آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
Plasma

نام: فاطمه اکبری

عضویت : شنبه ۱۳۹۳/۷/۲۶ - ۱۸:۱۹


پست: 97

سپاس: 12

آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Plasma »

آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟
چگونه؟
Be a loner. That gives you time to wonder, to search for the truth. Have holy curiosity.make your life worth living. (Albert Einstein)

نمایه کاربر
Archimedes

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۲/۵/۱۴ - ۱۰:۴۵


پست: 1233

سپاس: 824

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Archimedes »

Plasma نوشته شده:آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟
چگونه؟

اگه منظورت دوگانگی موجو ذره است.
گاهی خاصیت ذره ای بروز می دهند و گاهی خاصیت موجی.
کز دیو و دد ملولم و انسانم آرزوست

نمایه کاربر
Plasma

نام: فاطمه اکبری

عضویت : شنبه ۱۳۹۳/۷/۲۶ - ۱۸:۱۹


پست: 97

سپاس: 12

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Plasma »

خیر
سوال دیگه ای رو مطرح می کنم:
چرا الکترون پراش و تداخل می کنه؟
Be a loner. That gives you time to wonder, to search for the truth. Have holy curiosity.make your life worth living. (Albert Einstein)

نمایه کاربر
Archimedes

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۲/۵/۱۴ - ۱۰:۴۵


پست: 1233

سپاس: 824

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Archimedes »

لوئی دوبروی فیزیکدان فرانسوی با تلفیق معادله مشهور اینشتین مبنی بر هم ارزی انرژی و ماده با معادله کوانتوم پلانک به این نتیجه رسید که نه تنها فوتون ها خاصیتی دوگانه ذره ای/موجی از خود بروز می دهند و این پدیده در آزمایش دو شکاف کاملا اثبات شده.
الکترون نیز مانند نور در هنگام گذر از دو شکاف خاصیتی موجی از خود بروز می دهد و این موضوع باعث بوجود آمدن طرح تداخلی می شود. در صورتی که بر طبق ذره ای بودن باید الگویی از توزیع یکنواخت را بر روی پرده نشان دهد.
شرودینگر دیگر فیزیکدان کوانتومی چنین نتیجه گرفت که الکترون بشکلی که یک سیاره به گرد خورشید می چرخد در چرخش به گرد هسته ی اتم نیست.
بلکه بشکل موجی است که تمام نقاط حول هسته را در خم خود می گیرد و بنابراین در آن واحد در همه ی نقاط مدار حضور دارد.
این موضوع در مورد تداخل ایجاد شده نیز صادق است زیرا بر طبق این شیوه رفتار موجی الکترون، یک ذره الکترون باید همزمان از دو شکاف گذشته باشد تا تداخل ایجاد شود.
در نتیجه الکترون در هنگام گذر از دو شکاف بخاطر نشان دادن خاصیت موجی و عبور همزمان از دو شکاف طرح تداخلی ایجاد می کند.
کز دیو و دد ملولم و انسانم آرزوست

نمایه کاربر
Plasma

نام: فاطمه اکبری

عضویت : شنبه ۱۳۹۳/۷/۲۶ - ۱۸:۱۹


پست: 97

سپاس: 12

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Plasma »

میشه بیشتر بسطش بدید؟
Be a loner. That gives you time to wonder, to search for the truth. Have holy curiosity.make your life worth living. (Albert Einstein)

نمایه کاربر
Archimedes

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۲/۵/۱۴ - ۱۰:۴۵


پست: 1233

سپاس: 824

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Archimedes »

بدلیل ارائه توضیح کامل متن کپی پیست است.

اساسا در جهان دو نوع رفتار قابل مشاهده است:رفتار موجی و رفتار ذره ای.
هنگامی رفتاری مانند ذره مشاهده میشود كه جرم و انرژی هر دو با هم منتقل شوند. به عبارت دیگر هنگام جابجایی،هر دو در یك جسم یا ذره مستقر باشند.
یك توپ در حال حركت چنین رفتاری دارد.
در حالی كه در رفتار شبیه موج، با حركت جسم یا ذره جرم جابه جا نمیشود بلكه انرژی به تنهایی آن هم در همه ی جهات انتقال می یابد. برای مثال برآمدگی های سطح آب دریا موج هستند و بدون آنكه آب جابه جا شود،انرژی به ساحل انتقال میابد. مطالعه ی خواص نور نشان داد كه هر دو نوع رفتار را میتوان یك جا انتظار داشت.

