اسرار . . .
ُ؛ آیا آن كسی كه موجودات را آفریده، از حال آن‌ها آگاه نیست؟! در حالی كه او (از اسرار دقیق) با خبر و آگاه است!» (ملك، 14)

بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/15
مقاله هاى اینشتین و فیزیك نوین
مقاله هاى اینشتین و فیزیك نوین
از میان مجموعه مقاله هاى اینشتین مقاله اى که او در سال 1905 عرضه کرد، اثر مهمى در پیشرفت علم داشته است. در آن مقاله پدیده فوتوالکتریک را شرح مى دهد و با استفاده از نظریه کوانتوم پلانک نظریه فوتونى نور را بیان مى کند.

 از میان مجموعه مقاله هاى اینشتین مقاله اى كه او در سال 1905 عرضه كرد، اثر مهمى در پیشرفت علم داشته است. در آن مقاله پدیده فوتوالكتریك را شرح مى دهد و با استفاده از نظریه كوانتوم پلانك نظریه فوتونى نور را بیان مى كند. بر طبق این نظریه نور مانند انرژى هاى دیگر حالت كوانتومى دارد. كوانتوم نور را كه فوتون مى نامیم مقدار مشخص انرژى است كه اندازه آن، E، از رابطهhv = Eبه دست مى آید كه v بسامد موج و h ثابت پلانك است.

بنابر این نظریه هر چه بسامد نور بیشتر یا طول موج آن كمتر باشد، انرژى فوتون بیشتر است. چنانچه این فوتون ها در مسیر حركت خود به الكترون هایى برخورد كنند، جذب الكترون مى شوند و انرژى الكترون را بالا مى برند و در نتیجه الكترون مى تواند از میدانى كه در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. اینشتین به مناسبت توضیح پدیده فوتوالكتریك جایزه نوبل سال 1921 فیزیك را دریافت كرد. نظریه فوتونى او نه فقط نور بلكه سراسر طیف موج هاى الكترومغناطیسى از موج هاى گاما تا موج هاى بسیار بلند را دربرمى گیرد و توضیح مى دهد.

موضوع دومین مقاله اینشتین حركت براونى بود. در سال 1827 رابرت براون (1858- 1773) گیاه شناس و پزشك انگلیسى حركت مداوم معلق دو مایع را مشاهده كرد و متوجه شد كه این ذره ها با قطرى حدود یك میكرون پیوسته به این سو و آن سو حركت مى كنند. اینشتین همین آزمایش را در مقاله اى با استفاده از نظریه جنبشى ذره ها تعبیر و تفسیر كرد و از روى آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.

اینشتین نظریه نسبیت خاص را در مقاله سوم معرفى كرد. در این مقاله بود كه مفاهیم اساسى طبیعت موجى فضا، حجم، زمان و حركت به طور كامل تغییر كرد. اینشتین ضمن مطالعه هاى خود توانست مسئله سرعت نور را كه از مدت ها پیش تعجب دانشمندان را برانگیخته بود، حل وفصل كند. او نظریه خود را براساس دو اصل زیر قرار داد:

1- سرعت نور در جهان ثابت است

2- قانون هاى طبیعت براى ناظرین مختلف كه یكنواخت حركت مى كنند یكسان است.

