فیزیک, دنیایی شگفت انگیز

[Ajabshirkhan]

بر اساس نظریه های نسبیت عام و خاص , سرعت بر روی جرم و جرم بر روی فضا و زمان تاثیر می گذارد . به نظر شما این تاثیرات چگونه هستن ؟

البته بحثش مفصله كه متاسفانه الان فرصتشو ندارم ولي اين رابطه ها تا ثير يك جسم با جرم بالا رو بر طول و زمان نشون ميدن.
dT=(1-2GM/(c*c*r))^1/2 dt
در اين رابطه dT زمان ساعتي است كه در مجاورت ان جسم قرار دارد و dt ساعتي دور از ان جسم.M جرم جسم و r فاصله ساعت از ان جسم هست.ميبينيد كه اگر r به سمت بينهايت برود يا M به سمت صفر dT=dt ميشود.يعني اثر جرم از بين ميرود.
در مورد فاصله اين رابطه وجود داره
dR(1-2m/r)^1/2=dr كه dR طول واقعي جسم و dr طول جسم در نزديكي سياهچاله هست كه به علت خميده شدن فضا در نزديك سياهچاله طولش كمتر از مقدار واقعي به نظر ميرسد.

 

[Huashan]

سلام
Ajabshirkhan خان , جالب بود کاشکی فرصت می کردید بیشتر توضیح می دادید , بابا ما بی سوادیم

خودشما اساتید تقریبا جواب سؤال ها رو دادید ولی قبل از اینکه من جوابم رو بدم یه سؤال در مورد دوقلوها برام پیش آمد که ارزش پرسیدن رو داره با توجه به پست دوست عزیزمون جناب Annapaquin (در ضمن آواتار جدیدتون هم مبارک باشه :happy: )
تناقض یا پارادوکس دوقلوها
فرض کنید که برادر دوقلویی دارید که سنش برابر سن شماست . در حالی که شما , روی کره زمین می مانید , برادر شما با یک فضاپیما , با سرعتی که کسر قابل ملاحظه ای از سرعت نور است , به پرواز در می آید . در طول پرواز, باید سرعت او نسبت به ساعت شما بر روی زمین , کند شده باشد . با توجه به نظریه انیشتن , سن او باید از سن شما کمتر باشد . اما مشکل اینجاست که اگر او بتواندبگوید که ساکن بوده است و این شما بودید که حرکت می کردید , پس ساعت شما کند کار می کرده است . شما پیش بینی می کنید که برادر شما , در طول سفر خود , نسبت به حالتی که اگر روی زمین مانده بودزمان کمتری گذشته است . هریک از دوقلوها پیش بینی می کنند که دیگری جوان تر است .
حالا ببینم شما جوانتر می مانید یا برادر شما ؟؟!!!

 

[Ajabshirkhan]

سلام
Ajabshirkhan خان , جالب بود کاشکی فرصت می کردید بیشتر توضیح می دادید , بابا ما بی سوادیم

خودشما اساتید تقریبا جواب سؤال ها رو دادید ولی قبل از اینکه من جوابم رو بدم یه سؤال در مورد دوقلوها برام پیش آمد که ارزش پرسیدن رو داره با توجه به پست دوست عزیزمون جناب Annapaquin (در ضمن آواتار جدیدتون هم مبارک باشه :happy: )
تناقض یا پارادوکس دوقلوها
فرض کنید که برادر دوقلویی دارید که سنش برابر سن شماست . در حالی که شما , روی کره زمین می مانید , برادر شما با یک فضاپیما , با سرعتی که کسر قابل ملاحظه ای از سرعت نور است , به پرواز در می آید . در طول پرواز, باید سرعت او نسبت به ساعت شما بر روی زمین , کند شده باشد . با توجه به نظریه انیشتن , سن او باید از سن شما کمتر باشد . اما مشکل اینجاست که اگر او بتواندبگوید که ساکن بوده است و این شما بودید که حرکت می کردید , پس ساعت شما کند کار می کرده است . شما پیش بینی می کنید که برادر شما , در طول سفر خود , نسبت به حالتی که اگر روی زمین مانده بودزمان کمتری گذشته است . هریک از دوقلوها پیش بینی می کنند که دیگری جوان تر است .
حالا ببینم شما جوانتر می مانید یا برادر شما ؟؟!!!

