الحلقة الثانية ميكانيكا الكم (انتها الميكانيكا الكلاسيكية )

[احمد صلاح]

بسم الله الرحمن الرحيم
هذه المحاضرة الثانية lecutuer 2
هذه المحاضرة مهمة لأنها تعتبر صراحتا أنتها ميكانيكا كلاسيكية وولادة ميكانيكا الكم التي وضعها ماكس بلانك سنة 1900. اصطدمت الميكانيكا الكلاسيكية بأول حقيقة آلا وهي إشعاع الجسم الأسود .
بدايتا ما هو الجسم الأسود قبل البداية في تعريف الجسم الأسود لابد ان نعرف إذا سخن جسم فانه يمتص قدر من الطاقة وبالتالي فان هذا الجسم سوف يشع قدرا من الطاقة علي شكل إشعاع حراري .
لقد ذكرت كلمة إشعاع حراري فما هو الإشعاع الحراري : انبعاث طاقة من الجسم المسخن وهذا الإشعاع ما هو آلا إشعاع كهرومغناطيسي مختلف في الطور والتردد
ويعتد هذا الإشعاع علي
1- درجة حرارة الجسم
2- طبيعة سطح الجسم
فالأجسام الملساء سوف تمتص طاقة قليلة وبالتالي سوف تشع قدر بسيط من الطاقة
والأجسام ذات الأسطح الخشنة سوف تمتص قدرا من الطاقة كبير وبالتالي سوف تشع قدر من الطاقة لا باس به
إذا يمكن تعريف الجسم الأسود هو الجسم الذي يستطيع امتصاص جميع الإشعاعات الساقطة عليه ويقال آن هذا الجسم له قدرة علي الامتصاص جميع الإشعاعات
اقترح أن يمثل الجسم الأسود بصندوق له أبعاد يستطيع الضوء أن يمر من فتحة صغيرة جدا .
إذا آن الجسم الأسود عبارة فتحة صغيرة في صندوق أي يمكن حساب عدد الأمواج الموقوفة في صندوق ولكن قبل حساب عدد الأمواج الموقوفة لابد ان نتعرف أولا علي الحركة الموجة
يمكن أيجاد الحركة الموحية بسهولة حيث آن القوة تتناسب طرديا مع المسافة

وتعتبر هذة المحاضرة ايجاد لنقطة البداية الكلاسيكية
حساب عدد الموجات الموقوفة وهي مهمة جدا لحساب الطاقة او متوسط الطاقة كلاسيكيا

وانا اعتز لبعض الاخوة الذين لا يفضلون المعادلات ولكنها شي اساسي في الوصف الفيزيائي
الملف المرفق يوضح كيفية استنباط العدد الموجي للجسم الاسود وهي بداية للخوض في الكم
انشاء الله سوف تلاحظوا التسلسل المنطقي انشاء الله


المحاضرة الاتية هي عودة الي 1900 وكيف استطاع بلانك كتابة القانون واستخدام ثابت بلانك وايضا
نظرية بوهر كاملة بحلولها الكلية
يعني المحاضرة الجاية سوف تتكلم عن بوهر ومجموعاته وثابت ريدربرج
احمد صلاح
A.Salah

[معاذ]

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
الله يعطيك العافية اخي العزيز احمد، بوركت على المحاضرة الثانية..

جميل جدا، و توصلنا من خلالها لمعادلة موجية بثلاث ابعاد، بداية موفقة باذن الله.. و لكن اخي هل لك ان توضح ما قلت عن العلاقة بين القوة و المسافة اكثر؟

((يمكن أيجاد الحركة الموحية بسهولة حيث آن القوة تتناسب طرديا مع المسافة))

و شكرا لك
اخوك
د.معاذ

[احمد صلاح]

انا كنت اقصد معادلة الحركة التوافقية البسيطة وهي ابسط انواع الحركة المهتزة لذلك انا بدءت بها رغم صغرها
احمد صلاح
A.Salah

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

بارك الله فيك اخي احمد صلاح على المحاضرة وجزاك الله الف خير ان شاء الله

لقد قرأت المحاضرة الثانية عن اشعاع الجسم الاسود ولي سؤال وهو لماذا تم التفكير في الامواج الموقوفة في تفسير اشعاع الجسم الاسود وكيف تمكن العلماء من الاستدلال لهذا الاتجاه بعد ان عجزوا في تفسير الطيف الناتج عن اشعاع الجسم الاسود؟