اینشتین نشان داد كه اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذیریم، نتیجه هاى شگفت انگیزى به بار مى آید. براى مثل هر چه سرعت حركت جسمى بیش تر شود، طول آن كوتاه تر و جرمش بیشتر مى شود. نتیجه دیگر آنكه به زمان مطلق و فضاى مطلق به شكلى كه پیشینیان تصور مى كردند نمى توان قائل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از یكدیگر نمى توان در نظر گرفت. دنیاى مادى یك فضا و زمان چهاربعدى است. جرم یك جسم نیز ثابت نیست و با تغییر سرعت تغییر مى كند به طورى كه مى توان جرم را نوعى انرژى متراكم در نظر گرفت و یا انرژى را جرم پراكنده دانست. اینشتین با بیان نظریه نسبیت خاص، قانون بقاى ماده لاوازیه و اصل بقاى انرژى مایر را به اصل بقاى مجموع ماده و انرژى درآورد و رابطه معروف جرم و انرژى را به دست آورد. اینشتین در سال 1916 نظریه نسبیت عام را تنظیم و اعلام كرد. در این نظریه نه تنها حركت با سرعت ثابت و مسیر مستقیم، بلكه هر نوع حركتى در نظر گرفته شده بود. در بسیارى موارد دلیل آنكه سرعت و مسیر حركت هر متحركى تغییر مى كند، وجود نیروى جاذبه است. بنابراین در نظریه نسبیت عام باید نیروى جاذبه در نظر گرفته شود. اینشتین یك رشته معادله تنظیم كرد كه نشان مى داد اگر در هیچ جا ماند و نیروى جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرك مسیر مستقیمى را طى مى كند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاى پیرامون جسم متحرك دگرگون شده، جسم مسیر منحنى را طى مى كند. نظریه نسبیت عام نشان مى دهد كه این منحنى ها چگونه باید باشند و این به طور كامل با آن چه در نظریه جاذبه نیوتن پیش بینى شده بود، تطبیق نمى كرد. براى مثال بر طبق نظریه اینشتین مسیر نور تحت تاثیر میدان جاذبه قوى تغییر مى كند. در صورتى كه از قانون هاى نیوتن چنین نتیجه اى به دست نمى آمد. كسوف سال 1919 نظریه اینشتین را ثابت كرد. در سال 1969 دو سفینه پژوهشى كه به سمت مریخ فرستاده شدند، اثر خورشید بر مسیر موج هاى رادیویى را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.




ادامه مطلب
طبقه بندی: مقالات مکانیک و ترمودینامیک، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/4

دیرك و مكانیك كوانتوم نسبیتی

ریاضی دان و فیزیك دان بریتانیایی (1983-1902)

Paul Adrien Maurice Dirac


فیزیك مكانیك كوانتوم 1933


دیرك، فرزند مردی از اهالی سوئیس، در بریستول انگلستان چشم به جهان گشود. پس از فارغ التحصیلی در مهندسی برق از دانشگاه بریستول در سن 19 سالگی به یك باره خود را بیكار یافت. و چون نتوانست كاری پیدا كند، تقاضای عضویت در دانشگاه كمبریج را كرد و پذیرفته شد. كمتر از ده سال به دریافت جایزه نوبل، برای سهم مهمی كه در تاسیس مكانیك كوانتومی داشت، نائل آمد. او در 1926 از دانشگاه كمبریج درجه دكترا گرفت و پس از چندی به مقام استادی ریاضی آن دانشگاه دست یافت و تا هنگام بازنشستگی اش در 1969 مقامش را حفظ كرد. و در 1961 استاد فیزیك دانشگاه فلوریدا شد.

دیرك نمونه ای بود از دانشمندی كناره گیر، و هنوز هم چنین است، در حالی كه دوست داشت با همكاران و رفقای خود درباره مسافرتش به شرق یا هر موضوع دیگری صحبت كند، ترجیح می داد كه بررسی هایش را به تنهایی انجام دهد.

بازدیدی كه وی از دانشگاه گوتینگن به عمل آورد، به علت پیش آمدن مسئله معماآمیزی بود كه فكر ریاضیدانان و فیزیكدانان را به خود مشغول داشته بود. راه حل غیرعادی كه دیرك برای حل آن مسئله یافت، مهارت وی را در ورزش های سریع ذهنی نشان می داد.

دیرك از میان تمامی كشفیات ریاضی خود، به خصوص به یكی از آنها می بالید كه اتفاقا آن یكی هیچ سهمی در شهرت و معروفیت وی نداشته است. وی ضمن صحبت با همسر یكی از اعضای دانشكده به شال گردنی كه آن زن می بافت چشم دوخته بود. پس از فراغت از كار مطالعاتی سعی كرد حركت سریع سوزن بافندگی را در دست های آن زن در ذهن خود مجسم كند و به این نتیجه رسید كه از طریق دیگری هم می توان سوزن را به كار برد. شتابان نزد آن خانم رفت تا كشف خود را به او بگوید: ولی معلوم شد كه این طریقه را هم قرن هاست كه خانم ها می دانند.

