کتاب فیزیک کوانتومی اتم ها ، مولکول ها ، جامدات ، هسته ها و ذرات بنیادی
نوشته رابرت آیزبرگ - رابرت رزنیک
با ترجمه ناصر نفری
کتابی مرجع برای درک مفاهیم بنیادی فیزیک و مکانیک کوانتوم
با فرمت پی دی اف و زبان فارسی ( 478 صفحه)
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 35
مقدمه:
تله اتم وسیله ای است که اتم را در ناحیه خاص از فضا جایگزیده کند. عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش الکتریکی و یا مغناطیس بین اتم و میدان اعمال شده انجام می گیرد. تله طوری طری ریزی می شود که یو هم کنش بین اتم و میدان منجر یا ایجاد نیری برآیندی بصورت نیرویی بازگرداننده و وابسته به مکان است شود به عبارت دیگر این برهم کنش منجر به پتانسیل درجه دوم که برای تله گذاری می شود. تله های اتم که بطور تجربی شناخته شده اند بدو دسته رده بندی می شوند و بطور مختصری معرفی می شوند الف) تله اتم خنثی ب) تله یون(یا تله اتم یونیده) که موضوع بحث ماست.
تله اتم خنثی به دو نوع است:
الف) تله های تابشی ب) تله های مغناطیسی
نوع نخست براساس میدان الکترومغناطیق وابسته به زمان کار می کنند و نوع دوم براساس میدان مغناطیسی ایستا یا شبه ایستا عمل می کنند.
تله های مغناطیسی در 1963 مورد توجه قرار گرفت و در 1985 برای اولین باز ساخته شد. در اینجا یک زوج سیم پیچ دایره ی که حاصل جریان الکتریکی بود برای ایجاد میدان مغناطیسی کره وار چار قطبی مورد استفاده قرار گرفت. انرژی اتم در میدان مغناطیسی خارج بواسطه اثر ذیمان بسته به حالت داخلی اتم و جهت گیری گشتاور مغناطیسی اتم نسبت به میدان می تواند افزایش یا کاهش یابد در میدان مغناطیسی که(از نظر فضایی تغییری کند رای انرژی) دارای گرادیان است.
و در نتیجه بر اتم نیرو وارد می کند. اگر گشتاور مغناطیسی در جهت میدان اعمال شده دارای مولنه باشد نیرو در جهت افزایش میدان است. اما اگر گشتاور در خلاف جهت میدان باشد نیرو در جهتی است که منجر به دور شدن اتم از میدان می شود بنابراین در تشکیل دام مغناطیس سه بعدی پایدار برای میدان دام باید بیشینه یا کمینه ای وجود داشته باشد. و این وضعیت منطبق بر کمینه چاه پتانسیلی است که بصورت دام تعریف می شود. با شروع از می شود نشان داد که میدان مغناطیسی ایستا نمی تواند بیشینه ای سه بعدی داشته باشد ولی وجود کمینه ای سه بعدی برای آن قابل قبول است. در نتیجه تله های مغناطیسی ایستا فقط برای حالاتی خاص بوجود می آید: حالت هایی که گشتاور مغناطیسی در خلاف جهت میدان موضعی تله باشد.
تله های تابشی: در اینجا نیروی بدام اندازی از بر هم کنش اتم با موج الکترومغناطیسی حاصل می شود. در این جا نیروی بدام اندازی همان نیروی ناشی از فشار نور یا فشار تابش است. این نیرو را به دو قسمت بخش می کنیم:
نیروی پراکندگی یا خود بخودی
نیروی واکنشی یا دو قطبی
واقعیت این است که فوتون ها تکانه خطی دارند. و این تکانه از طریق جذب یا نشر یا از طریق پس زنی به اتم منتقل می شود. این همان انتقال وابسته به زمان تکانه است که نیروی فشار تابشی را بوجود می آورد. نیروی موثر در تله مغناطیسی اپتیکی نیروی خود بخودی است. اصول کارکرد این دام را دیوید پریچارد در 1986 کشف کرد.
