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؟

+ 241
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

+ 241
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
ارتباط قوانین فیزیکی با ساختار حیات (5 پاسخ)
دروس فیزیکی مکانیک و هوا وفضا (5 پاسخ)
معما های سخت (253 پاسخ)
میدان مغناطیسی قوی و رفتن الكترون ها به تراز انرژي پايين تر (0 پاسخ)
مهم‌ترین رخدادهای نجومی سال 2014 (1 پاسخ)
آیا با رد قانون پایستگی انرژی موافقید؟ (21 پاسخ)
مفهوم خلا مطلق (1 پاسخ)
زمان دقیقا چیست؟ (73 پاسخ)
معادله حرکت زمین بدور خورشید بر حسب r , teta (3 پاسخ)
دلیل شناوری کشتیها (15 پاسخ)
صوت : پدیده ی تشدید (0 پاسخ)
دانلود کتاب طرح بزرگ و تاریخچه زمان و جهان در پوست گردو (11 پاسخ)
تداعی بی نهایت (0 پاسخ)
پخش بار الکتریکی روی سطح یک ظرف رسانا (33 پاسخ)
معرفی آزمایش های جالب فیزیکی (3 پاسخ)
سوخت های هسته ای مصرف شده (7 پاسخ)
کد مورس ( Morse Code ) (0 پاسخ)
میشه گربه شرودینگرو برای من تفهیم کنید؟ (20 پاسخ)
ساختار نور، فوتون یا موج؟ (7 پاسخ)
مکانیک کوانتمی نسبیتی بیاموزیم (6 پاسخ)
در ایران در زمینه کامپیوترهای کوانتومی تا چه حد پیشرفت شده؟ (3 پاسخ)
چرا دست‌ها و پاهای بعضی افراد همیشه سرد است؟ (0 پاسخ)
اثر فوتوالکتریک روی خاک (0 پاسخ)
فیزیک جامد یا نانو فیزیک؟ (8 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (72 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (939 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (25 پاسخ)
کرم چاله چیست ؟ (6 پاسخ)
روش حل معدالات کوانتمی را به من تفهیم کنید (1 پاسخ)
ماشين محرك دائم (106 پاسخ)
نامریی شدن - ایده نظامی (24 پاسخ)
دیدنیهای دانشیک (69 پاسخ)
جـنـگنـده ها و اســلحــه های بــرتــر (33 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (69 پاسخ)
بارش هاي شهابي (3 پاسخ)
بررسی تکنولوژی روشنایی خیابان ها و پارک ها (0 پاسخ)
نظریه جهان های موازی (12 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (121 پاسخ)
علت عبور نور مریی از شیشه سربی بر خلاف گاما (25 پاسخ)
بهترین معلم فیزیک کیست‏؟ (27 پاسخ)
تصویر های دانشیک (65 پاسخ)
ضریب اصطکاک بزرگتر از یک میشه؟ (14 پاسخ)
زمان ابتدا و انتها دارد یا بی ابتدا و بی انتهاست؟ (13 پاسخ)
پرتو گاما در هسته ای! (3 پاسخ)
معادله کشش پارچه (2 پاسخ)
كتاب پروفسور اینشتین عزیز (2 پاسخ)
حرکت آهسته عبور اشعه لیزر با دوربین های فوق سریع (1 پاسخ)
مفهوم بعد در نظریه ریسمان (6 پاسخ)
خطر رعد و برق (3 پاسخ)
نمایشگاه دستاوردهای مرکز ملی علوم و فنون لیزر (0 پاسخ)
کسی از حسگرهای کپه ای چیزی میدونه؟ (0 پاسخ)
ماتریس انتقال عدسی ضخیم در تقریب پیرامحوری (0 پاسخ)
معنا و روش بازسازی فیزیک سطح (0 پاسخ)
چرا در بعضی از کتاب ها زمان یک کمیت اسکالر معرفی شده است؟ (1 پاسخ)
امكان دارد جسمي تحت شتاب گرانش سرعتش بيش از سرعت نور شود؟ (26 پاسخ)
مهمترین دستاوردهای علمی و پزشکی سال ۲۰۱۴ (0 پاسخ)
كار و انرژي: توان ناشي از نيروي وارد شده بر قطعه (2 پاسخ)
پارادوکس بل(Bell) (27 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (494 پاسخ)
معرفی وب سایت: اسطرلاب (1 پاسخ)
مقالات فیزیک
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
ثابت‌کردن مولکول‌ها برای بررسی بیشتر
معرفی کتاب: افسون فیزیک
قبل از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشت؟
بدشانسی، انسان را گرفتار سرطان‌ می‌کند!