لدي بعض الملاحظات على المحاضرات وارجو ان تتقبلها كاقتراحات
ان تكتب اسمك على المحاضرات وعنوان الموقع


مع خالص شكري وتقديري

[احمد صلاح]

اوك يدكتور حازم انشاء الله
اولا لماذا تم التفكير في الامواج الموقوفة كلنا يعلم ان الجسم الاسود هو عبارة عن امواج كهرومغناطيسية ومن خواص الامواج الكهرومغناطيسية انها تنتشر في الفراغ بسرعة معينة وهي عبارة عن مجال كهربي ومجال مغناطيسي في خط انتشار الموجة ولكن كيف تمكن العلماء من تفسير الجسم الاسود هذا ماسنراه في التفسير الكلاسيكي للجسم الاسود ولكن قبل ان ابدا في التفسير الكلاسيكي سوف اتناول كيف امكن استخدام فكرة او مبدا التكميم في دراسة

في اعتادي ان الموجة الموقوفة خير تفكير لانها تعتمد كما قلت علي عقد وبطون تابعنبي يادكتور حازم وسوف تري كيف تمكن العلماء من تفسير الجسم الاسود كلاسيكيا ومحاولات كل من رالي جينز وفين وبعد ذلك ماكس بلانك
وبالنسبية للاسم سوف اضعه
واسم الموقع لي كل الشرف ويكون وسام علي صدري افخر به

احمد صلاح
A.Salah

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

حياك الله اخي احمد صلاح على هذا التوضيح وان شاء ساتابع ما تنشره

بارك الله فيك على تقبلك الاقتراحات واشكرك على جهودك

والله الموفق

[رشوان محمود]

السلام عليكم
مره تانيه اهلا استاذ احمد صلاح و اهلا استاذنا الدكتور حازم
قرأت الموضوع و لي طلب .. وضح خط سيرك للناس يا احمد لان من خلال قرأتي للملف وجدت ان هناك ترتيب لابد ان نحافظ عليه لشرح اي موضوع حتي نعرف الي اين نذهب
ففي الموضوع الذي تفضلت بشرحه افضل ان يكون ترتيب الافكار كالتالي
1- ماهو الجسم الاسود
2- ما سبب فشل الكلاسيكيه في تفسير اشعاع الجسم الاسود
3- لماذا نجح بلانك في تفسير الجسم الاسود
4- ثم اعمل تطوير براحتك و اطرح احصاء رالي و جبنز و فشلهما
و المهم اني اري الطابع الرياضي هو الغالب علي اسلوبك بحكم التخصص
و فيزيائيا احب ان اعلق و اوضح بعض الامور لمشاهدي الموضوع
اولا
ماهو الجسم الاسود ؟
هو تجويف مغلق به ثقب صغير , و ما بادخله اسود لان الاشعاع يظل في معظمه محصور بداخله بسبب كثرة الانعكاسات ولا يخرج منه الا جزء بسيط يسمي اشعاع الجسم الاسود
ماهو منحني بلانك ؟
منحني يدرس العلاقه بين شدة الاشعاع و الطول الموجي له , ( لاحظ ان التردد يتناسب عكسيا مع الطول الموجي )
ما شكل منحني بلانك ؟
تزيد شدة الاشعاع بزيادة الطول الموجي الي حد معين بعده تقل شدة الاشعاع باستمرار زيادة الطول الموجي
ما سبب فشل الفيزياء الكلاسيكيه في تفسير اشعاع الجسم الاسود ؟

