|| تجربة دافيسون وجيرمر ||


المحرر موضوع: || تجربة دافيسون وجيرمر ||  (زيارة 3424 مرات)

0 الأعضاء و 1 ضيف يشاهدون هذا الموضوع.

غير متصل njmat_alba7r

  • اداري منتديات
  • عضو مميز متقدم
  • *
  • مشاركة: 39426
  • الجنس: أنثى
  • مااجمل ان تبتسم وانت في قمة الانهيار 。◕‿◕。
    • ياهو مسنجر - yahoo.com@◕‿◕
    • مشاهدة الملف الشخصي
|| تجربة دافيسون وجيرمر ||
« في: 16:55 21/03/2011 »
--------------------------------------------------------------------------------

الهندسية

تجربة دافيسون وجيرمر

حقيقة نعرفها الآن تماما، وهي أن الجسيمات المادية تملك خواص موجية.

هذه الحقيقة معروفة في وقتنا الراهن كما يعرف الجميع

أن أرضنا الطيبة تدور حول الشمس وليس العكس..

ومع ذلك، يجب أن نتذكر أن الطبيعة الموجية للجسيمات المادية

مثل الإليكترون كانت في وقت ما شيئا يدعو للدهشة والعجب.

ويرجع السبب إلى ذلك ببساطة إلى أن الفيزيائيين كانوا قد اعتادوا

على التفكير في الإليكترون كجسيم كلاسيكي،

كما تتحدث أنت عن كرة تنس أو بيسبول.

حتى كل التجارب التي أجريت قبل عام 1927 كانت تدل على مثل هذا النمط من التفكير،

لقد تم اكتشاف الخواص الموجية أولا بالنسبة للفوتونات،

ثم تم اكتشاف خواصها الجسيمية لها فيما بعد. أما بالنسبة للإلكترون فقد انعكس هذا الترتيب.

وبسبب التتابع التاريخي للأحداث، يميل عامة الناس إلى الاعتقاد بأن الضوء

مكون من موجات، وبان الاليكترونات عبارة عن جسيمات.

هذه الصورة غير كاملة وبلا شك، وقد أصبح معروفا بشكل

أكثر انتشارا بأن الفوتونات، والإليكترونات،

وفي الواقع كل الجسيمات، متشابهة جدا:

بمعنى أن لها جميعا بعض الخواص الجسيمية وبعض الخواص الموجية.


مقدمة
كانت البداية فكرة جرئيه طرحها الأمير الفرنسي دي برولي

( وقصة ميله إلى الفيزياء غريبة نوعا ما).

وتتلخص فيما يلي:
إذا كان الفوتون، ذو الطبيعة الموجية، يملك خواصا جسيمية،

فما الذي يمنع أن تملك الجسميات المادية الأخرى، خواصا موجية؟؟

ونحن هنا نبدي مزيدا من الاحترام للشجاعة العلمية التي أبداها دي برولي

بفرضه الجرئ هذا، والذي لم يدعمه بأي إثبات علمي عملي!

في البداية سنبدأ بمناقشة بسيطة لفرض دي برولي:

نعرف العلاقة بين الطاقة والزخم الخطي للفوتون،

الذي يملك rest energy تساوي صفرا، وهي p=E/c ،

ونعرف أيضا أن طاقة الفوتون يمكن إيجادها بالعلاقة E=hf ،

ولهذا يمكننا أيضا التعبير عن زخم الفوتون كما يلي:

[P=E/c =hc/c λ =h/ λ[

من هذه المعادلة، نرى أن الطول الموجي، وهو خاصية للموجات،

يمكن التعبير عنه بالزخم الخطي، وهو خاصية للجسيمات.

اقترح دي برولي أن الجسيمات المادية يمكن الحديث عنها بنفس الطريقة،

فلو تحدثنا عن جسيم له كتلة m وزخم mv ،

فإن طول الموجة المصاحبة للجسيم المادي هذا هي:

λ =h/p = h/mv

حيث λ = الطول الموجي،
h = ثابت بلانك،
m = الكتلة،
v = السرعة،
E = الطاقة.

ولو كان ما يفترضه ديبرولي صحيحا، فإنه تحت شروط مخبرية ملائمة،

يجب أن تتصرف الإليكترونات،

وهي جسيمات، كما تتصرف الموجات، بمعنى أنها ستعاني من حيود وتداخل..
أول من نبه لهذه الفكرة البسيطة هو العالم إلساسر Elsasse عام 1925،

عندما قال الفكرة السابقة،

وهي انه لو عانت الإليكترونات من حيود وتداخل فإن هذا أكبر دليل

على صحة فرض دي برولي وهو أن الجسيمات المادية تملك خواصا موجية.


بناء على هذه الأفكار أجريت تجارب في أول الأمر بواسطة

س.ج. دافيسون(C.J.Davisson )

بالاشتراك مع ل. هـ. جيرمر (L.H.Germer ) ،

ومستقلا عنهما ج. ب. طومسون (G.P.Thomson ) ...



دافيسون: حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام

1937 مع طومسون جورج باجت لإكتشافهما ظاهرة حيود الإليكترونات



إلساسر: أول من نبه إلى أن إثبات فرضية دي برولي

هو الكشف عن حيود الإليكترونات في عام 1925.