جواب اين هست كه دوقلويي كه در سفينه بوده جوانتر خواهد بود.دليلش هم اينست كه هنگام برگشت حركت از حالت يكنواخت به شتابدار تبديل ميشه و تقارن بهم ميخوره.فرمول اتساع زمان فقط در حالت حركت يكنواخت برقرار هست و در حركت شتابدار نميتونيم از اون استفاده كنيم.در هنگام برگشت سفينه ساعت زميني دچار انقباض زمان ميشود و اين انقباض زمان بيش از ان است كه اتساعهاي زمان را جبران كند و در نتيجه در نتيجه در انتهاي سفر ساعتهاي زميني از ساعتهاي درون سفينه جلو خواهند بود.
اما در مورد تاثير جرم بر زمان و طول.بحث خيلي پيچيده هست اين معادلات ساده هم از معادلات تانسوري مربوط به فضاهاي خميده بدست اومدن كلا بحث بيشتر رياضي هست و مفاهيم قابل درك و شهود فيزيكي اونطور كه در مباحث ديگه وجود دارن اينجا كمتر وجود داره . به همين دليل يكمقدار نياز به زمان داره تا مباحث رو دوباره يك نگاهي بندازم تا يك درك خوبي ازش به دست بيارم تا بتونم بشكل ساده و قابل درك اون رو توضيح بدم.

 

[Huashan]

سلام
آفرین , جدا آفرین خیلی تیزبین هستین به اصل موضوع اشاره کردین , از چه منبعی استفاده می کنید ؟ این پارادوکس را در هرجا جواب ندادن .

 

[Ajabshirkhan]

منبعم كتاب فيزيك جديد نوشته اهانيان هست البته يكمفدار كمياب هست.نميدونم چاپ جديدش هم موجود هست يا نه چون اكثرا از روي وايدنر و سلز فيزيك جديد رو درس ميدن.

 

[Huashan]

سلام دوستان

می گم کسی چیزی در مورد نظریه سی پی اچ می دونه ؟

کمی توضیح بدید و اگر هم می شه چند تا لینک مفید در این مورد معرفی کنید

ممنون .

 

[shiro]

اثبات فرمول زیر رو می تونید برام بنویسید ممنون میشم

fs=Ms.N

 

[Huashan]

خوش آمدید :happy:

دوست عزیز کمی توضیح بدهید .

اون s اندیس هستش ؟

منظور اصطحکاک ایستاییه ؟

 

[shiro]

خوش آمدید :happy:

دوست عزیز کمی توضیح بدهید .

اون s اندیس هستش ؟

منظور اصطحکاک ایستاییه ؟

مرسی از همکاریتان

اره اون s اندیس است .

بله منظور اصطکاک ایستا ییه.

می شود برام اثباتشو بنویسید ممنون میشم.

 

[Huashan]

متاسفانه دوست عزیز هر چه که گشتم اثباتی براش پیدا نکردم

هر چه که منبع داشتم و هر چی سایت اینترنتی تو ذهنم بود سرچ کردم ولی دریغ از کوچکترین اثبات برای این فرمول

با دوستان دیگه ای که صحبت کردم به این نتیجه رسیدیم که این فرمول از فرمول های پایه و تجربی فیزیک هستش و فرمول های دیگه بوسیله این فرمول اثبات می شوند ولی برای این فرمول اثباتی نیست .

شاید بشود از معادله های دیگه به این رابطه رسید ولی گمون نکنم که اثبات ریاضی داشته باشه , همانند قانون دوم نیوتن هست که اثباتی براش نیست ولی فرمول های دیگه رو بوسیله همین فرمول اثبات می کنند , البته این رو دیکی از اساتید فیزیک گفته .

در آخر اگر شما به اثباتی رسیدین از ما دریغ نکنید خوشحال می شم .

