راهنمای کنجکاو مشاهده گر در زمینه مکانیک کوانتوم ، pt. 3: عینک صورتی


راهنمای کنجکاو مشاهده گر در زمینه مکانیک کوانتوم ، pt.  3: عینک صورتی

گتی ایماژ / اوریش لاوسون

یکی از آرام ترین انقلاب ها قرن حاضر ما ورود مکانیک کوانتوم به فن آوری های روزمره است. پیش از این ، اثرات کوانتومی محدود به آزمایشگاه های فیزیکی و آزمایش های ظریف بود. اما فناوری مدرن برای کارهای اصلی خود به طور فزاینده ای به مکانیک کوانتوم متکی است و اهمیت اثرات کوانتومی تنها در دهه های آینده رشد خواهد کرد. به همین ترتیب ، میگول اف. مورالس ، فیزیکدان وظیفه هرکولین را در توضیح مکانیک کوانتوم بقیه افراد غیر روحانی در این مجموعه هفت قسمتی به عهده گرفته است (قول نمی دهیم ریاضی باشد). در زیر داستان سوم این مجموعه وجود دارد ، اما شما همیشه می توانید داستان آغازین را در اینجا پیدا کنید.

تاکنون مشاهده کردیم که ذرات مانند امواج حرکت می کنند و یاد گرفته ایم که یک ذره می تواند در بسیاری از مسیرهای کاملاً جدا از هم حرکت کند. تعدادی س questionsال وجود دارد که به طور طبیعی از این رفتار ناشی می شود – یکی از آنها این است: “ذره چقدر بزرگ است؟” پاسخ کاملاً ظریف است و در دو هفته آینده (و مقاله ها) جنبه های مختلف این س exploreال را بررسی خواهیم کرد.

امروز ما با یک سوال به ظاهر ساده شروع خواهیم کرد: “چگونه طولانی ذره است؟ “

طولانی برو

برای پاسخ به این ، باید در مورد آزمایش جدید بیندیشیم. اوایل ما یک فوتون را به دو روش کاملاً متفاوت ارسال کردیم. در حالی که مسیرها به طور گسترده ای در این آزمایش تقسیم شده بودند ، طول آنها یکسان بود: هر کدام دو طرف مستطیل را دور می زدند. با افزودن چند آینه می توانیم این تنظیمات را بهبود بخشیم ، که به ما امکان می دهد به تدریج طول یکی از جاده ها را تغییر دهیم.

آزمایش بهبود یافته با دو مسیر ، جایی که می توانیم طول یکی از مسیرها را تنظیم کنیم.
بزرگنمایی / آزمایش بهبود یافته با دو مسیر ، جایی که می توانیم طول یکی از مسیرها را تنظیم کنیم.

تصویر میگل مورالس از یک تانک

وقتی مسیرها به یک اندازه هستند ، خطوط را مثل مقاله اول می بینیم. اما همانطور که یکی از مسیرها را طولانی یا کوتاه می کنیم ، راه راه ها به آرامی محو می شوند. برای اولین بار ، می بینیم که راه راه ها به آرامی از بین می روند. در نمونه های قبلی ما ، راه راه وجود دارد یا نه.

وقتی طول مسیر را تغییر می دهیم می توانیم این محو شدن راه راه ها را به طور مشروط مرتبط کنیم طول فوتونی که در طول مسیر حرکت می کند. نوارها فقط در صورت همپوشانی امواج فوتونی هنگام ترکیب ظاهر می شوند.

اما اگر ذرات مانند امواج حرکت می کنند ، منظور ما از طول چیست؟ قرار دادن سنگریزه در استخر صاف آب می تواند یک تصویر ذهنی مفید باشد. امواج حاصل به صورت مجموعه ای از حلقه ها در همه جهات منتشر می شوند. اگر از محل سقوط سنگ از بین حلقه ها خطی بکشید ، متوجه می شوید که پنج تا 10 حلقه وجود دارد. به عبارت دیگر ، ضخامت حلقه امواج وجود دارد.

روش دیگر برای بررسی آن این است که گویی یک شاخه آب هستیم. ما هیچ موجی را احساس نمی کنیم ، یک دوره موج ، و سپس دوباره آب صاف پس از عبور موج احساس می کنیم. می گوییم “طول” یک موج فاصله / زمانی است که امواج را تجربه کرده ایم.

