اگر جرم فوتون صفر است پس چطور دارای انرژی  و تکانه میباشد ؟ تاثیرات گرانشی روی نور چگونه است  ؟ ایا با در نظر گرفتن جرم صفر برای فوتون مشکلی برای کوانتوم پیش نمیاید ؟ ماهیت رفتاری نور در سیاه چاله ها چطور  است ؟ ایا جرم فوتون و نور اندازه گیری شده است ؟

 

ماهیت نور چیست ؟

درباره ماهیت نور سه نظریه قالب وجود دارد که نظریات دیگر زیر مجموعه ای از آن میباشند ؛ نظریه نخست دیدگاه کلاسیک و سنتی نیوتن درباره نور است که نور را متشکل از ذراتی با جرم و وزنی مشخص بنام فوتون معرفی میکرد و انتشار نور در امتداد یک خط مستقیم را یکی از دلایل ذره ای بودن آن میدانست ، دیدگاه دوم نظریه موجی بودن نور است که پایه های اصلی آن بوسیله یانگ و فرنل پی ریزی شد آنها تلاش میکردند با اشاره به پدیده هایی مانند تداخل و پراش و قطبش نور ثابت کنند که نور خاصیت موجی دارد ، اما اشکال کار در این بود که نور هم خاصیت ذره ای و هم خاصیت موجی بودن را از خود نشان میداد ، پس موج سوم نور شناخت در قرن بیستم شروع شد ، در این موج سوم که انیشتین نیز از طرفدارانش بود میخواستند ثابت کنند که نور از بسته های انرژی به نام کوانتوم تشکیل شده است که دارای خاصیت ذره ای و موجی به صورت توام هستند و جرم و وزن و فرکانس دارند

به ادامه مطلب بروید

 

با پذیرفتن دیدگاه سوم درباره نور سعی میکنم آنرا کاملتر نمایم و بخشهای ناگفته اش را روشنتر نمایم، در این دیدگاه مطابق نظریه مکس پلانک هر کوانتوم نور با انرژی ( e=hv) انتشار می یابد که –h- یک ثابت جهانی بوده و مقدار آن برابر است با( JS 6/6256×۱۰̄⁻³⁴=h ) و ( v ) نیز فرکانس کوانتوم نور میباشد ، مشخص است که هر چقدر فرکانس بیشتر باشد مقدار انرژی کوانتوم نیز بیشتر میشود ، این کوانتومها میتوانند مطابق دیدگاه پلانک با ضرایب مشخصی به الکترونهای اتم برخورد کرده و آنها را به مدارهایی بالاتر صعود بدهند ، از سوی دیگر در دیدگاه موجی نور گفته میشود که نور ترکیبی از امواج الکتریکی E و مغناطیسی B میباشد ،

فوتون جرم نسبیتی دارد . خود نور خاصیت ذره ای موجی داره ..برای هیچ کدوم خاصیت "جرم سکون " نمیتونه تعریف بشه ....

بله نور جرم نسبیتی مثبت داره از این رو می توان انرژی نور را به تکانه و در نتیجه جرم معادل آن مرتبط کردا

اما ......{{{ جرم سکون ( همان چیزی که شما با ترازو اندازه می گیرید ) برای ذرات نور برابر صفر است،}}}

جرم سکون ( همان چیزی که شما با ترازو اندازه می گیرید ) برای ذرات نور برابر صفر است، همانطور که مثلا بار الکتریکی هم ندارند، به همین خاطر هم نور با سرعت نور حرکت می کند. از دید یک ناظر لخت ( که حرکت شناب دار ندارد ) ذره ای که جرم سکون مثبت داشته باشد، با افزایش سرعتش، دچار افزایش جرم می شود و این افزایش جرم باعث می شود به نیروی بیشتری برای شتاب بیشتر نیاز داشته باشد. ذره ای که جرم سکون دارد در سرعت هایی نزدیک به سرعت نور، جرمش به بی نهایت میل می کند و به همین دلیل به نیرو و زمان بی نهایت برای رسیدن به سرعت نور نیاز خواهد داشت و به همین دلیل هرگز نمی تواند با سرعت نور حرکت کند.

 

ذرات که {{{جرم سکون مثبت دارن}}} برای رسیدن به سرعت نور به شتاب بیشتری نیاز دارند . برای همین دچار افزایش جرم زیاد میشن ... و برای رسیدن به سرعت نور برای اجرامی که جرم سکون مثبت دارن به بینهایت انرژی نیاز داریم که ممکن نیست

 

ماهیت ذر‌ه‌ای

اسحاق نیوتن (Isaac Newton) در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً اسحاق نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیطهای همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌شوند که این امر را قانون می‌نامند و یکی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است.

