فیزیک ِ محض!

[Ehsan]

ماهم با اقتدار این تاپیک رو دوباره ایجاد می کنیم تا جایی باشد برای بحثهای فیزیکی که ربطی به نجوم ندارد!

[Ehsan]

در ادامه ی پستِ قبل راجع به آزمایش دو شکاف، خوندنِ این لینک هم خالی از لطف نیست:

http://myskymymind.blogfa.com/post/170

البته اصلاِ اصلاِ اصلا هیچ اعتمادی به درستیش نیستااااااا، فقط ایده های جالبی توش هست

[violet20]

با تشکر از تاپیک فوق العاده شما... قضیه گربه شرودینگر واقعا جالبه بیشتر میشه توضیح بدین

[مداد رنگیهام]

در مورد آزمایش دو شکاف:
1.حتما پرده ای که نوارهای روشن و تیره روش تشکیل میشه باید با دوتا شکاف در یه راستا باشن ؟اگه بیایم پرده رو با زاویه نسبت به شکاف قرار بدیم بازم نوارهای روشن و تیره رو داریم؟
2.اگه جنس پرده رو از ماده ای انتخاب کنیم که جذب نوری خوبی داشته باشه (یه پرده سیاه جاذب) بازم نوار ها تشکیل میشن؟!
3اگر به جای پرده ثابت ، یه رادیو متر بزرگ (وسیله ای که برای اثبات ذره ای بودن نور ازش استفاده میشه راديومتر(موتور خورشيدی)) رو در جلوی دو شکاف قرار بدیم روی پرده تداخل ایجاد میشه یا اینکه بدون ایجاد طرح تداخلی پرده شروع به چرخیدن میکنه؟!
با تشکر

[narcissus flower]

با تشکر از تاپیک فوق العاده شما... قضیه گربه شرودینگر واقعا جالبه بیشتر میشه توضیح بدین

ببخشید وسط ازمایش دوشکاف وارد شدیم
در مورد گربه شرودینگر ...
ما یک گربه داریم و یک آشکار ساز و یک ماده ی رادیو اکتیو و یک گاز کشنده...
ما گربه رو درون یک جعبه قرار میدیم و همچنین اشکارساز و گاز کشنده و ماده ی رادیو اکتیو...
قرار مااین هست در جعبه رو ببندیم و یک ساعت بعد اون رو بازکنیم.ولی تو این مدت قراره چه تفاقی رخ بده؟
قراره که این ماده رادیو اکتیو که نیمه عمر یک ساعته داره , در این مدت واپاشی انجام بده و اگر واپاشی رخ داد , اشکارساز آن را ثبت کنه و در موقع اشکار به اون ظرف محتوی گاز کشنده اطلاع بده (حالا به یک طریقی مهم نیست). در این صورت اون گاز ساطع میشه و گربه میمیره...
حالا به نظر شما اگر در جعبه رو باز کنیم حتما گربه مرده؟؟
به احتمال 50 درصد ممکنه مرده یا زنده باشد...
اما وقتی در جعبه رو باز کنیم با قطعیت متوجه میشیم چه رخ داده...

در واقع در کوانتوم یک موضوعی وجود داره که اگر ما یک اندازه گیر( ازمایشگر) داشته باشیم و اون رو به سیستم مون اعمال کنیم , یعنی اندازه گیری انجام بدیم, سیستم ما حتما در یکی از حالاتی که برای اندازه گیر تعریف شده قرار میگیره.یعنی اگر حالات تعریف شده اندازه گیر من صفر ویک باشه وقتی رو سیستم اعمال بشه , سیستم من در یکی از دو حالت حتما قرار میگیره...

تفاسیر زیادی برای این ازمایش جالب وجود داره سری به اینجا بزنید

[narcissus flower]

داشتم در مورد اسپین مطالعه میکردم , به یک آزمایش جالب و البته معروف تو فیزیک کوانتوم برخورد کردم.
گفتم باشما هم در میان بگذاریم...

فرض کنید یک دستگاه داریم که میدانی مغناطیسی در راستای معلومی (مثل راستای z) داره .این میدان باید ناهمگن باشه ...
خب یک منبع در معرض این دستگاه میگذاریم تا اتم نقره که 47 تا الکترون داره انتشار بده.

