منو
 کاربر Online
623 کاربر online

مکانیک موجی ( رابطه دوبروی )

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی
(cached)



این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد شیمی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در وب‌سایت المپیاد رشدموجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس فهرست مطالب شیمی مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک اینجا‌ ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.


مکانیک موجی (رابطه دوبروی)


در سالهای 1900 تا 1905، ماکس پلانک و آلبرت انیشتین نظریه کوانتومی نور را بوجود آوردند. وجه انقلابی این نظریه آن است که براساس آن می‌توان پذیرفت نور به صورت ذرات ریز موسوم به فوتون نشر می‌شود پیش از آن، خواص نور براساس آنکه نور متشکل از امواج انرژی است توجیه می‌شد و هنوز هم بهترین توجیه برخی خواص نور بر این پایه امکان پذیرند. امروزه نور، همزمان به عنوان انرژی و نیز جریانی از فوتون در نظر گرفته‌ می‌شود. هر یک از این مفاهیم پشتوانه تجربی خود را دارد. اینکه کدام نظریه (ذره‌ای یا موجی) برای منظوری خاص، بکار برده شود به آن بسته است که استفاده از کدام نظریه، در آن مورد خاص، راحتتر است.
به همان ترتیب که نور خصلت موجی و ذره‌ای را، همزمان داراست، ماده نیز طبیعت دوگانه دارد. اما این مفهوم دوگانگی به ترتیبی معکوس تکوین یافت. در آزمایشگاهی که به شناخت هویت الکترون انجامید (مانند تعیین نسبت بار به جرم)، الکترون تنها به صورت یک ذره باردار، در نظر گرفته می‌شد. خواص موجی الکترون بعداً مورد بررسی قرار گرفت.
بنابراین انیشتیـن با آزمایش فوتوالکتریک نشان داد که نـور علاوه بر خاصیت مـوجی، خاصیت
ذره‌ای نیـز دارد و از برابر قـرار دادن انـرژی از رابطه انیشتین و رابطه پلانک
معادله‌ای حاصل می‌شود که بین خاصیت ذره‌ای فوتون (اندازه حرکت) با خاصیت موجی آن (طول موج) ارتباط برقرار می‌کند:
لویی دوبروی در سال 1923 میلادی این سؤال را مطرح نمود که اگر نور می‌توانـد خاصیت ذره‌ای داشته باشـد، پس ماده نیز می‌توانـد خاصیت موجی از خود نشان دهد. بنابراین پذیره‌ای بدین صورت مطرح نمود که می‌تـوان معادله بالا را برای الکترون هم تعریف نمود که در آن به جای سرعت فوتـون، سرعت الکترون و به جای جرم در حال حرکت فوتون، جرم الکترون قرار گیرد.
معادله دوبروی را به روش دیگری نیز می‌توان بدست آورد. براساس دیدگاه دوبروی صادق بودن پذیره بوهر که الکترون در هر مدار خاصی انرژی و یا طول موج معینی دارد از این ناشی می‌شود که باید بین محیط یک مسیر دایره‌ایو طول موج الکترون ارتباط زیر وجود داشته باشد تا وجود آن موج ساکن یا ایستا در آن مدار معین مجاز باشد. شکل زیر یک موج مجاز و یک موج غیر مجاز را در یک مدار نشان می‌دهد.
از معادله که از یکی از پذیره‌های بوهر در مورد کوانتیزه بودن انرژی الکترون است معادله مقابل حاصل می‌شود:
از مقایسه دو معادله بالا، معادله زیر بدست می‌آید یعنی:
رابطه دوبروی تنها برای الکترون کاربرد ندارد بلکه برطبق آن به هر ذره با جرم طول موجی به اندازهنسبت داده می‌شود. ولی همچنان رابطه نشان می‌دهد طول موج ذرات سنگین (دنیای ماکروسکوپی) بسیار بسیار کوتاه و غیرقابل اندازه‌گیری می‌باشد، ولی برای ذراتی مانند الکترون قابل مشاهده است.

img/daneshnameh_up/2/2e/mch0038a.jpg


مثال

الف. در بازی بیسبال، سرعت توپ پرتاب شده 1/44 (حدود 150 کیلومتر بر ساعت) تعیین شده است، طول موج مربوط به حرکت توپ (جرم146) با سرعت مزبور چقدر است؟
ب. بر پایه نظریه بور، سرعت الکترون در اتم هیدروژن است. طول موج مربوط به الکترون (جرم ) با این سرعت چقدر است؟
حل.
توجه کنید که چون است. بنابراین:
الف.
‌ب.
طول موج مربوط به توپ بیسبال، آنقدر کوتاه است که با هیچ ابزار موجودی قابل تشخیص نیست. اما طول موج منسوب به الکترون، در محدوده پرتو ایکس طیف الکترومغناطیسی است.
مدتی کوتاه، پس از آنکه دوبروی نظریه خود را به چاپ رساند، کلینتون داویسون و لسترجرمر به تجربه ثابت کردند که الکترون در واقع دارای خواص موجی است. آنها نشان دادند که الکترونها توسط یک بلور، همانند پرتو ایکس، پراشیده می‌شوند. به علاوه پراش شعاع الکترونی دقیقاً در همان زاویه‌ای رخ می‌دهد که بر پایه طول موج دوبروی، قابل پیش‌بینی است.


پیوند های خارجی

http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0602.pdf




تعداد بازدید ها: 22487


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..