ماهیت موجی

همزمان با نیوتن، کریسیتان هویگنس (Christiaan Huygens) (1695-1629) طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود به خاطر داشته باشید که هویگنس با بکار بردن امواج اصلی و موجکهای ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی هستند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع.

ماهیت الکترومغناطیس

بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (1879-1831) است که ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده کامل امواج الکترومغناطیسی شامل: موج رادیویی ، تابش فرو سرخ ، نور مرئی از قرمز تا بنفش ، تابش فرابنفش ، اشعه ایکس و اشعه گاما می‌باشد.

 

 

 

تصویر

ماهیت کوانتومی نور

طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور، که در دو دهه اول قرن بیستم بوسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترومغناطیسی کوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترومغناطیسی به مقادیر گسسته‌ای به نام "فوتون" انجام می‌گیرد.

نظریه مکملی

نظریه جدید نور شامل اصولی از تعاریف نیوتون و هویگنس است. بنابراین گفته می‌شود که نور خاصیت دو گانه‌ای دارد، برخی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی آنرا نشان می‌دهد و برخی دیگر مانند پدیده فوتوالکتریک ، پدیده کامپتون و ... با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند.

تعریف واقعی نور چیست؟

تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی باهم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را می‌کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور و بحث می‌کند در حالی که نظریه کوانتومی برهمکنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ، نظریه جامعی که کوانتوم الکترودینامیک نام دارد، شکل می‌گیرد. چون نظریه‌های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند منصفانه می‌توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور کاملا شناخته شده است، اما باز هم این پرسش هست که واقعیت نور چیست؟

گسترده طول موجی نور

نور گستره طول موجی وسیعی دارد چون با نور مرئی کار می‌کنیم اغلب تصاویر و محاسبات در این ناحیه از گستره الکترومغناطیسی انجام می‌گیرد اما روشهای مورد بحث می‌تواند در تمام ناحیه الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند. ناحیه نور مرئی بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبی) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است که در وسط آن طول موج 555 نانومتر (نور زرد) که چشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می‌گیرد و تا فرو سرخ دور گسترش می‌یابد.

خواص نور و نحوه تولید

سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله کاواک جسم سیاه می‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موجها می‌باشد. تک طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الکتریکی که معرف طیفهای اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده می‌توان تولید کرد-

----------------------------------------------.

نور در اطراف اجرام سنگین دچار خمیدگی میشه بارها در نسبیت توضیح دادم روی نور کاری انجام نشده ...این فضا است که curve یا پیچش و تاب برداشته

در مورد سیاه چاله هم  علت حبس شدن نور در سیاه چاله ها بخاطر خمیده شدن فضا زمان در افق رویداد سیاه چاله تا حدی است که هر مسیری کاملا به سمت تکینگی سیاه چاله بسته می شود.

طبق فیزیک کلاسیک

انرژی و تکانه طبق فرمولهای بالا محاسبه میشن وقتی میاییم با این فرض که جرم فوتون رو صفر میگیریم انرژی 0 از اب در میاد اینجا نکته است

مراجعه بشه به نظریات انیشتین ... میگه موجو و ذره نور و انری یک فوتون ربط به جرمش نداره بلکه به یک چیز دیگری ربط داره

از انجایی هم که انرژی صفر نمیشه پس تکانه هم صفر نخواهد شد

 

E=Pc

جالبیش اینجاست اگر جرمی داشته باشید با جرم M و حرکتی نکنه یعنی P=0 پس داریم :

E=MC^2

اما اما

 

 

برای اجرام فوق سنگین که {{{تکانه صفر }}}  دارند چی ؟؟؟؟

 

مگه نداشتیم طبق گفته انیشتین E=MC^2  ؟؟؟

فاکتور لورنتز داریم

رادیکال 1+2^(MC/P)

 

این فاکتور با لاندا نمیشا میدن پس برای اجرام سنگین که تکان صفر در نظر میگیرن معادله انیشتین این میشه :

E=لاندا*M*C^2

 

پس مشکل سوال دومم حل شد دیگه در کوانتوم فکر نکنم مشکلی باشه چون فهمیدیم برای فوتونی که جرمش را صفر در نظر گرفتند هم تکانه هم انرژی دارد

E^2=(M*C^2)^2 +{P^2*C^2}

در رابطه بالا با در نظر گرفتن جرم که صفر باشد .... رابطه نهایی به شکل زیر در میاید :

E=PC

گراداروی : ارش بوالحسنی وبلاگ هوش فرازمینی

همچنین وبسایتهای هوپا و دانش رشد 


موضوعات مرتبط:

برچسب‌ها: مکانیک کوانتوم


تاريخ : ۱۳٩٤/۱٠/٢۱ | ٤:٥٦ ‎ق.ظ | نویسنده : آرش بوالحسنی | نظرات ()
.: Weblog Themes By M a h S k i n:.