46 تا از این الکترون ها که در اوربیتال ها قشنگ قرار دارند
اما اون دونه ی آخری در زیر لایه ی 5s نشسته...یعنی در زیر لایه ی l=0 قرار داره.

طبق نظریه ی موجی شرودینگر هرگاه اتم دارای l ( تکانه ی زاویه ی مداری) داشته باشه .انتظار داریم که اگر پرده ای جلوش قرار بدیم و طیفی بگیریم 2l+1مولفه ی گسسته روی پرده ببینیم.یعنی برای موردی که l=0 هست چی میبینیم؟؟1 نقطه روی پرده باید باشه!!!
اما اما وقتی ازمایش رو به صورت تجربی انجام دادند , چیز جالبی دریافت شد...دو تا مولفه روی پرده دیده شد!چرا با دید کلاسیکی مورد نظر ما پکسان نبود؟؟
نه تنها برای این مورد حتی برای هیدروژن که l=0 داره یا اتمی که مثلا5pباشه هم دو تا مولفه روی پرده بود...چه رخ داده؟؟

اصلی وجود داره که در سال 1925 بیان شد:
الکترون علاوه بر تکانه ی زاویه ای , یک تکانه ی زاویه ای ذاتی هم دارد...که حقیقتی کوانتومی است.بنابراین نمیشه مشابه فیزیکی براش در نظر گرفت. اما برای داشتن درک حدودی مثل حرکت زمین حول محور خودش است.( یادمه جایی توضیح داده بودم)
به این تازه کشف شده , تکانه ی زاویه ای اسپینی گفتند...

حالا سری به الکترومغناطیس میزنیم. .گشتاوری به نام گشتاور دوقطبی مغناطیسی وجود داره که به دلیل حرکت مداری ذره ی باردار ما ایجاد میشه... که در خودش مربوط به تکانه ی زاویه ای lمیشه.

حالا اگر بنا رو براین بزاریم که الکترون ما چون تکانه ی زاویه ای اسپینی داره , یک گشتاور اسپینی ذاتی هم داره , میتونیم دلیل رخداد بالا رو پیدا کنیم:

وقتی الکترون وارد دستگاه ما میشه که میدان مغناطیسی داره ,از طرف میدان به این الکترون که گشتاور دوقطبی ذاتی داره , نیرو وارد میشه.در واقع اندر کنشی بین میدان مغناطیسی و گشتاور ذاتی الکترون رخ میده...

حالا تو این ازمایش ما اتمی داریم که l=0 هست (تکانه ی زاویه ای مداری)پس گشتاور اتم کلا مربوط میشه به گشتاور ذاتی الکترون دونه ی آخر...

خب ما هم روی پرده دو تا مولفه دیدیم...یعنی یکی در راستای میدان و دیگری پاد موازی . و ما گفتیم میدان به گشتاور اثر میزاره و گشتاور هم با یک ضریب به تکانه ذاتی الکترون ...پس انچه روی پرده میبینیم ناشی از اسپین است...
ازمایشش خیلی جالبه .صرفا جهت اشنایی عرض کردیم


راستی اسم ازمایش , اشترن گرلاخ نام داره

[مداد رنگیهام]

امروزه از نگاه فیزیک کوانتومی باید گفت که خلاء در واقع خالی نیست بلکه برعکس مملو از انرژی است علت صفر نبودن انرژی خلاء به رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ باز می گردد. براساس رابطه عدم قطعیت، مقدار انرژی یک سیستم همواره با گذشت زمان، افت و خیز دارد و بنابراین انرژی سیستم حتی در خلاء نیز نمی تواند مطلقا برابر صفر باشد. به بیان دقیق تر و براساس نظریه میدان کوانتومی می توان گفت که خلاء همواره حاوی میدان هایی است که افت و خیز می کنند.

