بای

همه چیز از صفر تا صد درباره کوانتوم

دلایل ظهور مکانیک کوانتومی

۱,۶۵۶ بازديد

بررسی ساختار اتمی به این نتیجه منجر می‌شود که رفتار الکترونها در اتم را نظیر رفتار فوتونها ، نمی‌توان با قوانین فیزیک کلاسیک یعنی قوانینی که در آزمایش با اجسام ماکروسکوپی ثابت می‌شوند، توضیح داد. وجود ترازهای انرژی گسسته در لایه‌های الکترونی اتم و قواعد حاکم بر انتقال بین ترازها و پر شدن این حالتهای انرژی را نیز نمی‌توان با بکارگیری مفاهیم قراردادی مکانیک و قوانین الکترومغناطیس توجیه کرد.

نظریه دوبروی در مکانیک کوانتومی

قدم مهم در روشن شدن تناقضات بین مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی توسط دوبروی فیزیکدان فرانسوی 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 پدیده‌های اتمی بازی می‌کنند. 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 رابطه‌ها ،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 بدست آمد. طول موج دوبروی به ذره ای با اندازه حرکت P برای بیان خواص موجی آن نسبت داده می‌شود. اگر سرعت ذره ای با جرم سکون m در مقایسه با سرعت نور کم باشد، فرمول طول موج دوبروی را می‌توان به صورت زیر نوشت:
λ = h/mv

عدد کوانتومی چیست؟

۱,۶۵۸ بازديد




با توجه به مدل اتمی بور و نظریه اتمی شرودینگر فرض شد الکترون ها در مدارهایی که از نظر انرژی کوانتیده است، در حال حرکت هستند. با بررسی ساختار طیف عناصر مختلف مشخص شد که انرژی هر الکترون به وسیله اعدادی که به عدد کوانتومی معروف هستند بیان می شود. در واقع موقعیت یک الکترون با چهار عدد کوانتومی توصیف می شود. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به توصیف این اعداد می پردازیم.

عدد کوانتومی اصلی (n) :

عدد کوانتومی اصلی n همان عددی است که بور برای ترازهای انرژی خود استفاده کرده و به جای تراز در مدل کوانتومی، لایه استفاده می شود. n عددی صحیح و مثبت است که در این لایه های الکترونی، الکترون ها دور هسته می چرخند. انرژی پیوند الکترون در اتم های یک الکترونی با استفاده از رابطه ای که از حل معادله شرودینگر به دست می آید، حاصل می شود.

n نشان دهنده هر لایه ای است که الکترون ها در آن حضور دارند. هر چقدر عدد n بزرگتر باشد، الکترون ها در فاصله دورتری از هسته قرار دارند. اندازه اوربیتال نیز در این حالت بزرگتر خواهد بود.

اطراف هسته اتم ۷ لایه الکترونی اصلی وجود دارد که n = 1 پایدارترین لایه الکترونی است.

سفید کردن دائمی دندان ها به راحتی و در منزل

۱,۶۵۶ بازديد

دندان سفید
در دنیای بصری که در آن زندگی می کنیم، داشتن دندان های سفید و موهای ضخیم و بلند، چیزی است که به عنوان انسان سعی داریم آن را به دست آوریم. در حقیقت، ظاهر بسیار مورد توجه است به طوری که میزان درآمد حاصل از فروش محصولات سفید کننده بدون نسخه، به تنهایی از میلیاردها دلار در هر سال فراتر می رود. این مبلغ بسیار زیادی است که حتی شامل دیگر محصولات آرایشی که عرضه می شود، نیست…

محصولات سفید کننده بدون نسخه، گرچه (در بیش تر موارد) موثر هستند، اما گران می باشند و می توانند باعث حساسیت دندان ها یا کاهش درخشش آن ها شوند. برای صرفه جویی در وقت و هزینه، لیستی از داروهای خانگی اثبات شده برای سفید کردن دندان ها را گردآوری کرده ایم. لبخند خود را به طور طبیعی و با هزینه های مناسب بازگردانید – به راحتی و در خانه خود.

انقلاب رایانه‌های کوانتومی

۱,۶۶۳ بازديد

با داغ‌شدن بازار شایعات در مورد دستاورد اخیر گوگل، چنین به نظر می‌رسد که برای نخستین‌بار یک دستگاه رایانه‌ی کوانتومی توانسته است محاسبه‌ای را یک‌میلیارد بار سریع‌تر از قوی‌ترین ابررایانه‌ی کنونی جهان انجام دهد. به همین بهانه نگاهی می‌اندازیم به ساختار رایانه‌ی کوانتومی و آنچه در آینده‌ی نه‌چندان دور، در انتظار ما خواهد بود.

