مکانیک کوانتومی




مکانیک کوانتومی (Quantum mechanics)
فهرست مقالات کوانتوم مکانیک

مباحث علمی مباحث کاربردی و تجربی
مکانیک کوانتومی میکروسکوپ هایزنبرگ
تابش جسم سیاه کاواک جسم سیاه
پلانک میکروسکوپ الکترونی
اصول مکانیک کوانتومی فشار کوانتومی
پلانک و مکانیک کوانتومی خواص ذره‌های موج
کوانتوم انرژی نظریه پلانک
اصل همپاری انرژی تابش رونتگن
فیزیک نوین نظریه فرمی
مکانیک آماری جذب فوتون
معادله بولتزمن اشعه ایکس
فوتون خواص موجی ذره
تابش کیهانی زمینه نظریه دوبروی
انفجار بزرگ قانون براگ
انبساط جهان پراش اشعه ایکس
اثر فوتو الکتریک آزمایش داویسون-جرمر
اصل مکملی پراش دو شکاف نوترونی
اثر کامپتون ذره در جعبه یک بعدی
پراش الکترون آزمایش اشترن گرلاخ
تابع چگالی انرژی نتایج آزمایش اشترن گرلاخ
خواص موجی ذرات موج دوبروی
اصل فرما پراش دو شکاف الکترونی
پاشیدگی بسته موج پلانک
ثابت پلانک تداخل سنج کوانتومی
اسپین الکترون آشکارساز کوانتومی
احتمال وجود ذره آزمایش فرانک-هرتز
قانون بقای پاریته جریان فوتو الکتریک
اصل موضوع بور سلول فوتو الکتریک
تابع هرمیت پدیده تولید زوج
تابع کار پدیده نابودی زوج
عدم قطیت تکانه و مکان تفاوت موج نوری و ذره‌ای
تابع موج ذره عملگر
عدم قطیت انرژی و زمان عملگر هرمیتی
اصل همخوانی e در میدان الکترومغناطیسی
قیاس کوانتوم با کلاسیک عملگر خطی
تبدیلات گیج دلتای کرونیکر
بسته موج تونل زنی آلفا
انتشار بسته موج مزدوج هرمیتی
معادله شرودینگر شار شعاعی
شرودینگر آنالیز مواد
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ارتفاع سنج کوانتومی
تعبیر احتمالاتی کوانتوم ماتریسهای پاولی
چگالی احتمال کوانتومی ساختار فضایی مولکول
جریان احتمال کوانتومی تصویر برداری مغناطیسی
کمیات کوانتومی ویژه توابع اسپین
مقدار چشمداشتی طول موج اتم هیدروژن
تابع موج وابسته عمل پرده سازی
ویژه توابع و ویژه مقادیر خود یونیزاسیون
تبهگنی تولید میدان مغناطیسی
پاریته فاکتور g
چاه پتانسیل عکسبرداری M.R.I
پله پتانسیل تشدید مغناطیسی الکترون
سد پتانسیل ممان ذاتی الکترون
تقریب W.K.B ضریب ژیرومغناطیسی
پدیده تونل زنی کوانتومی اندازه گیری g
اصل طرد پاولی حالت پایه
تراز انرژی حالت تحریک
انرژی فرمی دستگاههای کوانتومی
اشکالات فیزیک کلاسیک تونل زنی در اتصال دو فلز
ویژه توابع و طیف ذره آزاد تونل زنی در ابرساناها
ذره در جعبه مکعبی تونل زنی در فیزیک هسته ای
جواب معادله شرودینگر مدل کرونیک و پنی
تصویر کوانتومی دیراک نوسانگر هماهنگ کوانتومی
دیراگ طیف انرژی نوسانگر
عملگر تحول زمانی اتم هیدروژن
مفاهیم بنیادی کوانتوم اثر بهنجار زیمن
دینامیک کوانتومی ترازهای لاندو
انتشارگر کوانتومی اثر اهارانوف -بوهم
تصویر کوانتومی فاینمن تشدیدپارامغناطیسی
انتگرال مسیر فاینمن پتانسیل یوکاوا
مدل نوسانگر شوینگر تقریب دو قطبی الکتریکی
همبستگی اسپین حرکت تقدیمی اسپین
نامساوی بل موج گوسی
قضییه ویگنر سیتم دو الکترونی
قضییه تصویر قضیه ارنفست
تقارن در مکانیک کوانتومی چاه دوگانه متقارن
قوانین پایستگی کوانتومی فرمول طلایی فرمی
تقارن گسسته اصل موضوع متقارنسازی
وارونی فضا اجرای کوانتومی
تقارن گسسته جابجایی کانونیک
تقارن برگشت زمان تداخل کوانتومی
تصویر برهمکنش تقارن و تبهگنی
تصویر شرودینگر چاه پتانسیل بینهایت
تصویر هایزنبرگ چاه پتانسیل مربعی
فضای هیلبرت روابط جابجایی عملگرها
جابجایی انرژی اثر کوانتومی هال
برهمکنش با میدان تراز انرژی فرمی
تقارن جایگشتی فشار تبهگنی
عملگر یکانی اصول مکانیک کوانتومی
کوانتش ویلسون-سامرفیلد نوسانگر شوینگر
ضرایب کلیبشن گوردن اندازه حرکت زاویه‌ای مداری
سری دایسون
اثر فوتوالکتریک
پهنای واپاشی
اصل کنش شوینگر
پلانک و کوانتومی
کوانتوم به زبان ساده
تئوریهای کوانتومی
محاسبات کوانتومی
تابع موج کوانتومی
احتمالات کوانتومی
دنیای میکروسکوپی
ویژه توابع و طیف عملگر H
ویژه توابع و طیف عملگر P
ویژه توابع و طیف عملگرL
ویژه توابع و طیف عملگر Lz
طیف اتم هیدروژن
تبهگنی طیف انرژی
معادله شرودینگر شعاعی
الکترون در میدان شعاعی
کوانتش شار کلاسیک
نمایش ماتریسی کوانتوم
عملگر اسپین
ذرات اسپین 2/1
تکانه زاویهای اسپینی
جمع اندازه حرکات زاویه‌ای
ذرات یکسان در کوانتوم
پاریته سیستم ذرات
حالات مقید در کوانتوم
ساختار مکانیک موجی
کمیات مشاهده پذیر
نمادگذاری دیراک
اندازه گیری در کوانتوم
حد کلاسیکی
حالات مجرد کوانتومی
عملگر وابسته به زمان
سیستم ذرات کوانتومی
تقارن در کوانتوم
عملگر تعویض
سیستم چند فرمیونی
سیستم چند بوزونی
آثار اصل طرد پاولی
معادله شرودینگر مرکزی
عملگر تکانه خطی
عملگر تکانه زاویه‌ای

مفاهیم اولیه

فرمولبندی مکانیک نیوتنی در مورد اجسامی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند و نیز در مورد اجسام با ابعاد میکروسکوپی مانند الکترونها با شکست مواجه شد. برای خروج از این بن‌بست فرمولبندی مکانیک کوانتومی در مورد اجسام با ابعاد میکروسکوپی و فرمولبندی نظریه نسبت خاص در مورد اجسام متحرک بوجود آمد.

پیدایش کوانتم مکانیک

در سال 1920 نظریه‌ای موسوم به مکانیک کوانتومی پای به عرصه نهاد و بوسیله اروین شرودینگر به مفیدترین شکلش به شیمیدانان عرضه شد. شرودینگر برای بیان حرکت یک الکترون بر اساس انرژی آن ، یک سری معادلات ریاضی را حل کرد. این معادلات ریاضی موسوم به معادلات موجی است. زیرا بر اساس این نظریه پیشنهاد شده است که الکترونها علاوه بر خواص ذره‌ای و خواص موجی نیز دارند.


تصویر

سیر تحولی و رشد

در سال 1924 جوان 23 ساله‌ای از طبقه اشراف فرانسه ، به نام مارکی لویی دوبروی ، که مطالعات علمی خود را با تحصیل تاریخ قورن وسطی آغاز کرد و بعدها کم کم به فیزیک نظری علاقه‌مند شد، رساله دکترایی به دانشگاه علوم پاریس عرضه داشت که شامل نظریه‌های شگفتی بود. دوبروی عقیده داشت که حرکت ذرات مادی توسط موجهایی همراهی و هدایت می‌شود که همراه با ماده در فضا انتشار می‌یابد. اگر چنین باشد مدارهای کوانتومی برگزیده در مدل اتمی بور می‌تواند همچون مدارهایی تعبیر شود که طول آنها شامل تعداد صحیحی از این امواج باشد. همچنین در مدارهایی با شعاع متوسط ، موجی که دور می‌زند نمی‌تواند به خودش ختم شود و لذا این نوع حرکت نمی‌تواند وجود داشته باشد.

بنابراین دوبروی ، با ضربه‌ای جسورانه مدارهای اتمی بور را در هم شکست. نظریه دوبروی در سال 1926 توسط ارین شرودینگر ، فیزیکدان اتریشی تعییم داده شد و بر مبنای صرفا ریاضی قرار گرفت. شرودینگر این نظریه‌ها را در معادله معروف خود بنام معادله شرودینگر ، که قابل استفاده در حرکت ذرات در هر میدان نیرویی بود ، قرار داد. استفاده از این معادله در مورد هیدروژن و نیز در مورد اتمهایی پیچیده ، نتایج نظریه مدارهای کوانتومی را دوباره بدست داد. همزمان با انتشار نخستین یادداشتهای شرودینگر در یک مجله آلمانی ، فیزیکدان 24 سالهای به نام ورنر هایزنبرگ در مجله دیگری بنام « زیچریفت در فیزیک » یادداشتی درباره نظریه مکانیک کوانتمی منتشر کرد. توصیف نظریه هایزنبرگ به زبان نسبتا ساده دشوار است.


img/daneshnameh_up/6/6f/C3_quant_01.JPG

امیدی در هیچ

پول اندرین موریس دیراک (Dirac) پس از آنکه دیپلم خود را در مهندسی برق ، در سال 1920 گرفت، یکباره خود را بیکار یافت. چون نتوانست کاری پیدا کند، تقاضای عضویت در دانشگاه کمبریج کرد و پذیرفته شد. کمتر از ده سال بعد به دریافت جایزه نوبل ، بخاطر سهم مهمی که در تأسیس مکانیک کوانتومی داشت نائل شد. دیراک ترجیح می‌داد که بررسیهای خود را به تنهایی انجام دهد. اما تذکراتش در ضمن سخنرانیهای علمی همیشه تند و زننده بود. یک بار در ضمن کنفرانس درباره فیزیک نظری در کپنهاک که به سخنرانی یک فیزیکدان ژاپنی بنام نیشینا (Nishina) گوش می‌داد، در حالی که او تخته سیاه را با محاسباتش پر کرده و عاقبت به فرمول مهمی رسیده بود.

دیراک توجه فیزیکدان ژاپنی را به این جلب کرد که در نتیجه‌گیری آخرین فرمول خود بر روی تخته‌ سیاه جمله سوم داخل پرانتز علامت منفی دارد و حال آنکه در نسخه اصلی علامتش مثبت بود. نیشینا پاسخ داد که نسخه اصلی صحیح است و در بکار بردن فرمول بر روی تخته باید در یکجا اشتباهی در علامت کرده باشم. دیراک جواب داد که در جاهایی به تعداد فرد ، بدیهی است که سه ، پنج ، هفت و … اشتباه در علامت همین نتیجه را خواهد داد.

آینده مکانیک کوانتومی

اعمال ریاضی به جز در سیستمهای ساده ، برای سیستمهای دیگر آن قدر وقت گیر است که در حال حاضر فقط جوابهای تقریبی قابل حصولند. یک روز کامپیوترهای سریع این وضع را عوض خواهند کرد. با وجود این ، جوابهای حاصل از حل معادلات کوانتومی آن قدر به واقعیت نزدیک است که امروزه به عنوان پرثمرترین روش در درک ساختمان اتمی و ملکولی مورد قبول می‌باشد. مکانیک کوانتومی در عمیقترین سطح ممکن به ما نشان می‌دهد که چه می‌گذرد.


تعداد بازدید ها: 211050