الكلاسيكيه تقول ان شدة الاشعاع تزيد بنقصان الطول الموجي ( زيادة التردد ) و هذا مخالف للتجارب العمليه
ما سبب نجاح بلانك ؟
بلانك اعتبر ان الاشعاع يتكون من جسيمات تسمي فوتونات
و الفوتون هو جسم له طاقة تعتمد علي تردده E = h.f
و شدة الاشعاع تقاس بعدد الفوتونات الساقطه علي مساحه محدده
و بصفه عامة ( احصائيا ) الفوتونات التي لها تمتلك طول موجي صغير عددها قليل بالتالي و هذا يودي الي التقليل من شده الاشعاع
اذن فشدة الاشعاع تقل بزيادة التردد ( نقصان الطول الموجي ) ..
و بذلك يكون بلانك اعطي تفسيرا للكارثه التي صادفت الفيزياء الكلاسيكيه في معالجة رالي و جيبنز لاشعاع الجسم الاسود ( كما ورد في رد احمد صلاح بانه سيقوم باستنتاج معادلة رالي )
و قبل شروع الاستاذ احمد في استنتاج معادلة رالي ( الفاشله ) احب ان اوضح الاتي :
ما هي الموجه الموقوفه ؟
هي الامواج التي تنشأ من تراكب حركتين موجيتين لهما نفس التردد و السعه و تنتشران في اتجهاهين متضادين
لماذا نستخدم فكرة الامواج الموقوفه في اشعاع الجسم الاسود ؟
لان داخل الجسم الاسود اشعاع يلاقي انعكاسات متتاليه مما يولد موجات موقوفه
ما شكل الموجه الموقوفه داخل الجسم الاسود ؟
ستتكون عقد علي جدران الجسم الاسود , و العقده هو الموضع الذي ينعدم فيه سعة الاهتزاز
ما هو الطول الموجي للموجه الموقوفه ؟
هو ضعف المسافة بين عقدتين متتاليتين
و المسافة بين عقدتين متتاليتين يسمي قطاع
اذن الطول الموجي = 2 × طول القطاع
ما علاقه الطول الموجي للموجه الموقوفه بابعاد الجسم الاسود ؟
لنتخيل ان الجسم الاسود هو معكب طول حرفه L
سيتكون عدد n من القطاعات بين لوحي المكعب
بالتالي فان المسافه L = عدد القطاعات × n و طول القطاع = نصف الطول الموجي
اذن يمكننا كتابة
L = n . wave length /2
or wave length = 2.L / n
و بعد هذا الشرح البسيط نستطيع ان نواصل مع الاستاذ احمد صلاح و نعيد قرأه ما كتبه حتي نفهم استنتاج معادله رالي

تحياتي للجميع

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

هلا بك عزيزي رشوان واشكرك على التوضيح واحي فيك روح التعاون والعمل الجماعي من اجل ان يستفيد الجميع وان شاء الله نكمل بعضنا البعض.

والله يوفقنا

[معاذ]

عدنا و العود باذن الله أحمد يا احمد، اشكرك مرة اخرى يا غالي... و شكرا لك اخي الحبيب رشوان على التوضيح و التعليق الهام، فنحن نحتاج لتسلسل اكثر كفاءة و بساطة، و لكن اعود لأحيي صنيعك و جهودك الرائعة عزيزي احمد و نحن معكم اخي لاخر خطوة بان الله ننظر المزيد و كلنا نتعلم، فقد طرحت سؤالا سابقا بهذه المحاضرة اتسائل عن علاقة القوة بالمسافة بشكل عام... و ما يعرفه المبتدئ بالموضوع سيقول ان قانون التربيع العكسي يفرض سيطرته دوما على العلاقة بين القوة و المسافة، في حين انت قمت بذكر المعلومة و العلاقة مباشرة دون التمهيد بأننا نتحدث عن هزاز توافقي الذي يمكن مقارنته ببساطة مع نابض يهتز حول موضع اتزان معين، بحيث يتناسب شغل هذه القوة مع الاستطالة الحادثة للهزاز او النابض لينشئ بدوره قوة معيدة ناتجة من طاقة الوضع المرونية المختزنة بالنابض بهذه الحالة، و اذا ما راعينا قانون هوك بعين الاعتبار لوجدنا انفسنا نقف مباشرة وجها لوجه مع العلاقة الطردية بين القوة و المسافة.