شاید باورتان نشود که چه قدرتی در جیب‌های ما پنهان است. منظورمان گوشی‌های هوشمند امروزی است که قدرت پردازش آن‌ها، از ابررایانه‌های نظامی نیم‌قرن پیش که فضایی به‌اندازه‌ی یک اتاق را اشغال می‌کردند، بیشتر است. در اوج جنگ جهانی دوم، رئیس شرکت IBM تصور می‌کرد که فقط پنج دستگاه رایانه‌ی همه‌جانبه مانند «انیاک» برای حل همه‌ی مشکلات جهان کافی است؛ اما امروز، رایانه‌هایی به‌مراتب سریع‌تر در جای‌جای زندگی بشر حضور دارند و وابستگی ما به استفاده از آن‌ها هم روزبه‌روز بیشتر می‌شود. توسعه‌ی رایانه‌ها و ابررایانه‌ها به‌قدری سریع پیش می‌رود که پیش‌بینی شده تا سال ۲۰۴۰ میلادی (۱۴۱۹ شمسی)، انرژی مصرفی همه‌ی رایانه‌ها و ابزارهای همراه از توان فناوری‌های امروز برای تولید انرژی فراتر خواهد رفت و جهان شاهد خاموشی‌های گسترده خواهد بود.

در هم تنیدگی کوانتومی چیست؟

۱,۶۶۵ بازديد
درهم تنیدگی کوانتومی را می‌توان همبستگی ذرات تعریف کرد. آلبرت انیشتین درهمتنیدگی را «رفتار عجیب در فاصله‌ی دور» (Spooky Action at a Distance) نامید. جدا از کاربرد در همتنیدگی در تحقق یافتن فیزیکی کامپیوترهای کوانتومی، فهم و چگونگی بهره‌وری از پدیده درهم تنیدگی کوانتومی در دیگر رخدادهای فیزیکی جالب توجه است. برای مثال، با استفاده از پدیده درهمتنیدگی می‌توان اندازه‌گیری دقیقی از امواج گرانشی یا درک بهتری نسبت به خصوصیات مواد با خصوصیات عجیب (Exotic) داشت. برای اینکه با مفهوم پدیده درهمتنیدگی و رفتار شبه‌وار ذرات آشنا شوید با ما در ادامه این مقاله همراه باشید تا این مفهوم را از دو منظر قوانین پایستگی و «برهمنهی» (Superposition) کوانتومی بررسی کنیم.

کشف حالت کوانتومی جدیدی از ماده

۱,۶۶۱ بازديد

حالت کوانتومی

 
 

حالت کوانتومی (به انگلیسی: Quantum state) که به اختصار حالت نیز نامیده می‌شود، یک شیئ ریاضی است که تمامی ویژگی‌های یک سیستم کوانتمی را در بردارد. عموماً حالت یک سیستم کوانتمی را با {displaystyle |psi rangle } (کت سای) نمایش داده و بر طبق رابطه تکامل:

{displaystyle sum _{i}|irangle langle i|}

که در آن {displaystyle |irangle } بردارهای پایه فضای هیلبرت هستند، می‌توان حالت سیستم را بر حسب بردارهای پایه به صورت زیر بسط داد:

                                                 {displaystyle psi =sum _{i}C_{i}|irangle }

که درآن {displaystyle C_{i}}ها برابرند با:

                                                   {displaystyle C_{i}=langle i|psi rangle }


تست هوش وکسلر و معنای نتایج آن چیست؟

۱,۶۶۹ بازديد

 

در این مطلب همه چیز را در مورد تست هوش وکسلر خواهید آموخت. تست هوش بزرگسالان وکسلر (WAIS)، مقیاس هوش وکسلر برای کودکان (WISC) و مقیاس هوش وکسلر برای کودکان پیش دبستانی (WPPSI)، در این مطلب به تفکیک توضیح داده شده اند.

1- تست هوش بزرگسالان وکسلر (WAIS)

تست هوش بزرگسالان وکسلر (WAIS) نوعی آزمون ضریب هوشی است که برای اندازه گیری هوش و توانایی های شناختی در بزرگسالان 16 تا 89 ساله طراحی شده است.

هدف

هدف از انجام تست هوش وکسلر، علاوه بر تعیین بهره هوشی کلی، مشخص نمودن بهره ی هوشی کلامی و عملی نیز هست. دکتر دیوید وکسلر (روانشناسی که نسخه ی اصلی WAIS را منتشر کرد)، هوش را “گنجایش فرد برای درک کردن و فائق آمدن بر محیط اطراف خود” تعریف می کند.