 

[Huashan]

سلام

بعد از مدت ها وقت شد که درست و حسابی یه رونقی به این تاپیک بدم واقعا حیفه که بخوابه

اول دوباره جواب دوست عزیزم جناب شیرو را می دهم
من اون موقعه از یک سایت علمی خارجی خواسته بودم که این فرمول رو برام اثبات کنه , اونها هم این ایمیل زیر رو برام میل کردن , البته خوش آمدگویی های اولش حذف شده

[LEFT]I am not sure what your values represent. You should always state them.

If Fs is friction and N is normal force and Ms is coefficient of friction, then it is the standard friction equation. There is no proof for that equation.[/LEFT]

 

[Huashan]

خوب دوستان قصد دارم که یه دوره کوتاه از فیزیک کوانتوم را برای شما بیان کنم امیدوارم مفید باشه . این دوره را به صورت چندین پست ارائه می دهم .

 

[Huashan]

قسمت اول :

مقدمه :
در این مقاله سعی شده است گذیده ای از مفاهیم ابتدایی مکانیک کوانتومی به طور تشریحی برای استفاده افراد مختلف بیان بشود , تا اشخاص در هر رده ی سنی و رشته ای که باشند بتوانند با کوانتوم آشنایی پیدا بکنند . طبیعتا بحث از این مطالب فراتر است .اگر کم و کاستی در این نوشته مشاهده فرمودین می توانید نظرات خودتان راحتما بیان کنید .

زمینه های بروز مکانیک کوانتومی :

نسبیت و مکانیک کونتوم دو نظریه اساسی قرن بیستم هستند . همچنانکه می دانید در آغاز قرن بیستم تحول عطیمی در فیزیک ایجاد شد. از یکطرف ثابت بودن سرعت نور در تمام دستگاه های مختصات ما را به پذیرش نظریه نسبیت می کند. یعنی پذیرفتن اتساع زمان و انقباض مکان.

همزمان با این مسئله در سال 1907 با مقاله فوتوالکتریک انیشتین مکانیک موانتوم متولد می شود. بعضی ها هم اعتقاد دارند تاریخ پیدایش مکانیک کوانتوم در سال 1900 با نظریه ماکس پلانک در مورد تابش جسم سیاه می باشد .

در یک قرن پیش پلانک روی مسائلی در ارتباط با ویژگی های اساسی حرارت کار می کرد. هنگامی که او در تلاش بود تا ماهیت گرما و نور برخاسته از یک جسم ساده گرم و درخشان «جسم سیاه) را دریابد، متوجه شد که ناگزیر است عقیده ای به ظاهر مسخره را بپذیرد. اینکه انرژی تابشی برخاسته از اجسام نه به صورت پیوسته بلکه در بسته هایی مجزا به اطراف پراکنده می شود.

درسال 1900، ماكس پلانك فيزيك دان آلماني اعلام کرد كه با فرض يك تشعشع الکترومغناطیسی خفیف (در طول موج يا در فركانس)، منحني فرضی بدست آمده كاملاً با منحني ناشی از آزمايش منطبق خواهد بود. به عبارت دیگر، انرژی اتمی تابان E با فرمول زیر تعریف می شود:

E = n.h.f , n عدد صحیح است , 6,62 x 10-27 s.erg = h ثابت پلانک , f فرکانس نوسانات اتمی

اين رويداد شروع عصر مكانيك كوانتومي را رقم زد. به دليل اینکه پلانك موفق به تعريف انعكاس جسم سياه شد جايزه نوبل فيزيك را درسال 1918 به خود اختصاص داد.

پلانک هر یک از این بسته ها را یک "کوانتوم" نامید. که واژه ای برگرفته از لاتین و به معنای "چه مقدار" است و در جمع "کوانتا" خوانده می شود. و رابطه ای را روی کاغذ آورد که انرژی آنها را به فرکانس ربط می داد. با این کار او پدر نظریه مکانیک کوانتومی شد. این نظریه شامل قوانینی بود که بر این بسته های انرژی حاکم بودند. و البته به زودی مشخص شد که دامنه نفوذ آنها بسیار فراتر از همین بسته هاست.