اما اگر این كشف را از دست داد در عوض سهم مهمی در تاسیس نظریه نسبیتی كوانتوم داشت. مكانیك موجی كه در آن زمان چند سالی بیش از عمرش نگذشته بود، ابتدا توسط شرودینگر در مورد حركت عادی (غیرنسبیتی) بیان شد یعنی در مورد حركت ذراتی با سرعت های كمتر نسبت به سرعت نور. فیزیكدانان نظری در تلاش بودند كه این دو نظریه مهم را به یكدیگر پیوند دهند؛ نظریه نسبیت و نظریه كوانتوم. گذشته از این، معادله موجی شرودینگر الكترون را همچون نقطه ای در نظر می گرفت و هرگونه تلاش برای آنكه معادله به الكترون گردانی تعلق گیرد كه دارای خواص یك مغناطیس كوچك باشد به نتیجه رضایت بخشی نرسیده بود.

در یادداشت معروفی كه به سال 1930 انتشار یافت، دیرك معادله جدیدی را بیان كرد كه اكنون به نام خود او خوانده می شود. و به وسیله آن با یك تیر دو نشان زد. این معادله در مورد تمام وسایل نسبیتی صدق می كرد و به الكترون نیز، صرف نظر از سرعت حركت آن تعلق می گرفت. و در ضمن این نتیجه از آن حاصل می شود كه الكترون باید به صورت فرفره مغناطیسی شده كوچكی رفتار كند. معادله نسبیتی موجی دیرك پیچیده تر از آن است كه بتوان در این مختصر بدان پرداخت. اما بی تردید كاملا درست است.

ولی معادله دیرك، با تمام حسنی كه داشت، فورا به اشكالاتی بسیار جدی منجر شد و علتش همان توفیقی بود كه در پیوند دادن نسبیت و كوانتوم به دست آورده بود. بنا بر نظریه نسبیت، الكترون ها فقط مایلند كه از یك تراز انرژی به تراز دیگر بجهند، و در این جهش، انرژی خود را به شكل كوانتوم های نور صادر كنند، چرا نباید بتوانند از تراز پرانرژی به ترازهای كم انرژی بجهند. تنها راهی كه دیرك به وسیله آن این اشكال را مورد بحث قرار داد این بود كه فرض كرد تمام حالات انرژی منفی را الكترون هایی با بار منفی پر كرده اند و الكترون هایی كه در حالت انرژی مثبت هستند بنا بر «اصل اخراج پاولی» مجاز نیستند كه به حالات پایین بیایند. البته به این مفهوم كه خلا دیگر خلا نیست و پر شده از الكترون هایی با بار منفی كه در هر سو و با هر سرعت در حركتند. در واقع هم هر واحد حجم خلاء باید محتوی تعداد بی شماری از این ذرات باشد.

در سال كه فیزیكدان آمریكایی، كارل اندرسن، الكترون های پرانرژی موجود در رگبارهای اشعه كیهانی را در یك «اتاق ابری» پی جویی می كرد، با تعجب مشاهده كرد كه عكس ها انحراف نیمی از الكترون ها را به یك سو نشان می دهد، حال آنكه نیم دیگر به سوی مخالف انحراف یافته اند. بنابراین مخلوطی به نسبت ?0 درصد از الكترون هایی با بار مثبت و ?0 درصد از الكترون هایی با بار منفی وجود داشته است كه هر دو دارای یك جرم بوده اند، الكترون های مثبت سوراخ هایی در اقیانوس پیشنهادی دیرك بوده اند كه نتوانسته اند به مقام پروتون ها برسند. اما به سهم خود، همچون ذراتی نمایان شده اند. آزمایش هایی كه با الكترون های مثبت، كه اغلب آنها را پوزیترون می نامند، انجام گرفت همه پیش گویی های متكی بر نظر دیرك را كاملا تایید می كند. دیرك در نخستین ویرایش از اثر كلاسیك خود با عنوان «اصول مكانیك كوانتوم» را منتشر ساخت و در جایزه نوبل فیزیك با شرودینگر سهیم شد.