بوركتم جميعا، اخي احمد، الاخ الاكبر العزيز الدكتور حازم، و الباشا رشوان..
دمتم بخير

[احمد صلاح]

فعلا رشوان انت وضحت الفكر الفزيائي الذي كنت اقصده وانا سوف احفظ هذا الشكل كما هو واعيد ترتيب الاوراق مرة اخري وفعلا رشوان يختلف العقل الفيزيائي الصارم عن العقل الرياضي الجامد واذا اتفق العقلين وضعوا مجموعة من المحاضرات بيها جزاء كبير جدا من الفهم والارشاد لانني اعتبر المعني الفيزيائي معني مهم ايضاء وانا اشكرك فعلا رشوان علي توضيحك وانا اطلب منك كتابيا ان استعين بتلك العبارات واضعها في صفحة المحاضرة ولك جزيل الشكر يارشوان انت والاخ الكبر لنا د حازم وشكرا دكتور معاذا وانا مش نسيك يا دكتور معاذ بالمناسبة سوف اوضح انشاء الله طريقة حل لنظرية بواهر باستخدام معادلات لاجرانج وانا ارجو منك وطلب شخصي مني اليك ان تكمل محاضرات الميكانيكا الكلاسيكية وخاصتا معادلات لاجرانج وهاميلتون وايضاء مبدا التغاير لاجل الجميع


واخير يارشوان انا اقترح التعامل معي في تقديم المحاضرات علي ايجاد
brife لما اقدم اوك وانتظر منك الرد
وهذا الملف المرفق بناء علي اضافات الاستاذ /رشوان محمود

[رشوان محمود]

في الحقيقه يا معاذ انا لا اسعي الي لقب باشا و لكن الي لقب دكتور ههههههههههههههه
و بخصوص تعليقك د.معاذ .. ما فهمته من نية احمد انه يريد ان يكتب معادلة موجه و استخدم في ذلك ابسط انواع الاهتزازات و هو الحركة التوافقيه البسيطه
لذلك احب ان انبه احمد صلاح لشئ مهم جدا .. الترتيب ثم الترتيب , فأنا افهم ما في داخلك و لكن علي قدر فهمي لميكانيكا الكم و لكن اخرون لا يفهمونها جيدا لذلك دعني اقول رفقا بهم فمن حقهم ان يفهموها و من واجبنا تبسيط المعلومات لهم لتكون بداية انطلاق لهم ولا تنسي الترقيم في محاضراتك و وضع فهرس صغير في كل محاضره حتي تبين الي ما تريد ان تذهب
في انظار ردك

[احمد صلاح]

امي المحاضرة التالية سوف تكون نظرية بوهر وكيف تمكن بوهر من استعمال الفرض الذي وضعة بلانك هذه المحاضرة ستكون دسمة واني افضل هذه المحاضرة لانها بداية للمعالجة الرياضية لميكانيكا الكم
وسوف تسالوني لماذا لم اكمل تفسير اشعاع الجسم الاسود كلاسيكيا اقول لكم سوف اوضح تفسير اشعاع الجسم الاسود بعد ماتعرف علي ماهو الطيف وكيف ينتج وما هي المحاولات التي بزلت لدراسته وكيف تمكن بوهر واضن ذلك هو الترتيب السليم



احمد صلاح
A.Salah

[احمد صلاح]

نعم رشوان ولكني سوف اجعل لك مهم الترتيب والتبسيط لاني انا افهم جيدا ان الفيزياء ليست معادلات فقط ولكنها فكر وفروض فسوف اجعل لك الترتيب وكتابة المختصر الفيد في كل محاضرة ويكون بيننا تعاون في كتابة المحاضرات وانا اريديك ان تنظر ماذا كتبت في اخر ملف مرفق لتكون بداية مبشرة بتعامل علمي عالي المستوي
احمد صلاح
A.Salah

[رشوان محمود]

ليس عندي ما يمنع من استعانتك بعبارات التعليق الخاصه بي بل علي الرحب و السعه و حتي بغض النظر عن وضع اسمي في المحاضره
و ابدي ترحيبي الشديد لان التعاون بين الفيزيائي و الرياضي سيكون له اثر كبير و مدلول لتعاون علمي رفيع المستوي
و لكن علينا ان نرتب اوراقنا سويا حتي نصل الي افضل صوره يمكن تقديمها للمنتدي كهديه للمنتدي
لذلك انتظرك علي علي الماسنجر مساءا ان شاء الله موجود

[tawalbeh]

أشكر كل من افادنا بالمعلومات القيمة شكراً خاصاً

واتمنى ان تبعثوا لي بكل شيء جديد