تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

سلام دوستان، در آزمایش دو شکاف یانگ اگر فاصلۀ پرده از صفحۀ دو شکاف بسیار بزرگتر از فاصلۀ دو شکاف یعنی D >> A باشد، برای اندازه گیری فاصلۀ نوار روشن n ام از نوار مرکزی فرمول زیر به کار می رود: $$ x=n.λ.D/a $$ و اگر n=1 باشد، فاصلۀ یکمین نوار روشن از نوار روشن مرکزی یعنی پهنای نوار تاریک میان آن دو به دست می آید. اکنون برای راحتی کار فرض می گیریم D=1m و a=1m بنابرین D=a و فرض می گیریم λ کوچکترین طول موج ممکن باشد یعنی طول پلانک. اگر مقادیر بالا را در فرمول جایگذاری کنیم: $$ x=λ.D/a $$ در اینصورت فاصلۀ دو نوار روشن یا همان پهنای نوار تاریک مساوی با طول پلانک می شود یعنی کمترین مقدار ممکن. اما اگر D < a باشد فاصلۀ دو نوار روشن یا همان پهنای نوار تاریک میان آن دو، کمتر از طول پلانک و بیشتر از صفر می شود که ممکن نیست! یعنی فرمول بالا جواب نمی دهد، پس چه اتفاقی می افتد؟ و کدام فرمول کلی تر برای این حالت وجود دارد؟

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

دوستان گرامی! اگر حوصلۀ پاسخ نوشتن ندارید، آیا می توانید کتابی جامع معرفی کنید که درونش هم مفهومی و هم ریاضی پاسخ این پرسش توضیح داده شده باشه؟ smile072

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

یک پرسش ساده که شاید از بس ساده است در جایی توضیح داده نشده، در کتاب فیزیک دبیرستان هم مطرح نشده: در آزمایش دو شکاف هنگامی که فوتون ها یا الکترون ها را چندتایی به سوی دو شکاف بفرستید، طرح تداخلی ایجاد می شود. اگر فوتون ها یا الکترون ها را یکی یکی به طرف دو شکاف بفرستید، باز هم به تدریج طرح تداخلی ایجاد می شود که می توان آن را ضبط کرد، در حالی که ظاهراً هر فوتون یا الکترون دیگر چیزی برای تداخل کردن با آن ندارد. اگر دستگاه آشکارساز را نزدیک یک یا هر دو شکاف نصب کنید که نشان دهد فوتون یا الکترون از کدام شکاف رد شده است، طرح تداخلی از بین می رود. پرسش من این است که وقتی در حالت اول که فوتون ها یا الکترون ها را چندتایی به سمت دو شکاف می فرستیم، دستگاه آشکارساز را نزدیک یک یا هر دو شکاف نصب کنیم چه اتفاقی می افتد؟ طرح تداخلی همچنان برقرار می ماند یا از بین می رود؟

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2081

سپاس: 1122

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط paradoxy »

فیزیک نقش تداخلی به دامنه سیستم وابسته نیست، به برهم نهش دو موج وابسته هستش. وقتی فیزیک سیستم رو به شکلی ترتیب میدیم که خواص ذره ای رو آشکار کنه، طبیعتا انتظار داریم که با تغییر شدت موج های ورودی بودن یا نبودن نقش تداخلی دچار تغییر نشه. اگر نبوده، همچنان ظاهر نشه و اگر بوده، باقی بمونه. که چون زورش کردیم ذره ای باشه، نقش تداخلی نداریم.

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

با توجه به این که به سؤال اولم پاسخی داده نشده، من آن را خرد خرد می کنم شاید بتوانم مطلب را بهتر برسانم: جبهه موج چیست؟ چگونه به وجود می آید؟ آیا با گذشت زمان گسترش می یابد و پهنایش بیشتر می شود؟ تا چقدر این گسترش ادامه می یابد؟ چه فرمولی برای محاسبۀ آن وجود دارد؟

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

در آزمایش دوشکاف یانگ دو موجی که به نقطۀ p روی محور تقارن دوشکاف می رسند، هم فازند. زیرا آنها دو راه مساوی را تا پرده پیموده اند. تداخل این نیز دو موج سازنده است. اما برای سایر تداخل های سازنده یا ویرانگر، پرتوهایی که به نقاط تداخل می رسند اختلاف راه دارند. یعنی با وجود سرعت یکسان و حرکت هم زمان و اختلاف راه، در یک زمان به یک نقطه می رسند! این چگونه ممکن است؟

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2081

سپاس: 1122

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط paradoxy »

تداخل سازنده همیشه به معنای همزمان رسیدن نیست. به معنای اینه که اختلاف راه بین دو موج، مضرب صحیحی از طول موج باشه.