از این دیدگاه، خلاء را می توان به اقیانوسی تشبیه کرد که همیشه مواج و متلاطم است.بر مبنای نظریه میدان کوانتومی، این امواج در واقع انبوه فوتون ها و ذرات دیگری هستند که مستمرا از دل خلاء پدید آمده و لحظه ای بعد محو می شوند. این امواج فوتون ها در تمامی طول موج ها در گستره خلاء حضور دارند و بنابراین خلاء همواره حاوی مقدار مشخصی انرژی است. اما با توجه به آنکه این انرژی در تمامی گستره خلاء کیهانی و در همه جهان بطور یکسان وجود دارد، آیا راهی برای آشکار سازی آن به لحاظ تجربی وجود دارد؟

در سال ۱۹۴۸ یک فیزیکدان هلندی به نام هندریک کازیمیر توانست پاسخی برای این پرسش بیابد. محاسبات کازیمیر نشان می داد چنانچه دو صفحه فلزی بدون بار الکتریکی را در فاصله کمتر از چند میکرون از همدیگر در محیط خلاء قرار دهیم باید به واسطه وجود انبوه فوتون های موجود در خلاء که مستمرا از دو طرف به این صفحات ضربه وارد می کنند، نیروی جاذبه ای مابین این دو صفحه برقرار می شود. در آن زمان خود کازیمیر با انجام آزمایشاتی سعی کردوجود این نیروی جاذبه اسرار آمیز را – که امروه اصطلاحا « اثر کازیمیر » نامیده می شود – در عمل بررسی کند اما آزمایشات او از دقت کافی برخوردار نبودند تا اینکه سرانجام ۱۰ سال بعد، یکی از فیزیکدانان همکار او در آزمایشگاه پژوهشی شرکت فیلیپس بنام مارکوس اسپارنای توانست برای نخستین بار از وجود انرژی خلاء بطور تجربی و عملی پرده بردارد.

چند سال پیش فیزیکدان های دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید برای نخستین بار موفق شدند یک گوی فلزی کوچک به شعاع یک دهم میلی متر را – که تصویرآن را در زیر میکروسکوپ مشاهده می کنید – تنها به کمک انرژی خلاء و به واسطه اثر کازیمیر به غلتش در آورند.

با توجه به آنکه انرژی خلاء در همه جا بصورت بی پایان وجود دارد فیزیکدان ها در تلاشند تا راه هایی را برای استفاده عملی از این انرژی فراگیر و تمامی نشدنی بیابند. بعنوان مثال با توجه به اینکه اثر کازیمیر در فواصل کمتر از چند میکرون ظاهر می وشد بعضی فیزیکدان ها به این فکر افتاده اند که انرژی خلاء را برای راه اندازی ماشین ها و روبات های میکرومتری استفاده کنند. البته از آنجایی که هنوز تمامی میدان های موجود در جهان برای بشر شناخته شده نیست نمی توان مقدار کل انرژی موجود در حجم مشخصی از خلائ را بطور دقیق تخمین زد؛ اما بعضی فیزیکدان ها معتقدند که مقدار این انرژی می تواند فوق العاده زیاد یا حتی نامتناهی باشد. به هر حال امروزه خلاء – که در فیزیک کلاسیک صرفا به معنای هیچ بود – عملا به یکی از عجیب ترین و راز آمیزترین پدیده های جهان تبدیل شده است.

http://www.hupaa.com/201312220743330...84%D8%A7%D8%A1

[Ehsan]

در ابتدای مکانیکِ کلاسیک که نگاه می‌کنید خواهید دید چیزی بیش از سه قانونِ نیوتون و حلِ ریاضی اونها برای طبیعت نیست، اما سخت در اشتباه هستید، مکانیکِ کلاسیک حرفهای بسیار بسیار بیشتری برای گفتن داره.

اولین فازِ مکانیکِ کلاسیک توجه به خودِ قوانینِ نیوتون هستش، دورِ موجود در قوانین خودش جالبِ توجه هستش، جرم چیه؟ نیرو تقسیم بر شتاب، نیرو چیه؟ مشتقِ تکانه، تکانه چیه؟ جرم ضرب در سرعت! جرم چیه؟


در واقع تمامِ کاری که شما در طبیعت انجام می‌دید پیدا کردنِ یک تابعِ برای مدل کردنِ نیرو هستش، نیروی فنر، نیروی گرانش، الکترواستاتیک و ..... اما نیرو هنوز مبهمه، از این گذشته قانونِ سوم نیوتون برای مواردِ خاصی از الکترومغناطیس اعتبارش رو از دست میده.

میشه برای ارائه ی قوانینِ نیوتون از تکانه استفاده کرد:

1)تکانه ی ذره ی آزاد ثابت است (تغییر نمی‌کند)
2)اگر چیزی حرکتِ ذره را تحت اثر قرار دهد تکانه ی آن تغییر می‌کند، میزانِ اثر (نیرو) برابر است با نرخ تغییرات تکانه (مشتقِ تکانه)
3)مجموع تکانه ی سیستمِ بسته ثابت است (اگر مشتق بگیرید مستقیما قانون سوم به فرمِ کنش و واکنش به دست خواهد آمد، در این صورت با نسبت دادنِ تکانه به میدانها میشه از نقضِ قانون سوم در الکترومغناطیس جلوگیری کرد)

ماجرا تمومه؟! نه! این تازه شروعِ یک ماجرای دور و درازه

پ.ن: دور هنوز رفع نشده فقط بپذیرید جرم چیه و تکانه رو از روش قبول کنید، اگر نه، تکانه رو قبول کنید و جرم رو از روش تعریف کنید

[Ehsan]

وقتی سه قانونِ نیوتون رو بررسی می‌کنید به نظر میرسه داره از چیزی به اسم تکانه حرف می‌زنه و موجودات رو با «آثارِ اونها روی تکانه» (به عبارتی «نیرو») می‌شناسه، این نگاه جالبِ توجه هستش.

نیوتون تکانه (یا اندازه ی حرکت) رو این طوری تعریف می‌کنه:

p=mv

با این تعریف دارید از یک معادله ی مشخص حرف می‌زنید، این معادله قراره همیشه صادق باشه اما وقتی این معادله در پایه ی مختصات بیان میشه، دردسر تازه شروع میشه:

این معادله در مختصات های مختلف کاملا شکل عوض میکنه، مثلا در دکارتی میشه:
pi=m dxi/dt
اما در کروی میشه:
pphi=m r sin(theta) dphi/dt

که کاملا با هم متفاوت هستند، در قانون دوم نیوتون که اوضاع خرابتر هم میشه و فرم ساده ی

Fx=m d2x/dt2
رو داره اما در مختصات کروی اصلا اوضاع اسفناکی پیش میاد.

از این گذشته وقتی در مختصات زاویه‌دار کار می‌کنیم معمولا از تکانه ی زاویه ای (به جای تکانه ی خطی) و از گشتاور (به جای نیرو) صحبت میشه که واقعا مفاهیمِ جدیدی غیر از قوانینِ نیوتون نیستند اما لازمه صورتبندی یکتا و منسجمی به مکانیک داده بشه که معلوم باشه کجا تکانه ی زاویه ای مفیده و کجا خطی.

کلیدِ بازی دستِ کمیت‌های اسکالره که تحتِ مختصات قیافه عوض نمی‌کنند، و در صدرِ این کمیتها، کار قرار داده!

اولش کار رو با مختصات دکارتی تعریف می‌کنیم:

بعد نیروی تعمیم یافته با کار این طوری تعریف میشه:

q ها مختصه های جدید هستند
(تعمیم یافته یعنی عمومیت داده شده، یعنی عمومیترین بیان از نیرو)

و بعدش با کمی بازی با معادلات برای خلاص شدن از شر مختصه های x (یعنی دکارتی) می‌رسیم به یک معادله ی کلی که با هر مختصه ی دلخواهی معتبره:

(T انرژی جنبشی هستش)

به این میگن معادله ی حرکت تعمیم یافته

قشنگه، نه؟ یک معادله ی کلی که در هر دستگاهِ مختصاتی معتبره، این بی‌اندازه عالیه، اما عجله نکنید هنوز در شروعِ راه هستیم، مفاهیم هنوز مثلِ موردِ نیوتونی ملموس نیستند

[arashgmn]

چرا کار رو با وردش تعریف می کنید (و می کنند)؟ دیفرانسیل معمولی چه عیبی داره بنده خدا ؟

[Ehsan]

چرا کار رو با وردش تعریف می کنید (و می کنند)؟ دیفرانسیل معمولی چه عیبی داره بنده خدا ؟

درست نمی‌دونم اما فکر می‌کنم دلیلش اینه که در انتها قراره به حسابِ وردشی بپردازند، وقتی ما از دیفرانسیلِ معمولی صحبت می‌کنیم منظورمون تغییراتِ واقعی و فیزیکی هستش اما دلتای حساب وردشی تغییراتِ غیر واقعی و غیر فیزیکی (اصطلاحا مجازی) رو هم شامل می‌شه، یعنی ممکنه شما کار رو روی مسیرهایی حساب کنی که واقعا وجود ندارند و مسیرِ مجازی هستند، با این حال اسکالر