تبلیغات
سلام به وبلاگ ما خوش امدید اگر از وبلاگ ما راضی هستید لطفا نظر بگذارید درضمن ما اماده تبادل لینك با شما دوستان گرامی هستیم

*
*
*
*

فیزیك 1 - اتم - كهكشان شگفتیها
 
فیزیك 1
 
 

تمام مواد و اجسام اطراف ما از ذرات بسیار ریزی به نام اتم تشكیل شده اند . تئوری اتمی بیش از 2500 سال دستخوش تغییر و تحول بوده است . نظریه اتمی برای نخستین بار توسط دموكریتوس مطرح شد . وی معتقد بود كه مواد از ذرات بسیار ریز و تقسیم ناپذیر تشكیل شده است و به همین دلیل این ذرات را اتم نامید . وی می پنداشت كه اتم های مایع ، نرم ولطیف اند اما اتم های جامد ، سخت هستند . نقطه مقابل نظریه دموكریتوس ، نظریه ارسطو بود ، وی معتقد بود كه مواد یكپارچه و پیوسته هستند كه او این پكپارچگی را هالی نامید . مطابق این نظریه ، هالی آن قدر تقسیم پذیر است كه در تجزیه آن دیگر چیزی بنام اتم باقی نمی ماند .

نظریه ارسطو تا به قرن های شانزدهم طرفدار داشت . در این بازه زمانی ، نظریه اتمی طرفدارانی نیز داشت .

بویل با تكیه بر اندیشه ذرات گاز و رفتار آن ها و همچنین در صحنه شیمی ، آنتوان لاو وازیه با انجام آزمایش هایی ، نظریه اتمی را تقویت كردند .

در این هنگام جان دالتون ، با استناد به آزمایش های خود ، نظریه اتمی خود را مطرح ساخت . به موجب این نظریه :

1 - تمام مواد از ذرات بسیار ریزی به نام اتم تشكیل شده اند .

2 - اتم های یك عنصر از نظر جرم و نوع یكسان هستند اما اتم های عناصر مختلف از نظر جرم و نوع كاملاً متفاوت هستند .

3 - اتم تقسیم ناپذیر است .

این نظریه توانست به بسیاری از شیمی دانان در انجام آزمایش های خود كمك كند . با استناد به این نظریه ، شیمی دان ها توانستند تركیبات مولكولی مواد را كشف كنند و همچنین قانون پایستگی جرم را در واكنش های شیمیایی بكار ببرند .

در اواسط قرن نوزدهم ، عده از دانشمندان با انجام آزمایش هایی ، تقسیم ناپذیر بودن اتم را رد كردند و پی بردند كه اتم از ذرات بسیار ریزی تشكیل شده است . كه به ذرات سازنده اتم ، زیر اتمی می گویند .

برای نخستین بار جان تامسون ، با استفاده از لامپ پرتو كاتدی ، به ماهیت زیر اتمی ها پی برد . وی به دو سر الكترود مثبت و منفی لامپ ، اختلاف پتانسیل الكتریكی وصل كرد ، و مشاهده كرد كه پرتو كاتدی از الكترود منفی ( كاتد ) به الكترود مثبت ( آند ) می رود . سپس در مسیر پرتو كاتدی میدان مغناطیسی قرار داد و مشاهده كرد كه پرتو كاتدی به سمت قطب مثبت منحرف می شود . و همچنین در این مسیر ، توربین پرّه دار قرار داد و بر اثر برخورد پرتو به توربین ، توربین شروع به حركت می كرد .

وی با تكیه بر آزمایش های خود به این نتیجه رسید كه ذرات سازنده پرتو كاتدی دارای بارالكتریكی منفی هستند و همچنین علاوه بر ماهیت موجی كه پرتو دارد ، ماهیت ذره ای نیز از حود نشان می دهد . تامسون این ذرات منفی را ، الكترون نامید .

و بعد ها وی دریافت كه ذرات سازنده پرتو كاتدی در تمام مواد وجود دارند . وی با استناد بر استنتاج های خود نظریه اتمی خود را مطرح ساخت . مطابق این مدل ، اتم از بار الكتریكی منفی ( الكترون ) و بار الكتریكی مثبت تشكیل شده است كه به صورت یكنواخت در سراسر اتم پخش شده است .

اما دو سه سال بعد از آن رادرفورد با انجام آزمایشی ، مدل اتمی تامسون را رد كرد . او در آزمایش خود ، پرتو آلفا را ، كه دارای بار الكتریكی منفی است ، به ورقه نازك طلا گسیل داد ، بر اثر این برخورد ، بخش عظیمی از پرتو از ورقه عبور كرد ، اما قسمت ناچیزی از آن ، بر اثر بر خورد ، منعكس و یا منحرف شد . وی با تكیه بر این استنتاج ، مدل اتمی خود را در صحنه رقابت مطرح ساخت . بخش عظیمی از فضا اتم خالی است و به همین دلیل بخش عظیمی از پرتو آلفا بدون انحراف از اتم عبور می كند ، اما قسمت ناچیزی از اتم توپر و متراكم است كه دارای بار الكتریكی مثبت است و هنگامی كه پرتو آلفا به آن برخورد می كند منعكس می شود و یا هنگامی كه از نزدیكی آن عبور می كند منحرف می شود . در اطراف این منطقه توپر (هسته اتم ) الكترون ها پراكنده شده اند . و علت آنكه چرا هنگامی كه پرتو آلفا از فضای اطراف هسته عبور می كند و از كنار الكترون ها بدون هیچ انحرافی به مسیر خود ادامه می دهد آن است ، كه در یك اتم اندازه بارالكتریكی مثبت هسته با مجموع اندازه بار الكتریكی منفی الكترون های اطراف آن برابر است . پس مطابق مدل اتمی رادرفورد ، اتم از هسته كه دارای بار الكتریكی مثبت است و در مركز اتم قرار دارد و همچنین الكترون كه در اطراف هسته قرار دارد ، تشكیل شده است .