تله یون ها:
تفاوت تله یون با تله اتم خنثی در این است که نیروی تله گذاری از طریق بر هم کنش میدان اعمال شده با باریون عمل می کند.(قیمت تک قطبی بر هم کنش میدان) وضعیت از جهت دیگری نیز متفاوت است. زیرا خود یون ها هم از طریق بر هم کنش کدامبی بلند بود قویا با یکدیگر بر هم کنش دارند. دو نوع از طرح های معروف تله یون عبارتند از تله پاول و تله پنینگ. از نظر تجربی تله های یون چند ده سال پیش از تله های اتم خنثی تحقق یافته بودند و برای اولین بار در سال 1955 ساخته شدند. در واقع آزمایش با این تله ها در کار و لفگانگ پاول و هانس دهملت و نورمن دمزی که برندگان نوبل سال هستند نقش کلیدی داشت.
تله یاور شامل یک الکترود حلقه ای هذلولوی و دو الکترود صفحه ای هذلولوی است. این سه بطور هم کور در امتداد محور تقارن چرخش مشترکشان قرار می گیرند. یک ولتاژ DC و یک ولتاژ AC بین حلقه و صفحه ها اعمال می شود( دو صفحه الکترود پایانی در پتانسیل یکسانی نسبت به حلقه(رینگ) نگه داشته می شوند) و یون در ناحیه مرکزی حلقه یا نزدیک آن بدام می افتد. اساسا تله یون مشابه تله مغناطیسی AC است. به این معنی که در آن پتانسیل وابسته به زمان اعمال می شود. تا پایداری سه بعدی بدست آید. اگر فقط یک میدان DC اعمال شود تله را می توان در امتداد محور پایدار کرد. اما در جهت عرضی پایداری نخواهد داشت. در تله پینیگ فقط از میدان هلی ایستا استفاده می شود با وجود این به عنوان تله های دینامیکی تلقی می شود زیرا پایداری از طریق حرکت اتم بدست می آید. نخست یک میدان چار قطبی الکتریکی را در نظر گیرید که با استفاده از چار الکترود که بطور متقارن قرار گرفته اند بوجود آمده است. و الکترودها در پتانسیل یکسانی نگه داشته شده اند. این پتانسیل چنان انتخاب می شود که یون ها را به الکترود جذب کند. اگر میدان دیگری
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 6
اتم
اَتُم (به انگلیسی: Atom) کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک عنصر شیمیایی است که خواص منحصر به فرد آن عنصر را حفظ می‌کند. تعریف دیگری آن را به عنوان کوچکترین واحدی در نظر می‌گیرد که ماده را می‌توان به آن تقسیم کرد بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود.[۲] اتم ابری الکترونی، تشکیل‌شده از الکترون‌ها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کرده‌است. هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده است. زمانی که تعداد پروتون‌ها و الکترون‌های اتم با هم برابر هستند اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد در غیر این صورت آن را یون می‌نامند که می‌تواند دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد. اتم‌ها با توجه به تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آنها طبقه‌بندی می‌شوند. تعداد پروتون‌های اتم مشخص کننده نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترون‌ها مشخص‌کننده ایزوتوپ عنصر است. [۳]
