امواج الكتروني
دوبروي :
پيشرفت مفهومي مهم
در نظريه كوانتومي ، پس از مدتي در سال 1924 حاصل شد . لوئيس
دوبروي فيزيكدان جوان فرانسوي در پايان نامه دكتراي خود پيشنهاد كرد كه
درست همانگونه كه امواج نور در شرايط خاصي همچون ذرات عمل ميكنند ، ذرات
نيز ميتوانند رفتار موجي از خود نشان دهند . او به ويژه اظهار داشت كه
الكترونها ، كه سابق بر اين بصورت كرات باردار سخت و غير قابل نفوذ فرض
ميشدند ، در واقع ميتوانند مانند نور يا موج آب ، همچون امواج گستردهاي كه
از پراش يا تداخل حاصل ميشوند رفتار كنند .
بر طبق نظر دوبروي
، طول موج يك ذره λ با عكس اندازه حركت آن p
متناسب است و ثابت تناسب
همان ثابت كوانتوم پلانك h ميباشد :
پس هر قدر اندازه حركت يك ذره بزرگتر باشد ، طول
موج آن كوچكتر است . شايان توجه است كه فرضيه دوبروي نه فقط در مورد
الكترون و ذرات بنيادي ديگر ، بلكه در مورد تمام ذرات به كار برده
ميشود . مثلا يك توپ بيليارد كه روي ميز مي غلطد ، طول موجي دارد ولي
چون ثابت پلانك بسيار كوچك است اندازه حركت توپ به همان نسبت بزرگ
خواهد بود . طول موج توپ بيليارد حدود 34-^10 متر ميشود . البته اين
مقدار چندين مرتبه تواني با ابعاد عادي يك توپ بيليارد تفاوت دارد و در
نتيجه توپ هيچگاه رفتار موجي از خود نشان نخواهد داد . اما اندازه حركت
نوعي الكترونها ميتواند طول موجهايي حدود 10-^10 متر بوجود آورد كه در
سطح فواصل اتمي ، مقدار عادي محسوب ميشود . بنابراين ميتوان انتظار
داشت كه آنها در مدت برهمكنش با ساختارهاي اتمي ، خصوصيات موجي از خود
نشان دهند . اين مطلب نخستين بار در سال 1927 ميلادي توسط كلينتون
داويدسون و لسترگرمر فيزيكدانان آمريكايي نشان داده شد . آنها ثابت
كردند كه الكترونها ميتوانند در هنگام عبور از ساختار شبكهاي يك بلور
، بصورتي مشابه پراش نور گذرنده از يك توري ، پراشيده شوند .
عليرغم اينكه الگوهاي پراش با دقت خوبي مشابه
مدارهاي موجود در شكل توسعه يافته ستاره داوود ايجاد ميشوند :
p اندازه حركت ،
m0 جرم جسم در حال سكون ،
v سرعت جسم ،
λ طول موج ، h ثابت پلانك ميباشد .
همانطور كه
ميدانيم ما در حالت طبيعي مواد ، هيچ سكوني نداريم كه سرعت صفر شود و در
نتيجه طول موج
بينهايت نخواهد شد مگر اينكه اين شرايط را ايجاد كنيم . با افزايش جرم يا افزايش سرعت ، طول موج جسم كوتاه
تر شده و در نتيجه :
فركانس
امواج گرانشي افزايش مييابد و چون E=hf
پس انرژي امواج افزايش يافته و بر مقدار نيروي گرانش و يا جاذبه
افزوده ميشود كه نتيجه آن افزايش جرم خواهد بود .
Cs
سرعت نور و Cp
سرعت امواج گرانشي ميباشد .
در اين حالت ذرات
تشكيل دهنده جسم با نيروي بيشتري همديگر را جذب خواهند كرد كه نتيجه آن
كاهش فاصله مابين ذرات و اتمها و همچنين تقليل طول يا حجم جسم و به تبع
آن افزايش چگالي ميباشد كه از رابطه معروف لورنتس قابل محاسبه است .
همانطور كه ميدانيم يكي از نتايج مهم اندازه گيري سرعت نور اين
بود كه اين سرعت تحت شرايط مختلف ، همواره يكسان اندازه گيري ميشود و اين
ممكن نخواهد بود مگر اينكه تغييراتي در ابزارهاي اندازه گيري ما منجمله
واحد طول (
متر ) و واحد زمان ( ثانيه ) ايجاد شود . از اين رو شخصي به نام لورنتس
اين تغييرات را فرموليزه كرد :
x
طول و t زمان در چهار چوب ساكن ولي
'x و 't در
چهار چوب متحرك با سرعت v ميباشد
، همانطور كه ميدانيم c سرعت نور است . در سادهترين توضيح هم بافته فضا -
زمان را ميتوان با تناسب زير تعريف كرد :
كه بيانگر اين موضوع است
كه ما تحت هر شرايطي ، همواره سرعت نور را ثابت اندازهگيري خواهيم
كرد ، نه اينكه سرعت نور همواره نسبت به ما ثابت باشد .
محمدرضا طباطبايي 26/10/87
http://www.ki2100.com
لطفا نظر خود را
به تالار زير ارسال فرماييد :
/talar/viewtopic.php?f=101&t=129&sid=4dde1ff86ba9b557e0834b85d6b13c92