موفقیت محققان ایرانی در بومی‌سازی ماژول غشایی تخلیص هیدروژن
جستجو برای ذراتِ دارای بار الکتریکی با مضرب غیر صحیح ِ بسیار کوچک از بار الکترون
ستاره ای سرکش در مسیر برخورد به منظومه شمسی، اما زیاد نگران نباشید!
دوازده لحظۀ مهم علمی در سال ۲۰۱۴
دوگانگی موج-ذره و عدم قطعیتِ کوانتومی دو روی یک سکه!
ابر اورت چیست؟
معرفی کتاب: کیهان شناسی
کار در دنیای کوانتومی
پیش‌بینی برای آینده دنیای فناوری
غوغای دنباله‌دار لاوجوی در آسمان شب
برخورد چگالیده‌های بوز-اینشتین و ناپدید شدن آن‌ها
بزرگترین بانک DNA همۀ موجودات راه اندازی می شود!
مهمترین رخدادهای عرصۀ فضا در سال ۲۰۱۴
دستکاری نور با استفاده از پلاسما
جایزه «فریدون منصوری» به پژوهشگر جوان نظریه «ریسمان» اعطا شد
تولید اسپرم و تخمک مصنوعی با سلول‌های پوست
کشف ِ اتفاقی که جهان را تغییر داد!
مرکز جهان کجاست؟
ساخت نانوجاذب قوی‌تر برای حذف آلاینده‌های آروماتیک توسط محققان ایرانی
تولید مولیبدنیوم با استفاده از شتاب‌دهنده خطی الکترون
ادامه ...
اخبار فیزیک
شبیه‌سازی شکل‌گیری جهان در دقیق‌ترین مدل رایانه‌یی کیهان با همکاری محقق ایرانی
اتمسفر اولیۀ زمین سمی بود !
ساخت میکرولنزهای فوق تخصصی در کشور
نانوپیمایشگری برای تشخیص زودهنگام سرطان
ثبت پدیده نادر هاله یخ در تصویری جالب
سخـــن روز
چگونه اکسیژن موجب روشنایی کرم شب تاب می‌شود ؟
اسراری از میدان مغناطیسی ماه
آبفشان‌های قمر اروپا ناپدید شدند
در بین 143 کشور جهان ایران با هفت پله تنزل در جایگاه 120 رتبه بندی نوآوری دنیا قرار گرفت
پاسپورت‌های ژنتیکی برای نوزادان تازه متولد شده در انقلاب جدید پزشکی
با پنج دانشمند برتر زن قاره‌های جهان آشنا شوید
تابش نور روی هر چه که بخواهید پایان عمر لامپ‌ها با باریک‌ترین نور کاغذی جهان!
مریم میرزاخانی در فهرست زنان الهام‌بخش 2014
شبیه‌سازی پیچیده‌ترین سازه بلوری جهان
ادامه ...
مطالب پربیننده
سخـــن روز (28+)
مریم میرزاخانی در فهرست زنان الهام‌بخش 2014 (23+)
قبل از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشت؟ (19+)
ثابت‌کردن مولکول‌ها برای بررسی بیشتر (19+)
برترین‌ پژوهش های فیزیک در سال ۲۰۱۴ (19+)
نانوپیمایشگری برای تشخیص زودهنگام سرطان (13+)
اسراری از میدان مغناطیسی ماه (11+)
ثبت پدیده نادر هاله یخ در تصویری جالب (11+)
شبیه‌سازی پیچیده‌ترین سازه بلوری جهان (10+)
آبفشان‌های قمر اروپا ناپدید شدند (10+)
در بین 143 کشور جهان ایران با هفت پله تنزل در جایگاه 120 رتبه بندی نوآوری دنیا قرار گرفت (9+)
دوگانگی موج-ذره و عدم قطعیتِ کوانتومی دو روی یک سکه! (8+)
چگونه اکسیژن موجب روشنایی کرم شب تاب می‌شود ؟ (8+)
برخورد چگالیده‌های بوز-اینشتین و ناپدید شدن آن‌ها (7+)
ستاره ای سرکش در مسیر برخورد به منظومه شمسی، اما زیاد نگران نباشید! (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.