‍ planck's constant
#part3

اثبات فرمول ثابت پلانک

از لحاظ ریاضی با دانستن طول موج و انرژی نوری که جسم ساطع می‌کند می‌توانیم ثابت پلانک را محاسبه کنیم. طبق قانون پلانک انرژی کوانتیده است و از رابطه زیر پیروی می‌کند:
E=h×ν
از طرف دیگر فرکانس برابر است با سرعت نور بر طول موج نور ساطع شده، یعنی داریم:
ν=c/λ
بدین ترتیب ثابت پلانک برابر است با:
h=Eλ/c
از نظر تجربی نیز می‌توانیم ثابت پلانک را به راحتی و با یک آزمایش ساده محاسبه کنیم. برای انجام این آزمایش به ابزار زیر نیاز داریم:

منبع تغذیه ۰-۱۰ ولتی

یک کلید یک طرفه

ولت ‌متر دیجیتال

آمپر متر دیجیتال

یک مقاومت یک کیلواهمی

چند چراغ LED که نور رنگی ساطع کند و طول موج آن‌ها را بدانیم (رنگ از خود دستگاه باشد نه از پوشش رنگی آن)


روش انجام آزمایش: LED یک منبع نور نیمه‌هادی با دو خروجی است. در شرایط بایاس غیرمستقیم یک سد پتانسیل در محل پیوندP-N LED ایجاد می‌شود. هنگامی که LED را به یک ولتاژ خارجی در جهت مستقیم متصل می‌کنیم ارتفاع سد پتانسیل در طول اتصال P-N کاهش می‌یابد. در یک ولتاژ خاص ارتفاع سد پتانسیل بسیار کم می‌شود و LED شروع به تابیدن می‌کند. یعنی در شرایط بایاس مستقیم الکترون‌هایی که از محل اتصال P-N عبور می‌کنند برانگیخته می‌شوند و هنگام بازگشت به حالت عادی انرژی ساطع می‌کنند. به این ولتاژ خاص ولتاژ آستانه می‌گوییم، پس از رسیدن سیستم به ولتاژ آستانه ممکن است جریان افزایش یابد اما ولتاژ تغییر نمی‌کند. انرژی نور ساطع شده در هنگام بایاس مستقیم به صورت زیر است:
E=hc/λ
که c سرعت نور، h ثابت پلانک و λ طول موج نور است. اگر ولتاژ مستقیم که در آن لامپ شروع به تابش می‌کند برابر با V باشد، انرژی داده شده به الکترون‌ها در عبور از پیوند P-N برابر است با:
E=eV
با برابر قرار دادن دو رابطه بالا داریم:
eV=hc/λ
→V=(hc/e )(1/λ)
که hc/e شیب نمودار V برحسب 
1/λ 
است و آن را s می‌نامیم و داریم:
s=hc/e
با انجام آزمایش و ثبت مقادیر ولتاژ آستانه بر حسب طول موج‌ با رنگ‌های مختلف نموداری به صورت زیر به دست می‌آید.

از طرفی با توجه به رابطه بالا می‌دانیم 
h=e/c . s است، بدین ترتیب با محاسبه شیب
نمودار و قرار دادن مقادیر بار الکترون و سرعت نور در معادله، ثابت h محاسبه می‌شود که برابر است با:


h= 6.62607015 × 10-³⁴
ژول در ثانیه تعریف می‌شود

‍ #اثر #موسبوئر

طبق پيشگويي نسبيت هرگاه نور در ميدان گرانشي سقوط كند، فركانس و در نتيجه انرژي آن افزايش مي يابد كه آن را جابجايي به سمت آبي مي گويند.

عكس اين حالت نيز صادق است،

يعني هنگاميكه نور در حال ترك (فرار) از يك ميدان گرانشي است، فركانس و در نتيجه انرژي آن كاهش مي يابد كه مي گويند جابجايي به سمت سرخ گرانش است.