موج روی برکه.  به ضخامت حلقه موج توجه کنید.
بزرگنمایی / موج روی برکه. به ضخامت حلقه موج توجه کنید.

روبرتو ماچادو نوح / تصاویر گتی

به روشی مشابه ، می توانیم فوتون در حال حرکت را مجموعه ای از امواج تصور کنیم ، توده ای از امواج که وارد آزمایش ما می شوند. امواج به طور طبیعی جدا می شوند و هر دو مسیر را طی می کنند ، اما آنها فقط در صورت ترکیب دو طول مسیر می توانند به هم نزدیک شوند تا امواج هنگام جمع آوری مجدد با یکدیگر تعامل داشته باشند. اگر جاده ها بیش از حد متفاوت باشد ، یک مجموعه از امواج قبل از ورود دسته دیگر گذشته است.

این تصویر به خوبی توضیح می دهد که چرا راه راهها به آرامی ناپدید می شوند: وقتی همپوشانی کاملی وجود دارد محکم هستند ، اما با کاهش همپوشانی محو می شوند. با اندازه گیری فاصله تا ناپدید شدن نوارها ، طول موج امواج ذره را اندازه گیری کردیم.

از داخل کشوی لامپ حفر کنید

ما می توانیم آزمایش های معمول خود را انجام دهیم و همان ویژگی هایی را که قبلاً دیده ایم ببینیم: معکوس کردن سرعت فوتون (که باعث ایجاد نوار پینت بال می شود) ، تغییر رنگ (رنگ آبی تر به معنی فاصله نزدیکتر است) و غیره. n. اما اکنون می توانیم نحوه تنظیم راه راه ها را تنظیم کنیم زیرا طول جاده را تنظیم می کنیم.

اگرچه ما اغلب از لیزر برای تولید ذرات نور استفاده می کنیم (آنها تیراندازهای نخودی فوتونی عالی هستند) ، هر نوع نوری کار را انجام می دهد: یک لامپ رشته ای ، یک چراغ اتاق LED ، یک لامپ نئون ، لامپ های خیابان سدیم ، نور ستاره ، نور عبور از رنگ فیلترها هر نوع نوری را که ارسال کنیم ، وقتی طول مسیر مطابقت داشته باشد ، رگه هایی ایجاد می کند. اما نوارها در فواصل مختلف از میکرون تا نور سفید کمرنگ می شوند صدها کیلومتر برای لیزر با بالاترین کیفیت.

منابع نور با رنگهای مختلف معمولاً طولانی ترین امواج را دارند. ما می توانیم با ارسال نور آنها از طریق منشور ، خواص رنگی منابع نور خود را مطالعه کنیم. برخی از منابع نور دارای طیف بسیار کمی از رنگ هستند (نور لیزر ، لامپ نئون ، لامپ سدیم خیابان). بعضی از آنها دارای قوس رنگی گسترده ای هستند (لامپ رشته ای ، چراغ اتاق LED ، نور ستاره). در حالی که سایر موارد ، مانند نور خورشید که از طریق فیلتر رنگ ارسال می شود ، در محدوده رنگهای ترکیبی متوسط ​​هستند.

آنچه که ما مشاهده می کنیم این است که یک همبستگی وجود دارد: هرچه دامنه رنگ منبع نور باریک تر باشد ، اختلاف مسیر می تواند قبل از از بین رفتن رگه ها بیشتر باشد. رنگ خودش مهم نیست. اگر یک فیلتر قرمز و یک فیلتر آبی انتخاب کنم که عرض یکسانی از رنگ داشته باشد ، آنها با همان اختلاف مسیر راه راه هایشان را از بین می برند. این است محدوده از رنگی که مهم است ، نه رنگ میانی.

که ما را به یک نتیجه کاملاً تکان دهنده می رساند: طول موج ذرات توسط طیف رنگی (و در نتیجه انرژی) موجود تعیین می شود. طول برای نوع ذره خاصی یک مقدار تعیین شده نیست. فقط با حفر کشوی منابع نوری خود ، فوتون هایی با طول میکرون (نور سفید) تا چند سانتی متر (اشاره گر لیزری) ساختیم.


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*