ميكانيكا الموج
ميكانيكا الكم
حسنًا ، كما رأينا سابقًا ، يمكننا أن نرى أن الظواهر الفيزيائية مرتبطة بشكل أساسي بالمادة الأساسية (الذرات والإلكترونات والبروتونات وما إلى ذلك) وقد دخلت الفيزياء حتى الآن لغزًا غير قابل للفك! تتصرف الجسيمات مثل الأمواج والعكس صحيح.
نحن سوف! المحتويات التالية هي مفاهيم مجردة ومتقدمة للفيزياء. أطلب من الطالب أن يكون لديك عقل متفتح على المفاهيم الجديدة التي سنقوم بتلخيصها لك الآن. في هذه المرحلة بالضبط سنتمكن من رؤية التمزق الحقيقي للفيزياء الحديثة مع الفيزياء الكلاسيكية ، كما ذكرنا من قبل! عالم مختلف تمامًا لم يسبق له مثيل في دروس الفيزياء التي تُدرس في فصلك الدراسي. لفهم قوانين الكم بشكل أفضل ، يجب أن نفهم هذين المفهومين الأساسيين لنظرية "ازدواجية الموجة والجسيمات لدي برولي" و "مبدأ عدم اليقين لهينسنبيرج".
أدرك لويس فيكتور دي بروجلي ، في عام 1925 ، الطابع المزدوج للضوء على المادة. لتمثيله خطوة عظيمة للأمام في مجال الفيزياء ، حصل دي برولي على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929. كان السؤال الذي خطر له بالتأكيد هو أنه إذا كان الضوء ، حتى ذلك الحين يُعتبر موجة ، يتصرف كجسيم في مواقف معينة ، فلماذا لا يمكن للإلكترون ، باعتباره جسيمًا ، أن يتصرف أيضًا كموجة اعتمادًا على التجربة؟ وفقًا لدي برولي ، يمكن للمادة أيضًا أن تُظهر مثل هذا السلوك المزدوج.
يمتد اقتراح De Broglie بشأن ازدواجية الموجة والجسيم للمادة ليشمل جميع المواد مثل البروتونات والنيوترونات والذرات والجزيئات وليس الإلكترونات فقط. ها هي المشكلة: ما الطول الموجي المرتبط بالجسيم بحيث يمكن وصفه بأنه موجة؟ للإجابة على هذا السؤال قدم دي برولي العلاقة التالية ...
باختصار ، يخصص مبدأ دي برولي طول موجة المادة لأي كتلة m بسرعة v. بعبارة أخرى ، كل مادة لها طول موجي مرتبط. لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل ، دعنا نلقي نظرة على مثال مع لعبة البيسبول. حساب الطول الموجي لـ de Broglie المرتبط بكرة البيسبول بكتلة 400 جم تتحرك بسرعة 10 م / ث ، نجد:
وبالتالي ، لا توجد طريقة للتحقق من سلوك الموجة لجسم بطول موجة بهذا الترتيب من حيث الحجم. هذا الطول صغير جدًا لدرجة أنه يصبح مرات أصغر من نواة الذرة. تذكر أنه لملاحظة سلوك الموجة ، يمكننا ترتيب المواقف التي تُظهر الحيود والتداخل (الخصائص النموذجية للموجات). ومع ذلك ، فإن العوائق و / أو الفتحات التي نحتاج إلى وضعها في مسار الموجات يجب أن يكون لها بعد (حجم) من نفس ترتيب الطول الموجي للموجة التي نريد أن نرى انحرافها أو تتداخل معها.
هذا يعني إذن أن ربط سلوك الموجة بأجسام كبيرة (عيانية) وأطوال موجاتها لا معنى له ، لأن الطول الموجي المرتبط بها صغير للغاية بالنسبة لأبعادها الخاصة. الآن اربط الطول الموجي بالجسيمات الأولية مثل (البروتونات ، النيوترونات ، والإلكترونات ، إلخ ...) منطقية ، لأن الطول الموجي المرتبط بهذا المقياس المجهري يساوي ، أو إن لم يكن قريبًا جدًا ، من أبعادها الخاصة ، أي تقريبًا كبير لفهم سلوكها.