اين پيشگويي براي مدتها قابل آزمايش نبود تا آنكه موسبوئر در سال 1958 نشان داد كه يك بلور در بعضي شرايط مي تواند دسته اشعه ي گاما با طول موج كاملاَ معيني توليد كند. اشعه ي گاما با چنين طول موجي را مي توان با بلوري مشابه بلوري كه آن را توليد كرده است جذب كرد. اگر طول موج اشعه ي گاما فقط مختصري با طول موج اشعه اي كه توسط بلور توليد مي شود تفاوت داشته باشد، به وسيله آن جذب نخواهد شد. اين پديده را اثر موسبوئر مي نامند. آزمايشهايي كه در سال 1960 توسط پوند - ربكا با استفاده از اثر موسبوئر انجام شد و سالهاي بعد نيز تكرار شد، درستي پيشگويي نسبيت را تاييد كرد.

 

در نسبيت فركانس و در نتيجه انرژي فوتون در يك ميدان گرانشي تغيير مي كند كه براي آن روابط زير ارائه شده است.

 

1- هنگاميكه فوتون در حال سقوط در يك ميدان گرانشي است

 

f'=f(1+MG/Rc^2)

 
يعني جابجايي به سمت آبي گرانش. كه در آن
 

M = mass

G = ثابت جهانی گرانش

R = شعاع جسم

c = سرعت نور

f = فرکانس اولیه فوتون

f' = فرکانس فوتون پس از سقوط

 


 

2- هنگاميكه فوتون در حال فرار از يك ميدان گرانشي است

 

f'=f(1-MG/Rc^2)

يعني جابجايي به سمت سرخ گرانش

 #مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ یک فوتون را تصور کنید در آن واحد دارای دو مولفه الکتریکی و مغناطیسی است .
این فوتون با سرعت ثابت c حرکت می کند .

مولفه های الکتریکی و مغناطیسی ثابت نیستند و همزمان با حرکت در فضا تغییر می کنند .

تغییر مولفه های الکتریکی و مغناطیسی متناسب با زمان است و هر T ثانیه با الگوی یک موج سینوسی تکرار می شوند.

اندیس T را دوره تناوب می نامیم ، مدت زمانی است که یک موج سینوسی از زاویه 0 حرکت کرده و به 2π میرسد و عینا تکرار میشود .

رابطه دوره تناوب T با فرکانس برابر است با

T = 1/f

حرکت زاویه ای متناسب با زمان است . و مستقل از سرعت ثابت نور c است . مدت زمانی که موج سینوسی یک دور کامل میزند T و فاصله ای که این موج در مدت زمان T حرکت می کند λ است .
λ=c/f

جالبه بدانید طول موج λ از هزار کیلومتر در امواج کم انرژی و بلند رادیویی تا چند پیکومتر در امواج پر انرژی کیهانی متغییر است .
این موج سینوسی در دوره تناوب T از 0 تا 2π حرکت می کند و در
0 ، π/2 ، π ، 3π/2 ، 2π
مقادیر متناسب با یک موج سینوسی و تکرار شونده بخود می گیرد.

قانون القای الکترومغناطیس در معادلات ماکسول را بیاد بیاورید :

∂E/∂t =- ∂B/∂x

تغییر میدان الکتریکی نسبت به زمان برابر با معکوس (منفی) تغییر شار میدان مغناطیسی است .

علامت منفی در واقع 90 درجه اختلاف فاز بین میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی فوتون را توصیف می کند .

یک فوتون دو نوع حرکت دارد حرکت خطی و حرکت زاویه ای ، در نتیجه ذرات دو نوع تکانه دارد ، تکانه خطی و تکانه زاویه ای.

سرعت خطی فوتون ثابت c است و سرعت زاویه ای فوتون متغییر است و عامل تعیین کننده انرژی فوتون است .
سرعت زاویه ای را با اندیس امگاω نمایش می دهیم .

ω=dθ/dt = 2π f
توصیف واژگانی معادله ریاضیاتی بالا تغییرات زاویه ای بر واحد زمان که همان سرعت زاویه ای ω است .
وقتی که یک فوتون هم جهت با میدان گرانشی می شود انرژی آن افزوده می شود . از آنجایی که سرعت خطی فوتون همواره ثابت است در نتیجه سرعت زاویه ای ، یا بسامد آن افزوده می شود و هر چه بسامد فوتون بیشتر شود انرژی آن افزوده میشود .
E = h f =ħ ω
h ثابت پلانک
ħ ثابت کاهش یافته پلانک

یک فوتون با سرعت نور حرکت می کند میدان گرانشی به فوتونی که سرعت c را دارد تاثیر می گذارد و انرژی آن را افزایش میدهد .