منبع :www.knowclub.com

  نقل  از  http://www.hupaa.com


طبقه بندی: دانشمندان،  مقالات مکانیک و ترمودینامیک، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/1
عنوان مطلب :
بررسی میرایی آونگ با دامنه زیاد
نوع فایل :
[ PDF ]
اندازه فایل :
139 KB



جهت مشاهده بهتر فایلهای PDF روی عنوان زیر Right Click نموده، سپس با انتخاب گزینه Save Target As فایل را روی كامپیوتر ذخیره كرده و مشاهده نمایید .


لغات كلیدی :
میرایی آونگ دامنه پاندول تناوب شتاب گرانش گشتاور لختی دورانی زاویه‌ای وزن طناب شعاع فركانس اویلر دینامیك نیرو انرژی جنبشی پتانسیل فنر مكانیك

 نقل  از  http://www.hupaa.com




طبقه بندی: مقالات مکانیک و ترمودینامیک، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/1
عنوان مطلب :
عروسك پایدار
نوع فایل :
[ PDF ]
اندازه فایل :
187 KB



جهت مشاهده بهتر فایلهای PDF روی عنوان زیر Right Click نموده، سپس با انتخاب گزینه Save Target As فایل را روی كامپیوتر ذخیره كرده و مشاهده نمایید .


لغات كلیدی :
عروسك پایدار تعادل استاتیك مكانیك دینامیك نیرو گشتاور تقارن اصطكاك انحراف مركز ثقل مخروط نیم كره آزمایش سقوط وزن جرم چگالی نقطه اتكا حركت دورانی انتقالی نوسان

 نقل  از  http://www.hupaa.com




طبقه بندی: مقالات مکانیک و ترمودینامیک، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/1

پراش صوتی

بازتابش ، شكست و پراش فیزیك امواج صوتی عینا مانند بازتاب ، شكست و پراش نور صورت میگیرد. زیرا آثار امواج نوری از بسیاری جهات شباهت به آثار امواج صوتی دارند و تنها فرق موجود این است كه طول موج فیزیك امواج نورانی نسبت به طول موج فیزیك امواج صوتی بسیار كوچك میباشد. ولی قوانین هندسی آنها كاملا با هم شباهت دارد.

وقتی كه بین منبع صوت و گوش مانعی قرار دهیم بر حسب بزرگی و كوچكی مانع نسبت به طول موج ، ممكن است آثار مختلف پیدا شود. اگر فیزیك امواج صوتی به جدار محكمی كه در آن سوراخی تعبیه شده است برخورد كنند، قسمتی از فیزیك امواج كه به سطح دیواره برخورد میكنند منعكس میگردند و قسمت دیگر كه به لبه جداره و یا به لبه سوراخ برخورد میكنند ممكن است پراشیده شوند.

مشاهده پدیده تفرق در زندگی روزمره

پدیده تفرق فیزیك امواج صوتی در مشاهدات روزانه ما زیاد است. مثلا وقتی اشخاص در مقابل دهنه بوقی شكل بلندگو واقع میشوند، آنهایی كه در وسط و در نزدیكی محور قرار دارند، تمام صداها را میشنوند، ولی آنهایی كه در اطراف محور و خارج از میدان بوق شده‌اند فقط آن كلمات و با قسمتی از موزیك را میشنوند كه با صدای بم ادا نشده باشد. همچنین وقتی دو نفر در اطاقی مكالمه میكنند اگر در دیوار مشترك با اطاق مجاور ، سوراخ كوچكی باشد ممكن است صدای آنها را در اتاق مجاور تشخیص داد. در صورتیكه اگر درب همان دو اطاق باز باشد آنكه در همسایگی واقع است ممكن است درست صدای مكالمه در همان اطاق مجاور را بخوبی و مانند سابق نشنود.

همینطور وقتی كه در سینما یا تئاتر پشت سر شخص چاق یا قد بلندی بنشینم ، به گونه‌ای كه مشاهده صحنه برای ما مقدور نباشد باز صدای آرتیستها را میشنویم. فیزیك امواج صوتی كه به بدن آن شخص میرسند قسمتی جذب شده و قسمتی منعكس میگردند و قسمتی كه به حدود اطراف بدن او برخورد میكنند، به واسطه پدیده پراش در پشت سر او در هر نقطه كه گوش ما قرار گیرد قابل شنیدن میباشند.