با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد این سوال برای دانشمندان پیش آمد ، كه طیف نشری خطی اتم عناصر ، حاصل از چیست ؟

در این هنگام نیلس بور با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد چنین پیشنهاد داد كه الكترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی قرار دارند و در این سطوح به دور هسته اتم در حال چرخیدن هستند . انرژی الكترون هایی كه در سطوح انرژی پایین تر به هسته نزدیك تر هستند ، نسبت به الكترون هایی كه از هسته دورند ، انرژی كمتری دارند . پس برای انتقال الكترون از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالا ، باید انرژی معادل اختلاف انرژی بین آن دو سطح ، را به آن الكترون بدهیم . پس انرژی الكترون ها در یك اتم كوانتیده است .

مدل اتمی بور توانست به ما نشان دهد كه طیف نشر خطی كه از اتم عناصر گسیل می شود ، بر اثر انتقال الكترون ها از سطوح انرژی بالا به سطوح انرژی پایین است ، كه در این انتقال انرژی الكترون كاهش و به صورت نور و گرما آزاد می شود . كه اگر این نور آزاد شده را از منشور عبور دهیم طیف نشری آن مشخص می شود . بور ، بیشتر مدل اتمی خود را بر اساس آزمایش هایی كه با اتم های هیدروژن و هیلیم انجام داده بود مطرح می ساخت به همین دلیل مدل اتمی او ( كه به مدل منظومه شمسی معروف است ) برای اتم های سنگینی مانند اورانیم ، آهن و ... صدق نمی كرد . در این هنگام مدل اتمی كوانتمی (یا ابر الكترونی ) به همكاری بسیاری از دانشمندان به در عرصه رقابت مطرح شد . از جمله دانشمندانی كه در این مدل اتمی سهم چشمگیری داشتند ، هایزنبگ ، پلانك و شرودینگر را می توان نام برد . البته انیشتین با ارائه فرمول های خود نیز توانست به این مدل اتمی كمك كند .

طبق این مدل اتمی اتم از هسته و الكترون تشكیل شده است ، كه هسته در مركز اتم قرار دارد و الكترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی حركت می كنند ( در اینجا باید توجه داشت كه همه الكترون ها به دور هسته نمی چرخند بلكه در اطراف آن در حال حركت هستند ) ، اما تعیین دقیق مكان (موضع ) و سرعت ( نوع حركت ) الكترون ها به طور هم زمان و در یك لحظه امكان پذیر نیست . الكترون ها در اطراف هسته اتم در فضای مشخصی حركت می كنند ، كه به این فضای اطراف اتم كه بیشترین احتمال وجود اتم را دارد ، اوربیتال می گویند . اوربیتال ها در واقع تراز انرژی الكترون ها را مشخص می كنند . هر كدام از این اوربیتال ها به چند زیر لایه تقسیم می شوند كه الكترون های زیر لایه های یك اوربیتال ، دارای انرژی یكسانی هستند .

در مدل اتمی كوانتمی ، تجسم اتم بسیار مشكل است . به همین دلیل بعضی از افراد برای مطالعه دگرگونی های اتم در یك واكنش از مدل اتمی بور استفاده می كنند .

البته مدل كوانتمی را در صفحه های سه بعدی (رایانه ) نشان می دهند .

ورنر هایزنبرگ ، دانشمند آلمانی ، خاطر نشان ساخت كه تعیین دقیق الكترون ( موضع ومكان آن ) و همچنین اندازه سرعت آن (نوع حركت ) در یك لحظه امكان پذیر نیست .

برای دیدن جسمی وهمچنین تشخیص محل آن كافیست یك فوتون را به سطح آن گسیل كنیم و با انعكاس آن فوتون از سطح و بازگشتش به حسگر های مجازی یا حقیقی ( چشم یا هر نوع حسگر مجازی كه رادار ها را دریافت می كند ) ، موقعیت آن جسم را بازگو می كند . طبق قوانین پلانك در مورد امواج ، فوتون دارای طول موج و همچنین انرژی می باشد ، به همین دلیل هنگامی كه به سطح جسم برخورد می كند ، مقداری از انرژی خود را به سطح جسم مقابل منتقل می كند . اما ممكن است تاثیری بر آن نداشته باشد . ( مانند برخورد نور به سطح آینه وانعكاس آن ) اما اگر بخواهیم موقعیت یا جایگاه احتمالی الكترون ها را در اطراف هسته اتم بیابیم و یك فوتون به الكترون بتابانیم ، الكترون با دریافت مقداری انرژی از فوتون ، سرعتش افزایش می یابد ، و در نتیجه می توانیم از جایگاه و محل حركت الكترون مطلع شویم ، اما نمی توانیم از حركت و سرعت آن سخنی بگوییم و اگر با انجام آزمایش هایی (از جمله استفاده از میدان مغناطیسی ) بتوانیم سرعت الكترون را ثبت كنیم ، در اینجا نمی توانیم به طور دقیق محل حركت الكترون را مشخص كنیم . این بیان به عنوان عدم قطعیت هایزنبرگ شناخته شده است . پس ما در واقع اشكال اوربیتال ها را بر اساس امواجی كه از الكترون ها ساطع می شود ، مجسم می كنیم .




نوع مطلب : فیزیك علامه، 
برچسب ها :




درباره وبلاگ
صفحات جانبی
نظرسنجی
گزینه مورد رضایت شما كدام است؟









جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :

FreeCod Fall Hafez