امروزه میدانیم كه نور رفتاری دوگانه دارد، در عین حال كه موج است و پدیده هایی چون تداخل و پراش را از خود نشان میدهد، خود از فوتون تشكیل شده است.
گسترش مفهوم دوگانگی موج-ذره به ماده ، توسط لویی دوبروی فیزیك دان فرانسوی انجام شد. وی به الكترون كه ذره ای بودن آن قبلا اثبات شده بود ، طول موجی نسبت داد. شواهد گوناگونی وجود دارد كه درستی دیدگاه دوبروی را ثابت میكند. میكروسكوپ الكترونی بر مبنای این رفتار الكترون طراحی شده است. با كمك این دستگاه می توان تصاویر بسیار دقیقی از اجسام بسیار كوچكی كه مشاهده ی آنها با میكروسكوپ های نور آن هم با این جزییات امكان ندارد.

آزمایش دو شکاف:
آزمایش را نشان می دهد که در آنها چشمه‌ی S جریانی از الکترون‌ها را، ابتدا وقتی تنها S1 باز است، سپس وقتی تنها S2 باز است، و سرانجام وقتی هردو شکاف باز هستند، شلیک می‌کند. در دو حالت اول، تغییرات توزیع الکترون‌ها روی پرده، هموار است؛ جمع این توزیع ها نیز به نرمی و به صورت هموار تغییر می‌کند و درنتیجه نموداری زنگوله مانند، شبیه آنچه که برای ذرات کلاسیک ارائه شد، حاصل می شود.


تصویر

اما هنگامی که هر دو شکاف باز باشد، توزیعی با تغییرات تند، یا به عبارت دیگر یک الگوی تداخلی مشاهده می‌شود. در نتیجه، به نظر می‌رسد که الکترون‌ها، با وجود مجزا بودن‌شان، با یکدیگر تداخل می‌کنند؛ این بدان معناست که ظاهراً هر الکترون در یک لحظه از هر دو شکاف عبور کرده است! از آنجایی که الکترون جزء ذرات بنیادی است (ذرات بنیادی ذراتی هستند که به ذرات دیگر تجزیه نمی شوند.)، شاید این پرسش مطرح شود که اگر الکترون نمی‌تواند شکافته شود، پس چگونه همزمان از هردو شکاف خارج می شود؟ جالب تر این است که این الگوی تداخل ارتباطی با شدت پرتو الکترونی نیز ندارد. برای بررسی این مطلب، آزمایش‌هایی با پرتوهایی چنان ضعیف انجام شده است که هربار فقط یک الکترون فرستاده شود (یعنی، هر الکترون زمانی فرستاده شده که الکترون قبلی به پرده رسیده باشد). در این حالت، اگر هر دو شکاف باز باشند، و اگر به اندازه‌ی کافی صبر کنیم تا تعداد الکترون‌های مناسبی به پرده برخورد کنند، باز هم الگوی تداخلی تشکیل می‌شود!
در این جا، مسئله‌ی اساسی یافتن شکافی است که الکترون از آن عبور کرده است. بدین منظور آزمایشی برای مشاهده‌ی الکترون‌هایی که شکاف‌ها را ترک کرده‌اند، انجام شد. در این آزمایش یک منبع نوری، مطابق شکل 7، بین شکاف ها و پرده نصب کردند و شمارنده‌های گایگر را در سرتاسر پرده طوری قرار دادند که هر وقت الکترونی به پرده رسید، صدای "کلیک" شنیده شود.

تصویر
با توجه به اینکه بارهای الکتریکی نور را پراکنده می‌کنند (برهم کنش فوتون و الکترون)، هروقت یک الکترون از میان یکی از شکاف‌ها عبور می‌کند، در مسیرش تا شمارنده، به چشمان ما نور می‌تاباند. در نتیجه، هر وقت یک کلیک شنیدیم، نزدیک یکی از شکاف‌های S1 یا S2 (و نه نزدیک هر دو در آن واحد) یک درخش (فلش) خواهیم دید. بعد از ثبت تعدادی شمارش با شکاف های باز، خواهیم دید که توزیع شدت، شبیه توزیع گلوله‌های کلاسیکی، که در مقاله اول، "نگاهی به تاریخچه فیزیک کلاسیک"، نشان داده شد، می‌باشد. الگوی تداخل ناپدید شده است! اما اگر چشمه‌ی نور را خاموش کنیم، الگوی تداخلی دوباره ظاهر می‌شود.