با اينكه منحني فرضی پلانك با منحني ای که عملا از آزمايشات به دست می آمد تطبیق كامل داشت، متأسفانه، براي مدّت حداقل 5 سال، فرضیه ی او مبتنی بر ماهیّت خفیف تابش اتمی، تا سال1905 و چاپ مقاله ی اینشتین و شرح آن بر فرضیه ی تأثیرات فوتوالکتریک، استقبال چندانی نیافت. با این حال، تئوری پلانک که وجود دو سطح انرژی اتمی خفیف را برای توضیح تشعشع جرم سیاه بیان می کرد،

و همچنین موضوعی که او در رابطه با قابل شمارش دانستن انرژی متبادل این اتمها پیشنهاد کرد آغازی بود برای عصر مکانیک کوانتم.

 

[Huashan]

قسمت دوم :

انیشتین در سال 1905 با استفاده از نظریه کوانتومی انرژی پدیده فوتوالکتریک را توضیح داد. بنابر نظریه ی کوانتومی امواج الکترومغناطیسی که به ظاهر پیوسته اند، کوانتومی می باشند.

این کوانتومهای انرژی را که فوتون می نامند، از رابطه ی پلانک تبعیت می کنند. بنابر نظریه کوانتومی، یک باریکه ی نور با فرکانس f شامل تعدادی فوتونهای ذره گونه است که هر یک دارای انرژی

E=hf

می باشد. یک فوتون تنها می تواند با یک الکترون در سطح فلز برهم کنش کند، این فوتون نمی تواند انرژی خود را بین چندین الکترون تقسیم کند. چون فوتونها با سرعت نور حرکت می کنند، بر اساس نظریه نسبیت، باید دارای جرم حالت سکون صفر باشند و تمام انرژی آنها جنبشی است.

هنگامیکه ذره ای با جرم حالت سکون صفر از حرکت باز می ماند، موجودیت آن از بین می رود و تنها زمانی وجود دارد که با سرعت نور حرکت کند. از این رو وقتی فوتونی با یک الکترون مقید در سطح فلز برخورد می کند و پس از آن دیگر با سرعت منحصر بفرد نور c حرکت نمی کند، تمام انرژی hf خود را به الکترونی که با آن برخورد کرده است می دهد.

اگر انرژیی که الکترون مقید از فوتون به دست می آورد از انرژی بستگی به سطح فلز بیشتر باشد، مابقی انرژی بصورت انرژی جنبشی الکترون ظاهر می شود .

همانطور که میدانیم در توجیه پدیده فوتوالکتریک انیشتن با در نظر گرفتن نور بصورت بسته های انرژی یا ذراتی بنام فوتون توانست جایزه نوبل را دریافت کند.

در واقع نور خاصیت دوگانه ای دارد ، در برخی از آزمایشات مثل دوشکاف یانگ فقط با در نظر گرفتن حالت موجی نور مطابقت دارد و با ذره ای بودن نور در تناقض است و در برخی دیگر از پدیده ها مثل فوتوالکتریک نور باید ذره ای در نظر گرفته شود تا این پدیده توجیه شود و با موجی بودن نور در تناقض است.

نور واقعا موج الکترومغناطیس است یا ذره؟؟؟

 

[Huashan]

قسمت سوم :

مکانیک کوانتوم جواب این سوال را به خوبی میدهد. در واقع بین این دو خاصیت یک ارتباطی برقرار میکند و بیان میکند که نور به هیچ وجه نه موج کلاسیک است ونه ذره کلاسیک .


بررسی ساختار اتمی به این نتیجه منجر می شود که رفتار الکترونها در اتم را نظیر رفتار فوتونها ، نمی توان با قوانین فیزیک کلاسیک یعنی قوانینی که در آزمایش با اجسام ماکروسکوپی ثابت می شوند، توضیح داد.