تصور کنید فوتونی در میدان گرانشی ناشی از یک سیاره یا جرم m که شعاع آن R و بیانگر چگالی آن است ، سقوط می کند :

f'=f(1+MG/Rc^2)

میزان افزایش بسامد فوتون از رابطه بالا بدست می آید.

تصور این تبدیل انرژی چندان غیر قابل تصور نیست . وقتی با چکش ضربه میزنید انرژی جنبشی تبدیل به انرژی حرارتی در چکش می شود.
اکنون که سرعت فوتون ثابت است ، میدان گرانشی که میدانی مربوط به انرژی جنبشی است باعث افزایش میدان الکتریکی و مغناطیسی فوتون می گردد .
انرژی همواره پایسته است ، میتواند از نوعی به نوع دیگر تبدیل شود و پاسخ چگونگی تبدیل انرژی به فضا-زمان و میدان هیگز مربوط می شود.
میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی نیز باعث حرکت اجسام و ذرات می گردد.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

Great News! Pfizer Vaccine 94% Effective in Huge Real-World Study of 1.2 M People
#Covid19
خبر خوب! تاثیر گذاری 94 درصدی واکسن فایزر در تزریق به جامعه بزرگ آماری با 1.2 میلیون نفر
https://www.sciencealert.com/first-real-world-study-on-pfizer-s-vaccine-confirms-it-s-94-percent-effective?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencealert-latestnews+%28ScienceAlert-Latest%29

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

از بنیادی ترین مقیاس و میدان های کوانتومی تا شبکه ی کیهانی ، گیتی پر از شگفتی است.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

ذره در جعبه (چاه پتانسیل) یک بعدی

ذره‌ای را تصور کنید که در یک جعبه یک بعدی!

▪ ذره‌ای به دام افتاده در چاه پتانسیل یک بعدی به طول L
شاید تصویر زیر درک بهتری از مفهوم چاه پتانسیل یک بعدی را در ذهن شما حک کند. اگر یک سیلندر نازک (مثل سیم) نظیر یک خط را موجودی یک بعدی تصور کنیم، با تقسیم‌بندی آن به فرم شکل و با فرض اینکه تنها یک الکترون درون آن است، می‌توانیم الکترون مذکور را به دام اندازیم. علامت منفی در پتانسیل بی‌نهایت به این دلیل است که الکترون با بار منفی، جذب آن نشود.

▪یک سیم نازک که بخشی از آن در پتانسیل صفر و دو طرف آن در پتانسیل منفی خیلی زیادی است. اگر فرض کنیم یک تک الکترون در قسمت پتانسیل صفر حضور داشته باشد می‌توانیم وضعیت آن را با چاه پتانسیل یک بعدی شبیه‌سازی کنیم.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

#اسپین
#spin
چرا همه چیز در جهان در حال چرخش است؟

زمین، سیارات، خورشید، کهکشان و تقریبا همه چیز در جهانی که می‌شناسیم در حال چرخش است. اما چرا؟

▪ بازیرنویس
#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

〰

📌مفهوم جرم با استفاده از چاه پتانسیل

✓ ابتدائا موج بسته سوار بر فضازمان را که با معادله موج شرودینگر توصیف می شود و دارای دامنه و جهت است ، در نظر بگیرید.

✓همین موج را در یک قفس یا چاه پتانسیل محصور می سازیم .

از قبل به یاد می آوریم انرژی حامل تکانه است اکنون این انرژی دارای دارای تکانه توسط دو پتانسیل بالاتر محصور شده است .

✓ اکنون جرم خلق شد. وقتی پارتیکل در چاه پتانسیل حبس می شود در صورت حرکت خود چاه یا جعبه آرمانی و ایده آل (خود چاه باید حرکت در مکان داشته باشد) منجر به تغییر و انتقال انرژی محصور در چاه پتانسیل بر اثر پدیده داپلر (انتقال سرخ و آبی) تا هنگام وجود تغییر در شتاب ، خواهد شد . این در واقع توصیفی از لختی است .