از این آزمایش نتیجه می‌گیریم که صرف عمل نگاه کردن به الکترون‌ها، توزیع آن‌ها را بی اندازه تحت تأثیر قرار می‌دهد. واضح است که الکترون ها بسیار حساس‌اند و هنگامی که به آن‌ها نگاه می‌کنیم، رفتارشان تغییر می‌کند. این یک اصل کاملاً کوانتومی است که می‌گوید:
اندازه‌گیری، حالت اجسام میکروسکوپی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

ممکن است اینگونه به نظر برسد که می‌توان روشنایی (شدت) چشمه‌ی نور را به‌قدری کاهش داد که توانایی تخریب مسیر الکترون‌ها را نداشته باشد. اما مشاهدات نشان می‌دهد که در این حالت نیز، نوری که از الکترون‌های در حال عبور، پراکنده شده و به چشم ما می‌رسد، ضعیف نمی شود؛ و همان درخش‌های قبلی، با همان شدت قبلی، دیده می‌شوند، اما فقط هر چند وقت یکبار. این بدان معناست که در شدت‌های ضعیف‌تر، بیشتر الکترون‌ها را از دست می‌دهیم. در این مورد نتیجه می‌گیریم که بعضی از الکترون‌ها بدون اینکه دیده شوند از شکاف‌ها عبور کرده‌اند، زیرا فوتونی موجود نبوده است که در آن لحظه با آن‌ها برخورد کند. این فرآیند نیز مهم است چون تأیید می‌کند که نور خاصیت ذره ای دارد و به صورت توده‌ای (فوتون) به پرده می‌رسد.]

از این آزمایش با چشمه‌های کم نور، دو نوع توزیع داریم: یکی مربوط به الکترون‌هایی که دیده شده‌اند، ودیگری مربوط به آن‌هایی که دیده نشده‌اند (ولی با شمارنده شنیده شده‌اند). در توزیع اول، هیچ نشانی از تداخل نیست (یعنی، چیزی مشابه گلوله‌های کلاسیکی)؛ اما توزیع دوم یک الگوی تداخلی را به نمایش می‌گذارد. این اتفاق از این واقعیت نتیجه می‌شود که وقتی الکترون‌ها دیده نشوند، تداخل رخ می دهد.
وقتی الکترون‌ را "نمی‌بینیم"، هیچ فوتونی هم آن را مختل نمی‌کند، اما هنگامی که آن را "می‌بینیم"، فوتونی در کار است که آن را مختل می‌کند.

در مورد الکترون‌هایی که تداخل نشان می‌دهند، غیر ممکن است شکافی را که هر الکترون از آن عبور کرده، مشخص کنیم. این یافته‌ی آزمایشگاهی، مفهوم اساسی جدیدی را معرفی می‌کند که دنیای میکروسکوپی تعیّن ناپذیر (indeterministic) است. برخلاف فیزیک کلاسیک که می‌توانیم مسیر ذرات را بطور دقیق پیگیری کنیم، حرکت یا مسیر ذره‌ی میکروسکوپی را نمی توان دنبال کرد. از لحاظ تکنیکی، ردیابی دقیق الکترون‌ها، غیر ممکن است. چنین نتایجی، هایزنبرگ را به سمت مفهوم اصل عدم قطعیت هدایت کرد که می‌گوید: "غیر ممکن است بتوان ابزاری را طراحی کرد که ما را قادر سازد تا شکافی را که الکترون از میان آن عبور می‌کند، بدون برهم زدن نقش تداخل، مشخص کنیم."

الگوی تداخلی بدست آمده از آزمایش دوشکافی، روشن می‌سازد که الکترون‌ها هر دو خاصیت موجی و ذره ای را نشان می‌دهند. وقتی الکترون‌ها یکی یکی مشاهده شوند، شبیه ذرات رفتار می‌کنند؛ اما وقتی بعد از تعدادی اندازه‌گیری، مشاهده شوند (توریع الکترون‌های آشکار سازی شده)، شبیه امواجی با طول موج رفتار می‌کنند و یک الگوی تداخلی را نشان می‌دهند.
کز دیو و دد ملولم و انسانم آرزوست

نمایه کاربر
Plasma

نام: فاطمه اکبری

عضویت : شنبه ۱۳۹۳/۷/۲۶ - ۱۸:۱۹


پست: 97

سپاس: 12

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Plasma »

آیا فقط فوتون و الکترون این طوری رفتار می کنن؟
Be a loner. That gives you time to wonder, to search for the truth. Have holy curiosity.make your life worth living. (Albert Einstein)

نمایه کاربر
Archimedes

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۲/۵/۱۴ - ۱۰:۴۵


پست: 1233

سپاس: 824

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Archimedes »

Plasma نوشته شده:آیا فقط فوتون و الکترون این طوری رفتار می کنن؟

فوتون الکترون، پروتون، نوترون و تمام ذرات بنیادی دیگر سازنده ی ماده این خاصیت (دوگانگی موج / ذره) رو دارن.
کز دیو و دد ملولم و انسانم آرزوست

