 پاسخ)
محاسبه جرم ذرات نور و تولید انرژی تاریک (3 پاسخ)
آیا فیزیک بی انتهاست؟ (28 پاسخ)
مسائل فیزیک موج و صوت (2 پاسخ)
یک کیلو آهن سنگین تر است یا یک کیلو پنبه؟ (8 پاسخ)
پتانسیل الکتریکی (6 پاسخ)
چرا در مقياس نانو نيمه رساناي ذاتي نداريم؟ (5 پاسخ)
آیا زمان ماهیت کوانتومی دارد؟ (3 پاسخ)
انتقال اطلاعات آنی از یک فوتون به دیگری - طرز کار لیزر (27 پاسخ)
یک ایرانی اولین برنده زن معتبرترین جایزه جهانی ریاضیات (17 پاسخ)
معرفی وب سایت: اسطرلاب (0 پاسخ)
آیا با اخذ میدان الکتریکی امواج خورشید افت دما اتفاق میافتد؟ (1 پاسخ)
فیزیک دانشگاه تهران (0 پاسخ)
چند سوال از سینماتیک (12 پاسخ)
ریچارد نیکسون و مشتق سوم (0 پاسخ)
بررسی برخی لم ها و قضیه های ریاضی (42 پاسخ)
مقالات فیزیک
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)
کتاب «چرا E=mc2» (ترجمه)
محاسبه جرم دقیق ِکهکشان راه شیری!
کشف ِخوشه ای کهکشانی با جرمی ۱۶۰ تریلیون برابر خورشید!
آیا مرگ سیاهچاله باعث تولد ِسفیدچاله می شود؟
شعله هایی که می توانست، زمین را تاریک کند!
تبدیل سلول‌های بنیادی به خون انسان!
آیا ما در یک “ماتریکس” زندگی می کنیم؟
“کهکشان های کوتوله” درک ما از کارکرد کیهان را به چالش کشیدند!
تصویری از خرچنگ کیهانی!
فاصلۀ ستارگان و اجرام نورانی کیهان چگونه محاسبه می شود؟
معرفی کتاب: ذره در پایان گیتی
علم چیست؟
سیارۀ عطارد، چگونه شکل گرفت؟
شراره های پر قدرت ِخورشید!
جستجوی امواج گرانشی با استفاده از فوران‌های پرتوی گاما
راه کهکشان از شب های تابستان می گذرد!
شناسایی منبع نوری عجیب در کیهان!
ارتقای LHC می‌تواند آشکار کند که آیا بوزون هیگز «استاندارد» است
نوع جدیدی از اجرام کیهانی با کشف کهکشان های روح!
ادامه ...
اخبار فیزیک
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؟
نقشه‌برداری از 101 آبفشان بر سطح قمر یخ‌زده زحل
رکود شکنی مریخ نورد “فرصت” در یک جهان بیگانه!
خودروی خورشیدی ایران بهترین تیم مسابقات جهانی آمریکا شد
حل یکی از معماهای بزرگ فیزیک پس از 27 سال
زمین از خطر فرو رفتن به عصر تاریکی نجات یافت
“افق های نو” یک سال دیگر به پلوتو می‌رسد!
ورود «وویجر» به فضای بین‌ستاره‌ای با تردید مواجه شد
گودال‌های ماه، پناهگاه‌های آینده انسان
تداوم موفقیت تیم‌های ربوکاپ ایرانی در برزیل
۴۵ سال از اولین گام انسان بر “ماه” گذشت
برخورد نزدیک با دنباله‌دار ۶۷P
ادامه ...
مطالب پربیننده
آیا ما در یک “ماتریکس” زندگی می کنیم؟ (39+)
زن ریاضیدان ایرانی، برنده عالی ترین جایزه ریاضی جهان شد (34+)
حل یکی از معماهای بزرگ فیزیک پس از 27 سال (26+)
آیا مرگ سیاهچاله باعث تولد ِسفیدچاله می شود؟ (21+)
خودروی خورشیدی ایران بهترین تیم مسابقات جهانی آمریکا شد (20+)
زمین از خطر فرو رفتن به عصر تاریکی نجات یافت (18+)
کتاب «چرا E=mc2» (ترجمه) (17+)
سوء استفاده از مفاهیم فیزیک کوانتومی (17+)
ماه برای چند سال می‌تواند سوخت زمین را تأمین کند؟ (14+)
ورود «وویجر» به فضای بین‌ستاره‌ای با تردید مواجه شد (13+)
“کهکشان های کوتوله” درک ما از کارکرد کیهان را به چالش کشیدند! (11+)
کشف ِخوشه ای کهکشانی با جرمی ۱۶۰ تریلیون برابر خورشید! (11+)
قانون پایستگی انرژی (11+)
رکود شکنی مریخ نورد “فرصت” در یک جهان بیگانه! (9+)
نظارۀ شهاب باران در آسمان (9+)
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.