✓ میدان هیگز میدان نگه دارنده ذرات بنیادین در چاه پتانسیل است . به استثناء فوتون و گلوئون و میزان اندکی نوترینو ها .

✓ هر نوع چاه پتانسیل که انرژی را حبس می کند مکانیسم بالقوه تولید جرم است .

✓ در پروتون انرژی محبوس است در نتیجه جرم تولید می کند هر چند رابطه مستقیمی با مکانیسم هیگز ندارد اما از پارتیکل هایی تشکیل شده که جرم خود را مدیون مکانیسم هیگز هستند .


📌@higgs_field

〰

باد خورشیدی
باد خورشیدی توفانی از ذرات باردار پر انرژی است ، الکترونها و پروتون ها ، در منظومه شمسی با سرعتی معادل 900 کیلومتر بر ثانیه و با دمای 1 میلیون درجه (سانتیگراد) از خورشید به بیرون جریان می یابند.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

🌘بزرگترین سیستم سرمایشی جهان در شتابدهنده ذرات LHC در سرن با ۱۴۰ تن هلیوم مایع کار می کند. در تمام مجموعه LHC از حدود ده هزار مگنت استفاده شده و اگر این سیستم خنک کننده نبود به جای تونل ۲۷ کیلومتری به ساخت یک تونل ۱۲۰ کیلومتری نیاز بود. در ۱۹ سپتامبر ۲۰۰۸ در ساعت ۱۱:۱۸:۳۶حادثه خرابی و انفجار مگنت های سکتور ۳ و ۴، حدود ۲۷ میلیون یورو خرج برداشت و تعمیر آن هم ۱۴ ماه طول کشید.‌ پیچیدگی این تعمیرات آنجا بود که مهندسان و دانشمندان سرن مجبور بودند یک بخش ۳.۳ کیلومتری با مگنت های ۱۵ متری را اول به دمای محیط برسانند و سپس تعمیر کنند. دلیل اینکه دانشمندان مجبور شدند دمای سیستم را به دمای عادی برگردانند این بود که این مگنت ها در عمق بیش از صدمتری زمین در دمای ۱.۹ کلوین (یعنی ۲۷۱.۳- سانتیگراد) کار می کنند!

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ پلانک و مکانیک کوانتومی
#پارت_اول

مردی که فصلی را در دنیای فیزیک گشود.


در یکی از روزهای زمستان سال 1900 میلادی در شهر برلین یک استاد 42 ساله دانشگاه پسر کوچکش را برای پیاده روی بیرون برده بود. در طول راه او رازی را برای فرزندش آشکار کرد (امروز چیزهایی به ذهن من رسیدند که به اندازه افکاری که به ذهن اسحاق نیوتن خطور کردند تحول برانگیز و بزرگند). آن استاد کسی نبود جز ماکس پلانک و تنها چند ساعت پیش از آن او بینشی نسبت به ماهیت واقعیت یافته بود که فیزیک کلاسیک را از هم می‌پاشید و نحوه تفکر در دنیای نوین را تغییر می‌داد. این عقاید از طریق عاملی پیش پا افتاده به ذهن پلانک خطور کرده بودند همانند بسیاری از فیزیکدانان دیگر.

در یک قرن پیش پلانک روی مسائلی در ارتباط با ویژگیهای اساسی حرارت کار می‌کرد. هنگامی که او در تلاش بود تا ماهیت گرما و نور برخاسته از یک جسم ساده گرم و درخشان (جسم سیاه) را دریابد، متوجه شد که ناگزیر است عقیده‌ای به ظاهر مسخره را بپذیرد. اینکه انرژی تابشی برخاسته از اجسام نه به صورت پیوسته بلکه در بسته‌هایی مجزا به اطراف پراکنده می‌شود. پلانک هر یک از این بسته‌ها را یک "کوانتوم" نامید، که واژه‌ای برگرفته از لاتین و به معنای "چه مقدار" است و در جمع "کوانتا" خوانده می‌شود و رابطه‌ای را روی کاغذ آورد که انرژی آنها را به فرکانس ربط می‌داد. با این کار او پدر نظریه مکانیک کوانتومی شد. این نظریه شامل قوانینی بود که بر این بسته‌های انرژی حاکم بودند و البته به زودی مشخص شد که دامنه نفوذ آنها بسیار فراتر از همین بسته‌هاست.