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

1- هنگامی که همزمان نمی رسند چگونه با هم تداخل می کنند؟ 2- اگر در آزمایش دو شکاف آشکار ساز را تنها کنار یکی از شکاف ها نصب کنیم آیا دو نوار روشن پشت دو شکاف خواهیم داشت یا تنها یک نوار روشن پشت شکافی که آشکارساز نصب کرده ایم؟ من خود می اندیشم که یک نوار روشن پشت شکافی که آشکارساز نصب کرده ایم خواهیم داشت اما تاکنون تجربه نکرده ام!

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2081

سپاس: 1122

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط paradoxy »

موج یک موجود بسیط هست. با دوتا موج سر و کار داریم، نه دو ذره که برای برهمکنش بینشون لازم باشه همزمانی داشته باشیم.
نواری ایجاد نمیشه، یه چیزی مثل هارپبولیک نورانی (؟) روی پرده میوفته. که گسستگی ای درش وجود نداره. شما فکر کن توپ پرت کردی از دو شکاف گذشته خورده به پرده.

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

اگر منظورتان هایپربولیک یا هذلولی است، شکل کدام هذلولی می شود؟ اگر چند توپ را پرت کنیم و از دو شکاف بگذرند و به پرده بخورند چیزی مانند دو نوار روشن گسسته از هم تشکیل می شود نه هذلولی. پس اگر آشکارساز را تنها نزدیک یک شکاف نصب کنیم کدام خاصیت الکترون ها یا فوتون ها را روی پرده می بینیم؟ خاصیت موجی یا ذره ای؟ به علاوه اگر هذلولی ایجاد شود توجیه آن چیست؟

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2081

سپاس: 1122

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط paradoxy »

خیر. برای توپ بیلیارد هم دو خط نمیوفته، شما برخورد و پرش های زاویه دار توپ از روی لبه های سوراخ هارو در نظر نمیگیری برای همین فکر میکنی دو خط ایجاد میشه. حالا شاید کلمه هذلولی گونه من اشتباه بودش. ولی اسم خاصی برای شکلی که ایجاد میشه نمیشناسم. اگر آشکارساز وصل کنید خاصیت ذره ای رو میبینید. چون تابع موج ذره، در نقطه آشکار سازی رمبیده میشه و دیگه نمیتونه خودش رو به شکل موجی به روی پرده برسونه.

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

فکر می کنم کلمۀ نوار روشن که من به کار بردم بحث را به بیراهه برده. پرسش اصلی من اینه: وقتی "تابع موج ذره در نقطۀ آشکارسازی رمبیده میشه" یعنی با دو آشکارساز کنار دو شکاف، فوتون ها یا الکترون ها به شکل ذراتی از هر دو شکاف خواهند گذشت، بسیار خوب وقتی آشکارساز را تنها کنار یک شکاف می گذاریم، آیا فوتون ها یا الکترون ها که خاصیت ذره ای را روی پرده نشان می دهند، با توجه به نقشی که روی پرده ایجاد می کنند، به شکل ذراتی از دو شکاف گذشته اند یا به شکل ذراتی از تنها یک شکاف که کنارش آشکارساز نصب کردیم؟ به بیان ساده تر آیا نصب کردن آشکارساز کنار تنها یک شکاف معادل با بستن آن شکاف دیگر است؟

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2081

سپاس: 1122

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط paradoxy »

به شکل ذراتی که از دو شکاف عبور کرده اند.

بله. شما فکر کن آشکار ساز رو گذاشتی توی راستی. حالا اگر آشکار ساز بهت بگه که الکترون از راستی عبور نکرده، میتونی نتیجه بگیری که از چپی عبور کرده بنابرین نیازی به وصل کردن دو آشکار ساز نیست.

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

جان ویلر پیشنهاد داده بود که در آزمایش دو شکاف، ردیاب یا ردیاب ها را به پشت دو شکاف منتقل کنیم؛ صفحۀ پشت می بایست درست پس از عبور فوتون از شکاف و پیش از برخورد فوتون به پرده، با یک دستگاه ردیاب نوری جایگزین شود تا بفهمیم فوتون از کدام شکاف عبور کرده است؛ اما همین که ردیاب در آخرین لحظه جایگزین می شد طرح تداخلی ناپدید می شد و فوتون مانند ذره عمل می کرد. میان صفحۀ دو شکاف و پردۀ پشت شکاف ها حجمی از فضا وجود دارد، پرسشم این است که ردیاب پشت دو شکاف چه کسری از این حجم را پوشش می دهد؟ آیا همۀ این حجم تحت تأثیر ردیاب قرار می گیرد؟ یا ردیاب تنها دو مسیر مستقیمی که از راه دو شکاف به پرده می رسد را بررسی می کند؟

نمایه کاربر
XIV

عضویت : جمعه ۱۳۹۸/۹/۱۵ - ۲۱:۱۸


پست: 81

سپاس: 5

Re: تحلیل دقیق آزمایش دو شکاف یانگ

پست توسط XIV »

آیا دوستانی که این آزمایش را تجربه کرده اند می توانند شرایط آن را تشریح کنند؟

ارسال پست