وجود ترازهای انرژی گسسته در لایه های الکترونی اتم و قواعد حاکم بر انتقال بین ترازها و پر شدن این حالتهای انرژی را نیز نمی توان با بکارگیری مفاهیم قراردادی مکانیک و قوانین الکترومغناطیس توجیه کرد.

مسائل مربوط به فیزیک اتمی را نمی توان به کمک مکانیک نیوتونی حل کرد. بنابرین ، بایستی مکانیکی جدیدتر و کاملتری پیدا شود تا خواص موجی ماده را نیز به حساب آورد.


این مسئله مهم در اواخر سالهای بیست حل شد و در حل آن دانشمندان زیر بیشترین سهم را داشتند ورنر کارل هایزنبرگ (1976-1901) فیزیکدان آلمانی ، اروین شرودینگر ( 1961- 1887 ) فیزیکدان اتریشی و پاول آدرین موریس دیراک (1984-1902) فیزیکدان انگلیسی مجموعه قوانین حرکت ذرات ماده ، که خواص موجی آنها را نیز به حساب می آورد به مکانیک کوانتومی یا مکانیک موجی معروف است.

امروزه می دانیم که نظریه مکانیک کوانتومی ، حاکم بر تمامی مسائل است که در عالم وجود دارند. از کوچکترین ذرات زیراتمی گرفته تا نیروهای فضا زمان

 

[Huashan]

ببخشید اگر که پست ها رو قدری کوتاه می کنم , بیشتر به این دلیل است که می خوام خواندنشان راحتر باشد .

و اما این خبر قدری قدیمی ولی در ارتباط با این بحث ......

يک پژوهشگر ايرانی مقيم آمريکا، فرضيه جديدی را در مورد ماهيت نور ارائه کرده که می تواند در صورت اثبات، مفاهيم بنيادی فيزيک را دگرگون سازد

پروفسور شهريار صديق افشار، استاد دانشگاه روآن(Rowan) در نيوجرسی، پس از 8 سال تحقيق، توانسته ثابت کند که نور می تواند در هر لحظه به هر دو شکل موجی و ذره ای ديده شود و به اين ترتيب آنچه در فيزيک با نام "تعبير کپنهاگ" خوانده می شود و بر اساس انديشه های نيلز بوهر، فيزيکدان برجسته دانمارکی تعريف شده، دچار تناققض جدی خواهد شد.

ادامه ی مطالب , کجا بودیم , آهان , خوب .......

 

[Huashan]

قسمت چهارم :

مفاهیم موجود در مکانیک کوانتومی :

مکانیک کلاسیک در مورد چرایی و چگونگی حرکت اجسامی به جرم وحجمی که برای بشر قابل درک و رؤیت است ، میپردازد.

وقتی بشر به حدی از تکامل علمی رسید که به بررسی حرکت ذرات ریزی مثل الکترون و پروتون و فوتون و . . . پرداخت به تناقضی فاحش بین تجربه و نظریه مکانیک کلاسیک برخورد و بر آن شد تا با اصلاح کردن و فرضیات مناسب در جنبه نظری هم به نتایج تجربی دست پیدا کند تا بتواند به پیشگویی پدیده ها بپردازد.

بر این اساس مکانیک کوانتوم قدیم بیان شد که با پذیرفتن سینماتیک و اصلاح دینامیک مکانیک کلاسیک توانست برخی از پدیده ها مثل گسسته بودن طیفهای تابشی اتمها و اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون و توجیه جسم سیاه بپردازد ولی این نظریه ایرادهایی داشت ،

از جمله آنها : منسجم نبود و در مدارهای باز حرفی برا گفتن نداشت و آهنگ گذار را پیشگویی نمی کرد و . . . به همین دلیل عمر زیادی نداشت و جای خود را به مکانیک کوانتوم جدید داد.

شالوده ی مکانیک کوانتومی از سه نظریه و رابطه که توسط سه دانشمند ارائه شده است تشکیل می شود که در ادامه سعی شده گذری هر چند مختصر ولی مفید بر هر سه نظریه داشته باشیم .

 

[Huashan]

قسمت پنجم :

1- دوگانیگی موج – ذره ( رابطه دوبروی ) :

ذره کلاسیک :

ذره ای که ما با دانستن مکان و سرعت اولیه و با آگاهی داشتن از نیروهایی که بر آن وارد میشود میتوانیم مکان و سرعتش را در لحظات بعدی بدانیم(قانون دوم نیوتن)

موج کلاسیک :

موج در واقع انرژی را منتقل میکند و در فضا پخش میشود ، مثل امواج صوتی که انرژی آنها با مجذور دامنه رابطه دارد روی محیط یک کره که در حال بزرگتر شدن است تقسیم میشود تا جایی که در اثر زیاد شدن محیط کره و ثابت ماندن انرژی صوتی صدا ضعیفتر شده تا دیگر قابل درک نیست .

تا سال 1924 بسیاری از فیزیکدانان با خواص موجی-ذره انرژی الکترومغناطیسی سازگاری داشتند، اما در این میان ابهاماتی در این زمینه وجود داشت که هنوز به آن پاسخى داده نشده بود.

پیشنهادی که در طی پایان نامه دکترای یک اشراف زاده فرانسوى ارائه شد، بسیار شگفت انگیز و تعجب آور بود. لویی دوبروى پیشنهاد کرد که الکترون ها و هسته اتم ها خاصیت موجی دارند.


استدلال هاى وى بر بعضى از جنبه هاى مدل اتمى هیدروژن بور استوار بودند. بنابر نظریه وى، تمام مواد، چه سبک و چه سنگین، باید موج ماده همراه داشته باشند.

معادله طول موج ماده که او بدست آورد، از رابطه زیر بدست مى آید : L=hP
h= ثابت پلانک
p= اندازه حرکت
اندازه حرکت جسم معادل : p=mv
m جرم و v سرعت ماده است.

پس طبق این معادله، طول موج ماده با افزایش سرعت، افزایش می یابد.قدم مهم در روشن شدن تناقضات بین مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی توسط دوبروی برداشته شد.

ایشان کسی بود که این تفکر را که نه تنها فوتونها بلکه تمام ذرات دارای خواص موجی هستند، پیشنهاد و اثبات کرد. این خواص با قوانین کلاسیکی قابل بیان نیستند، ولی نقش مهمی در پدیده های اتمی بازی می کنند.

معلوم شده است که کوانتوم تابش الکترومغناطیسی ، یعنی فوتونها ، با اندازه حرکت P=E/C مشخص می شوند. در ضمن موج نوری با فرکانس ν دارای طول موج λ=ν/C است.با حذف فرکانس از این رابطه ها ،رابطه بین طول موج و اندازه حرکت فوتون به دست می آید. λ=h/P در صورتی که خواص فوتونها و سایر ذرات همان گونه که با فرضیه دوگانگی موج و ذره پیش بینی شد، واقعا نظیر هم باشند.

این رابطه باید برای هر ذره کاربرد داشته باشد. به این طریق ، فرمول طول موج دوبروی به دست آمد. طول موج دوبروی به ذره ای با اندازه حرکت P برای بیان خواص موجی آن نسبت داده می شود. اگر سرعت ذره ای با جرم سکون m در مقایسه با سرعت نور کم باشد، فرمول طول موج دوبروی را می توان به صورت زیر نوشت. λ=h/mv

 

[mokhe_ryazi]

کسی درمورد رشته فیزیک هسته ای اطلاعاتی داره به ما بده

 

[Huashan]

سلام دوست عزیز

در این مورد باید بگم که , رشته ی فیزیک در دانشگاه دارای گرایش های مختلفی است , از جمله ی گرایش هسته ای

همه ی دروس گرایش ها مختلف در مقطع لیسانس در رشته ی فیزیک یکسان هستند مگر در 6 یا 8 واحد که در ترم 7 یا 8 پاس می کنند .

اینکه چه گرایشی را انتخاب کنی به این بستگی داره که گروه فیزیک چه گرایش هایی را ارائه می دهند , که این هم به اساتید و تخصصهای آنها بستگی داره