یك آزمایش ساده

قطعه‌ای از نمد را كه تقریبا به مساحت یك متر مربع باشد اختیار كنید و در وسط آن سوراخی به قطر 15 سانتی متر ایجاد نمائید. اگر یك فرفره آلمانی (نوعی فرفره است كه در جدار آن چند سوراخ وجود دارد، وقتی كه میچرخد، تولید صدا میكند) را در فاصله 30 سانتی متری از سوراخ بچرخانیم در هر جایی كه در پشت نمد قرار گیریم صدای آن به آهستگی و به طور یكنواخت شنیده میشود. و اگر خود را در مقابل سوراخ طوری قرار دهیم كه فرفره را با چشم خود ببینیم، صدای آن از وقتی كه خود را در جای دیگر قرار دهیم بلندتر شنیده نمیشود. تنها وقتی در ناحیه پشت قطعه نمد صدای قویتر شنیده میشود كه نمد را از میان برداریم و این مطلب برای این است كه در صورت اخیر انرژی صوتی بیشتری در گوش ما داخل میشود.

اگر بجای فرفره ، یك ساعت جیبی قرار دهیم (طول موج امواجی كه ساعتها تولید میكنند از یك الی هشت سانتی متر تغییر میكند) در این حالت برای اینكه صدای تیك تیك آن را در پشت قطعه نمد بشنویم باید خود را در روی محور قرار دهیم، به گونه‌ای كه ساعت از پشت نمد قابل رویت باشد. وقتی كه این شرط حاصل شد‌، صدای آن عینا مانند وقتی شنیده میشود كه نمد وجود نداشته باشد و چون در خارج محور واقع باشیم صدای ساعت تقریبا دیگر شنیده نمیشود.

شرایط پراش

- فرض كنید فیزیك امواج صوتی به سطح دیواری كه سوراخی در آن تعبیه شده است، برخورد میكنند. امواج صوتی را با طول موج معینی در نظر میگیریم. هرگاه طول موج نسبت به قطر سوراخ بزرگ باشد، چون طبقه متراكم (موج) به دیوار برسد، قسمت كوچكی از آن كه از سوراخ عبور میكند خود مانند مركز صوت شد. و با آن طرف جدار طبقات كروی متراكم و منبسط ، پشت سر هم بمركز سوراخ درست میشوند. نتیجه اینكه در پشت مانع در همه جا صدا وجود خواهد داشت.

- برعكس اگر طول موج نسبت به قطر سوراخ كوچك باشد ، فیزیك امواج در حین عبور از سوراخ عینا به همان حالت باقی میمانند. بدیهی است كه در این حالت قسمتی از موج تابشی كه با دیوار برخورد میكند، خود به خود حذف میگردد، و فقط قسمت مواجه با سوراخ از آن عبور می كند.

- بنابراین در حالت اول ، در هر نقطه از پشت جدار كه واقع باشیم، صدای منبع آهسته‌تر ولی به یك اندازه شنیده میشود، در صورتی كه در حالت دوم ، فقط اگر در ناحیه مقابل سوراخ باشیم صدای منبع را به خوبی میشنویم و در خارج آن صدای منبع مسموع نیست. علت اینكه در حالت اول صدا آهسته‌تر شنیده میشود، آنست كه انرژی صوتی كه از سوراخ عبور میكند روی سطح كروی توزیع شده و ضعیف میگردد، در صورتی كه در حالت دوم تمام مقدار انرژی صوتی كه از سوراخ عبور میكند روی فیزیك امواج با سطوح كوچك در پشت مانع متمركز میباشند.

منبع : دانشنامه رشد

  نقل  از  http://www.hupaa.com




طبقه بندی: مقالات مکانیک و ترمودینامیک،  بانک اطلاعات مکانیک و ترمودینامیک، 
ارسال توسط صادق بابائی
(تعداد کل صفحات:5)      [1]   [2]   [3]   [4]   [5]  

آرشیو مطالب
پیوند های روزانه
امکانات جانبی
Buy Websites For Sale - Sell Domains