التجربة التي أجراها دافيسون تمت دراسة انعكاس الإلكترونات من سطح البلورة،

في حين تمت دراسة نفاذ الإليكترون خلال شريحة بلورية رقيقة في تجربة طومسون.

بدأ العمل في تجربة دافيسون- جيرمر في اليوم التالي لوصول أطروحة دي برولي

إلى أمريكا.والقصة الحقيقية تحوي الكثير من الحظ وقليل من الفطنة. دعونا معا نتابع القصة:

في الأساس كانت التجربة لدراسة طاقة الإليكترونات المتشتتة عن سطح معدن ما (النيكل)،

حيث يتم قذف بلورة المعدن بإلكترونات مسرّعة وقياس طاقة وزاوية

تشتت هذه الاليكترونات بعد اصطدامها بالبلورة.

وعلى هذا، فتجربة نيويورك لم تكن في بدايتها اختبارا للنظرية الموجية للجسيمات المادية،

ولكنها بدأت تأخذ هذا الاتجاه فقط في صيف عام 1926 بعدما نوقشت النتائج

التي حصل عليها دافيسون في انجلترا مع مجموعة من علماء الفيزياء الإنجليز.


لنتبع معا بخطوات وئيدة ونشرح الخطوط الرئيسية لتجربة دافيسون،

ولنرى الحظ، والصدفة، اللذين بدآ أول خطوة عملاقة نحو ميكانيكا الكم:

1. وضعت عينة من بلورة النيكل في جهاز مفرغ من الهواء

(وهنا سؤال بسيط لكم: لماذا توضع العينة عند قذفها بالإليكترونات

في جهاز مفرغ من الهواء، بينما لو أردنا قذفها بأشعة سينية مثلا،

بالإمكان وضعها في الهواء الطلق؟)، وكانت العينة موضوعة على قاعدة قابلة للدوران.

2. تنتج حزمة الإليكترونات – في التجربة – من مدفع اليكترونات،

حيث يتم تعجيل الإليكترونات إلى الطاقة المرغوبة في حدود 50 فولت.

3. كاشف الإليكترونات، أو ما يسمى بصندوق فارادي Faraday’s Box،

كان متحركا على شكل قوسي حول العينة لقياس زوايا التشتت ورصد الإليكترونات المتطايرة.

4. لاحظ دافيسون، بالصدفة، أن هناك قيما عظمى لكثافة الإلكترونات المتشتتة

تتغير حسب زاوية العينة، من هنا فقط، بدأ بدراسة التوزيع الزاوي لكثافة الإلكترونات المتطايرة.

"هذه القمم تشير إلى الخاصية الموجية للإلكترونات،

ويمكن معالجتها بقانون براغ وحساب الأطوال الموجية المصاحبة للإلكترونات المادية"

وحتى يمكننا فهم هذه العبارة جيدا، ومعرفة كيف دلت هذه التجربة البسيطة،

ودراسة منحنيات التوزيع إلى إثبات الخاصية الموجية للجسيمات المادية،

دعونا نربط مجموعة من المعلومات والتجارب معا:

هل تذكرون تجربة التداخل التي قام بها يونج ؟

Young’s Double Slip Experiment...
قام يونج بتسليط شعاع ضوئي أحادي اللون على شقين الفاصل بينهما صغير جدا

..وقام برصد الأشعة الخارجة من الشقين على شاشة راصد.

ولأن الموجات تلك مكونة من قمم وقيعان فإن التقاء قمة

مع قمة أعطاه خطا مضيئا ( قمة + قمة =هدب مضيء، تداخل بناء).

.بينما تداخل قمة مع قاع يعطي خطا معتما ( قمة + قاع = هدب معتم، تداخل هدام)..
الشكل التالي يوضح فكرة التداخل بين الموجات (لاحظ أن كل هذا في بعد واحد)..






دعونا لا ننسى، أن الموجات لو بقيت تتحرك في اتجاه انطلاقها ذاته،

لما حصل لنا تداخل وتكوّن أهداب كما رأينا، ولكن، لأن مبدأ هويغنز

يقول أن الموجة تتحرك وتنتشر في كل الاتجاهات، هذا معناه أن الموجة بعدما عبرت الشق تحركت وانتشرت في جميع الاتجاهات، هذا الميل هو ما يسمى بالحيود.





يحدث الحيود عادة عندما تمر موجة من خلال ثقب صغير جدا. .بمعنى،

انك لو أردت قياس حيود موجة ذات طول موجي ما،

عليك أن تمررها خلال ثقب يتناسب اتساعه مع طول الموجة،

وكلما كان الطول الموجي أقل، احتجنا إلى فتحة أصغر للكشف عن حيودها.


: عًــــنًـدمـًا يتـًشـاـبًه آلكـًـــل أتمـًـيز أنـًـــــــــا :







غير متصل googoo

  • مبدع قسم الهجرة
  • عضو مميز
  • *
  • مشاركة: 1586
  • واخيرا تحقق الحلم و وصلت يوم الألكم
    • مشاهدة الملف الشخصي
رد: || تجربة دافيسون وجيرمر ||
« رد #1 في: 12:08 25/03/2011 »
مشكور اخي على هذه المعلومات القيمه
بارك الله فيك


يرجى رفع صورة التوقيع عن طريق موقع عنكاوا كوم
uploads.ankawa.com