نمایه کاربر
Plasma

نام: فاطمه اکبری

عضویت : شنبه ۱۳۹۳/۷/۲۶ - ۱۸:۱۹


پست: 97

سپاس: 12

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Plasma »

می دونم که سوال هام کمی عجیبه ولی
چرا فقط ذرات بنیادین؟
Be a loner. That gives you time to wonder, to search for the truth. Have holy curiosity.make your life worth living. (Albert Einstein)

نمایه کاربر
Archimedes

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۲/۵/۱۴ - ۱۰:۴۵


پست: 1233

سپاس: 824

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Archimedes »

Plasma نوشته شده:می دونم که سوال هام کمی عجیبه ولی
چرا فقط ذرات بنیادین؟

بر طبق نظر دوبروي ، طول موج يك ذره λ با عكس اندازه حركت آن P ( تكانه ) متناسب است و ثابت تناسب همان ثابت كوانتوم پلانك h ميباشد :

تصویر

پس هرقدر اندازه حركت يك ذره بزرگتر باشد ، طول موج آن كوتاه تر است . شايان توجه است كه فرضيه دوبروي نه فقط در مورد الكترون و ذرات بنيادي ديگر ، بلكه در مورد تمام ذرات به كار برده ميشود . مثلا يك توپ بيليارد كه روي ميز مي‌غلطد ، طول موجي دارد ولي چون ثابت پلانك بسيار كوچك است اندازه حركت توپ به همان نسبت بزرگ خواهد بود . طول موج توپ بيليارد حدود 34-^10 متر ميشود . البته اين مقدار چندين مرتبه تواني با ابعاد عادي يك توپ بيليارد تفاوت دارد و در نتيجه ، توپ هيچگاه رفتار موجي از خود نشان نخواهد داد . اما اندازه حركت نوعي الكترونها مي‌تواند طول موجهايي حدود 10-^10 متر بوجود آورد كه در سطح فواصل اتمي ، مقدار عادي محسوب ميشود . بنابراين ميتوان انتظار داشت كه آنها در مدت برهمكنش با ساختارهاي اتمي ، خصوصيات موجي از خود نشان دهند .
در نتیجه:
طول موج فقط برای اجرام میکروسکوپی مثل الکترون، ذرات بنیادی و ... مشهود است و می توان آن را در نظر گرفت و در نتیجه آن فقط ذرات بنیادی رفتاری دوگانه دارند.
کز دیو و دد ملولم و انسانم آرزوست

Nargess1380

نام: نرگس

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۱/۷/۱۱ - ۱۲:۵۵


پست: 6



جنسیت:

Re: آیا هر ذره با خود یک موج حمل می کند؟

پست توسط Nargess1380 »

Archimedes نوشته شده:
جمعه ۱۳۹۳/۱۲/۲۹ - ۱۶:۱۸
Plasma نوشته شده:می دونم که سوال هام کمی عجیبه ولی
چرا فقط ذرات بنیادین؟
بر طبق نظر دوبروي ، طول موج يك ذره λ با عكس اندازه حركت آن P ( تكانه ) متناسب است و ثابت تناسب همان ثابت كوانتوم پلانك h ميباشد :

تصویر

پس هرقدر اندازه حركت يك ذره بزرگتر باشد ، طول موج آن كوتاه تر است . شايان توجه است كه فرضيه دوبروي نه فقط در مورد الكترون و ذرات بنيادي ديگر ، بلكه در مورد تمام ذرات به كار برده ميشود . مثلا يك توپ بيليارد كه روي ميز مي‌غلطد ، طول موجي دارد ولي چون ثابت پلانك بسيار كوچك است اندازه حركت توپ به همان نسبت بزرگ خواهد بود . طول موج توپ بيليارد حدود 34-^10 متر ميشود . البته اين مقدار چندين مرتبه تواني با ابعاد عادي يك توپ بيليارد تفاوت دارد و در نتيجه ، توپ هيچگاه رفتار موجي از خود نشان نخواهد داد . اما اندازه حركت نوعي الكترونها مي‌تواند طول موجهايي حدود 10-^10 متر بوجود آورد كه در سطح فواصل اتمي ، مقدار عادي محسوب ميشود . بنابراين ميتوان انتظار داشت كه آنها در مدت برهمكنش با ساختارهاي اتمي ، خصوصيات موجي از خود نشان دهند .
در نتیجه:
طول موج فقط برای اجرام میکروسکوپی مثل الکترون، ذرات بنیادی و ... مشهود است و می توان آن را در نظر گرفت و در نتیجه آن فقط ذرات بنیادی رفتاری دوگانه دارند.
توضیحاتتون خیلی کامل وجالب بود،بالاخره متوجه این شدم که نور ذره است یا موج.
ممنون

ارسال پست