نظریه فیزیک کوانتم تصویر پیچیده‌ای از اتم ارائه می‌دهد و این پیچیدگی دانشمندان را مجبور می‌کند که جهت توصیف خواص اتم بجای یک تصویر متوسل به تصاویر شهودی متفاوتی از اتم شوند. بعضی وقت ها مناسب است که به الکترون به عنوان یک ذره متحرک به دور هسته نگاه کرد و گاهی مناسب است به آنها عنوان ذراتی که در امواجی با موقعیت ثابت در اطراف هسته (مدار: orbits) توزیع شده اند نگاه کرد. ساختار مدار ها تا حد بسیار زیادی روی رفتار اتم تأثیر گذارده و خواص شیمیایی یک ماده توسط نحوه دسته بندی این مدار ها معین می‌شود.[۲]
اجزا
جهت بررسی اجزاء یک ماده، می‌توان به صورت پی در پی آن را تقسیم کرد. اکثر مواد موجود در طبیعت ترکیب شلوغی از مولکول‌های مختلف است. با تلاش نسبتاً کمی می‌توان این مولکول ها را از هم جدا کرد. مولکول ها خودشان متشکل از اتم ها هستند که توسط پیوند‌های شیمیایی به هم پیوند خورده اند. با مصرف انرژی بیشتری می‌توان اتم ها را از مولکول ها جدا کرد. اتم ها خود از اجزاء ریزتری بنام هسته و الکترون تشکیل شده که توسط نیرو‌های الکتریکی به هم پیوند خورده اند و شکستن آنها انرژی بسی بیشتری طلب می‌کند. اگر سعی در شکستن این اجرا زیر اتمی با صرف انرژی زیاد بکنیم، کار ما باعث تولید شدن ذرات جدیدی می‌شویم که خیلی از آنها بار الکتریکی دارند. [۲]
همانطور که اشاره شد اتم از هسته و الکترون تشکیل شده است. جرم اصلی اتم در هسته قرار دارد؛ فضای اطراف هسته عموماً فضای خالی می‌باشد. هسته خود از پروتن (که بر مثبت دارد)، و نوترن (که بر خنثی دارد) تشکیل شده. الکترون هم بار منفی دارد. این سه ذره عمری طولانی داشته و در تمامی اتم‌های معمولی که به صورت طبیعی تشکیل می‌شوند یافت می‌شود. بجز این سه ذره، ذرات دیگری نیز در ارتباط با آنها ممکن است موجود باشد؛ می‌توان این ذرات دیگر را با صرف انرژی زیاد نیز تولید کرد ولی عموماً این ذرات زندگی کوتاهی داشته و از بین می‌روند.[۲]
اتم ها مستقل از اینکه چند الکترون داشته باشند (۳ تا یا ۹۰ تا)، همه تقریباً یک اندازه دارند. به صورت تقریبی اگر ۵۰ میلیون اتم را کنار هم روی یک خط بگذاریم، اندازه آن یک سانتیمتر می‌شود. به دلیل اندازه کوچک اتم ها، آنها را با واحدی به نام انگسترم که برابر ۱۰- ۱۰ متر است می‌سنجند.[۲]
مدل اتمی دالتون
نظریهٔ اتمی دالتون: دالتون نظریه اتمی خود را با اجرای آزمایش در هفت بند بیان کرد.
ماده از ذره‌های تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده‌است.
همهٔ اتم‌ها یک عنصر، مشابه یکدیگرند.
اتم‌ها نه به وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند.
همهٔ اتم‌های یک عنصر جرم یکسان و خواص شیمیایی یکسان دارند.
اتم‌های عنصرهای مختلف به هم متصل می‌شوند و مولکول‌ها را به وجود می‌آورند.
در هر مولکول از یک ترکیب معین، همواره نوع و تعداد نسبی اتم‌های سازنده ی آن یکسان است.
واکنش‌های شیمیایی شامل جابه جایی اتم‌ها و یا تغییر در شیوهٔ اتصال آنها است.
برای رسیدن به آرایش الکترونی گازهای نجیب (پایدار شدن)
مبادله ی الکترون
تولید یون مثبت و منفی
بین فلزات و نافلزات
مناسب برای دانش آموزان و دبیران و اولیا
برای دانلود کل پاورپوینت از لینک زیر استفاده کنید:
برای رسیدن به آرایش الکترونی گازهای نجیب (پایدار شدن)
مبادله ی الکترون
تولید یون مثبت و منفی
بین فلزات و نافلزات
مناسب برای دانش آموزان و دبیران و اولیا
برای دانلود کل پاورپوینت از لینک زیر استفاده کنید: