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؟

+ 243
رأی شما
- 46

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

+ 243
رأی شما
- 46
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
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
برق هسته ای (1 پاسخ)
لایه های اتمسفر (3 پاسخ)
کنفرانس فیزیک ایران ۱۳۹۴ (0 پاسخ)
ایا سفر به ماه دروغ است؟ (3 پاسخ)
پروژه اسرار آمیز فیلادلفیا و تونل زمانی که همچنان فعال است (2 پاسخ)
سوال ریاضی براي باهوش‌ها با استفاده از حد (2 پاسخ)
گشایش بیست و یکمین همایش هسته‌ای ایران در اصفهان (0 پاسخ)
کتاب های فوردمیز (0 پاسخ)
یافتن میدان الکتریکی خط بار بی نهایت در یک نقطه به روش گاوس (0 پاسخ)
آیا همیشه اجسام درجهت عمود بر سطح تراز سقوط میکنند؟ (10 پاسخ)
رد کردن نظریه نسبیت انیشتین توسط یک ایرانی (119 پاسخ)
اثبات این رابطه: (R = √(a2 + b2 + 2abcos (18 پاسخ)
کشف حالات سقوط اشیا در حرکت دایره ای (22 پاسخ)
پتانسیل ، سطح رسانا و سطح گوسی (17 پاسخ)
درخواست اطلاعات ماهواره goes (0 پاسخ)
جهان قبل از بیگ بنگ چگونه بوده؟ (1 پاسخ)
تحصیل در رشته فیزیک از صفر در سن 34 سالگی (17 پاسخ)
فردي با يك سنگ درون قايقي در يك استخر نشسته است (0 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (27 پاسخ)
لطفا یه کتاب در زمینه فیزیک بهم معرفی کنید که ترجمه کنم (6 پاسخ)
لگاریتم بر مبنای e (0 پاسخ)
انتگرال: رادیکال ایکس تقسم بر یک به اضافه ی ایکس به توان دو (0 پاسخ)
فیزیک دان ها چطور فهمیدن جرم سیاهچاله ها خیلی زیاده؟ (2 پاسخ)
الکترون در حالت تعادل (2 پاسخ)
محاسبه برایند میدان (4 پاسخ)
در هم تنیدگی کوانتومی (4 پاسخ)
اطلاعات دقیق و در حد مبتدی در زمينه نانو (6 پاسخ)
آيا موجودات فضايي وجود دارند؟ (46 پاسخ)
چرا فاصله مرکز آینه کروی دو برابر فاصله کانون می باشد؟ (1 پاسخ)
بحث در خصوص ماده xerum 525 (3 پاسخ)
سوال از ماتریس هرمیتی (0 پاسخ)
دانلود کتاب اموزش برنامه نویسی پایتون (فارسی) (0 پاسخ)
علت چرخش زمين با توجه به نسبيت (5 پاسخ)
سوالاتی از اختلاف پتانسیل (2 پاسخ)
حرکت دایره ای در نسبیت خاص (4 پاسخ)
سایت و فروم های خارجی فعال در زمینه فیزیک؟ (5 پاسخ)
صفحه هایی مرجع برای انواع کدهای محاسباتی به زبان فرترن (0 پاسخ)
اطلاعاتي درباره عدد اووگادرو (1 پاسخ)
چرا آب با دوران ساعتگرد به درون چاه فاضلاب میریزد؟ (2 پاسخ)
پرسش های درخور توجه هندسی (آسان، ولی..) (44 پاسخ)
ادامه بدم یا به عقب برگردم و از اول شروع کنم؟ (4 پاسخ)
زادروز آلساندرو ولتا (0 پاسخ)
چارت درسی ارشد منهدسی هسته ای (1 پاسخ)
چاه پتانسیل متناهی (2 پاسخ)
کتابی که مبحث رویه ها را قابل فهم تر از توماس گفته باشد (1 پاسخ)
جـنـگنـده ها و اســلحــه های بــرتــر (34 پاسخ)
سوالات دشوار فیزیک را در اينجا قرار دهید (38 پاسخ)
انتگرال را توضیح دهید (22 پاسخ)
ویدئویی از پنج سال رصد خورشید (0 پاسخ)
آیا با رد قانون پایستگی انرژی موافقید؟ (27 پاسخ)
سوال درباره نظریه نواری (0 پاسخ)
آهن ربا و خطوط میدان مغناطیسی (0 پاسخ)
چگونه يك فيزيكدان موفق بشم؟ (31 پاسخ)
علت جاذبه زمین؟ (23 پاسخ)