مکانیک کوانتومی

امروزه می‌دانیم که نظریه مکانیک کوانتومی حاکم بر تمامی مسائل است که در عالم وجود دارند. از کوچکترین ذرات زیر اتمی گرفته تا نیروهای فضا زمان.

نظریه مکانیک کوانتومی شالوده کل صنعت الکترونیک است و در عین حال ممکن است منشأ عالم (انفجار بزرگ) را نیز توضیح دهد. پلانک آنقدر زنده ماند تا ببیند که کوانتای او چه گستره وسیعی از پدیده‌ها را توضیح می‌دهند، گستره‌ای که هنوز هم انتهایی بر آن متصور نیست، اما او همچنان یک "انقلابی میل" باقی ماند. پلانک سالها در جستجوی راههایی برای رهایی از کوانتومها وقت صرف کرد. برای او مایه شرمساری بود که سبب شهرتش دنبال مفهومی باشد که خود او به سختی آن را باور داشت. اما در نهایت اکتشافات بنیاد افکن پلانک بیش از آن که ناشی از استعدادهای علمی باشد، از صداقت خلل ناپذیر او برخاسته بود.

پلانک با اینکه باورهای خودش را واژگون شده و ادراکش از واقعیت را دیگر گونه می‌دید، سرانجام آنچه را که معادلاتش به او می‌گفتند، پذیرفت. او به یکی از همکاران فیزیکدانش پس از اینکه ستیز برای احتراز از مفاهیم نظریه مکانیک کوانتومی را وانهاده بود، این طور گفته بود: "این کار هیچ فایده‌ای ندارد، ما مجبوریم با نظریه مکانیک کوانتومی زندگی کنیم."

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

بیشینه تابش الکترومغناطیسی جسم سیاه در دماهای مختلف را مشاهده می کنید.
محور افقی طول موج بر حسب نانومتر و عمودی درجه حرارت و میزان گداختگی است.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

اسکار شبه علم و چرندیات می رسه به دست اندر کاران کانال #ضاله جهان های موازی که در کانال ایشان پر است از گزاره های عجیب و غریب و دروغ و توریه و مصادره به مطلوب و ... طبعا بدون ارجاع و رفرنس!

برای مثال پارادوکس محتوای در تصویر :

"یک هواپیما طراحی کنیم که تا ابد به سمت شرق پرواز کند تا سرنشینانش جاودانه شوند یا دست کم ۱۰۰۰ سال زندگی کنند!"

امکانش نیست؟😄

بزودی لیستی از کانال های شبه علم (فقط مخصوص کانال هایی که بنام علم و به کام خرافه فعالیت می کنند ) تهیه و منتشر خواهد شد که این مهم نیازمند همیاری و کمک دوستان است .
لطفا کانال های علمی و شبه علم را در گروه معرفی کنید.
#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

planck's constant
#part4
#پایانی

زمان پلانک و طول پلانک

طول پلانک مقیاسی است که در آن نظریه‌های کلاسیکی گرانش و فضا-زمان دیگر صادق نیستند و اثرات و قوانین کوانتومی حاکم می‌شوند. این کوانتوم‌های طول کوچکترین طول بامعنی در عالم هستند و برابر با 

 1.62 ×10-³⁵
زمان پلانک مدت زمانی است که یک فوتون با سرعت نور مسافتی برابر با طول پلانک را طی می‌کند. این کوانتوم زمان، کمترین اندازه برای زمان است که معنی دارد. زمان پلانک برابر با 

5.39 ×10-⁴⁴
ثانیه است. هر زمانی کوچکتر از این مقدار از لحاظ فیزیکی بی‌معنی است. در چارچوب قوانین فیزیک که امروزه آن را درک می‌کنیم .

اکنون با درک تازه از طول و زمان پلانک این محتوا را مطالعه کنید
https://t.me/higgs_field/2484

Under Electron Microscope!

شکل بلور های نمک و شکر ، و فلفل و قهوه در زیر میکروسکوپ الکترونی را مشاهده می کنید .

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field