تست هوش وکسلر علاوه بر این که برای ارزیابی هوش استفاده می شود، جهت ارزیابی کارکردهای عصب شناختی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. اختلافات زیاد در هوش کلامی و غیرکلامی ممکن است نشاندهنده ی انواع خاصی از آسیب مغزی باشد که در ادامه ی این مطلب به طور کامل توضیح داده شده است.

9 نکته برای پرورش مهارت ذهن‌خوانی: چطور ذهن مردم را بخوانیم؟

همه چیز درباره کوانتوم

۱,۶۷۶ بازديد
«کوانتوم» و «کوانتومی» به اینجا تغییر مسیر دارند. برای ، کوانتوم (ابهام‌زدایی) و کوانتومی (ابهام‌زدایی) را ببینید.

اصطلاح کُوانتوم (به انگلیسی: quantum) در فیزیک به کمترین مقدار ممکن از یک کمیت، مقدار پایه یا یک کوانتم آن کمیت می‌گویند. یک کمیت کوانتیده، تنها می‌تواند مقدارهایی گسسته یعنی مضرب صحیحی از کوانتوم آن کمیت را اختیار کند؛ برای نمونه، مقدار بار الکتریکی یک جسم که در اثر مالش باردار شده، همواره مضرب صحیحی از بار الکتریکی یک الکترون می‌باشد. هیچگاه مقدار بار الکتریکی یک جسم ۳/۵ برابر بار الکتریکی یک الکترون نخواهد بود. در اینجا به مقدار بار الکتریکی یک الکترون، بار پایه یا یک کوانتم بار می‌گویند و بار الکتریکی جسم نیز کمیتی کوانتیده است.

چند کمیت کوانتیده

در فیزیک تعداد کمیت‌های کوانتیدهٔ شناخته شده محدود هستند.
بار الکتریکی

کوانتیده بودن این کمیت در سال ۱۹۱۱ توسط رابرت میلیکان و هاروی فلچر طی آزمایش قطره روغن مشاهده شد. در نظریهٔ الکترومغناطیس کلاسیک، قانونی کوانتیده بودن بار الکتریکی را ایجاب نمی‌کند.[۱] بار الکتریکی پیوسته فرض می‌شود و می‌توان هر مقدار دلخواه از آن را جدا کرد. پاول دیراک نشان داده‌است که در صورت یافت شدن تک قطبی‌های مغناطیسی در طبیعت -که تاکنون دیده نشده‌اند- می‌توان کوانتیده بودن بار الکتریکی را توجیه کرد. به همین دلیل هنوز در شتاب دهنده‌ها جستجو برای یافتن بارهای مغناطیسی ادامه دارد.
رسانندگی الکتریکی

یک مثال دیگر از کمیت‌های کوانتیده در فیزیک کوانتومی رسانایی است که بر اساس تعریف، نسبت جریان الکتریکی به ولتاژ الکتریکی می‌باشد. در بعضی از مواد و در شرایطی خاص، جریان الکتریکی با تغییر ولتاژ الکتریکی به‌طور پیوسته تغییر نمی‌کند، بلکه به صورت پله‌ای افزایش می‌یابد؛ بنابراین در اینجا رسانایی فقط می‌تواند ضرایب صحیحی از یک کوانتوم رسانایی را اختیار کند. در اثر کوانتومی هال و نیز در یک اتصال نقطه‌ای کوانتومی این پدیده مشاهده می‌شود.[۲]
انرژی

در مکانیک کوانتومی انرژی به عنوان مشتق زمانی تابع موج و به صورت عملگر انرژی تعریف می‌شود. معادله شرودینگر عملگر انرژی را با انرژی کل یک ذره یا سامانه برابر قرار می‌دهد. پاسخ این معادله تنها می‌تواند مقادیری گسسته اختیار کند. انرژی یک الکترونِ متعلق به یک اتم کمیتی کوانتیده است و این پدیده عامل پایداری اتم و در نهایت ماده می‌باشد. سطوح انرژی یک الکترون در اتم گسسته‌است. همچنین پاسخ این معادله برای هر نوسانگر و نیز امواج الکترومغناطیسی مقادیری گسسته اختیار می‌کند. در این موارد انرژی مضربی از ثابت پلانک و بسامد نوسان خواهد بود:

E = n h ν {displaystyle E=nhnu } E=nhnu

که در آن h {displaystyle h} h ثابت پلانک و ν {displaystyle nu } nu بسامد نوسانگر است.

کوانتوم انرژی برای امواج الکترومغناطیسی مانند نور فوتون نام دارد.

مکانیک کوانتومی نظریه‌ای است که اساس آن بر این فرض‌ها استوار است و به بررسی و مطالعه پدیده‌های در ابعاد اتم یا کوچکتر از اتم می‌پردازد.
منبع