کار با نرم افزار Rsoft (0 پاسخ)
موضوعاتی درباره فیزیک نور برای کنفراس (2 پاسخ)
فناوری 'حجم عظیم اطلاعات' برای شناخت دقیقتر نارسايي قلبي (0 پاسخ)
محاسبه سرعت صوت در آب؟ (2 پاسخ)
مفهوم انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
تاريخ پرينت كارت و نحوه‌ برگزاري آزمون دكتري (ph.D) سال 1394 (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
انرژی و آنتروپی
یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر
چالش اندازه در فیزیک کوانتوم
در هم تنیدگی کوانتومی، بیش از دو سیستم را بهم متصل کرد!
مهندس ایرانی کاوشگر ناسا را به “اروپا” هدایت خواهد کرد!
شبیه‌ سازی “سفر در زمان” ساخته شد!
رقص مرگ دو ستاره
کشف ماده تاریک در هسته کهکشان راه شیری
سیاهچاله های پرجرم باعث کاهش فرآیند ستاره سازی می شوند!
گذار “دور نوردی” از تخیل به واقعیت!
نیمی از ستاره‌ها در بیرون از کهکشان‌ها قرار دارند؟!
ما از گرد و غبار ستارگان ساخته شده ایم!
چگالش بوز-اینشتین
معرفی یک ذره بنیادی جدید برای شناسایی مادۀ تاریک!
اصل طرد پائولی
رهاسازی هدفمند داروی شیمی‌درمانی با نانوحامل مغناطیسی
گرافین مغناطیسی
پادنوترینوها کجایند؟
تک قطبی مغناطیسی دیراک
کنکاشی جدید در الفبای الکتریکی مغز
تاکیون ها: ذراتی در ورای فضا-زمان
استیون هاوکینگ در تلاش برای دستیابی به “نظریۀ همه‌ چیز”
خداحافظی دنباله‌دار «لاوجوی» با زمین تا هشت هزار سال دیگر
مرکز کهکشان راه شیری می تواند یک میانبر بین کهکشانی باشد!
دانشمندان سرعت نور را کاهش دادند!
میدان‌های مغناطیسی موهومی در دنیای حقیقی
بدنبال سرعتی فراتر از نور
موفقیتی برای لیزر از راه دور در هوا
داستان کشف ِ پاد ماده
برترین‌ پژوهش های فیزیک در سال ۲۰۱۴
ادامه ...
اخبار فیزیک
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ساخت نانوکاتالیست مغناطیسی ارزان برای صنایع داروسازی در کشور
کشف ردپای همنوع‌خواری کهکشان‌ها توسط تلسکوپ هابل
مخترع لیزر و برنده نوبل فیزیک ۱۹۶۴ درگذشت
نسخه جدید نانوپوشش ضدخوردگی با زمان پخت بسیار پایین
کیمیاگری در یک تریلیونم ثانیه!
شبیه‌سازی شکل‌گیری جهان در دقیق‌ترین مدل رایانه‌یی کیهان با همکاری محقق ایرانی
ادامه ...
مطالب پربیننده
گذار “دور نوردی” از تخیل به واقعیت! (29+)
شبیه‌ سازی “سفر در زمان” ساخته شد! (23+)
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر (20+)
نیمی از ستاره‌ها در بیرون از کهکشان‌ها قرار دارند؟! (18+)
تاکیون ها: ذراتی در ورای فضا-زمان (14+)
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ (13+)
معرفی یک ذره بنیادی جدید برای شناسایی مادۀ تاریک! (12+)
چگالش بوز-اینشتین (11+)
کنکاشی جدید در الفبای الکتریکی مغز (10+)
تک قطبی مغناطیسی دیراک (10+)
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید (10+)
پادنوترینوها کجایند؟ (9+)
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار (9+)
مهندس ایرانی کاوشگر ناسا را به “اروپا” هدایت خواهد کرد! (8+)
رقص مرگ دو ستاره (6+)
ادامه ...
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :
Copyright 2003 - 2015 © Hupaa.com , All rights reserved.