مکانیک کوانتمی- فصل چهلم فیزیک دانشگاهی - ویرایش سیزدهم

تالیف: راجر فریدمن-هیو یانگ در فصل 39 دریافتیم که ذرات می توانند رفتاری موجی از خود بروز دهند، برای روشن شدن موضوع می توانیم از تصویر موجی در توضیح کامل رفتار یک ذره استفاده کنیم. برای نیل به این منظور، روشی موسوم به مکانیک کوانتمی ، کلید فهم رفتار ماده بر روی مولکولها، اتمها و مقیاس هسته ای است.در این فصل خواهیم دید که چگونه می توان با حل معادله شرودینگر، تابع موج یک ذره را که پایه و اساس مکانیک کوانتمی در قوانین نیوتون در مکانیک و یا معادلات ماکسول در الکترو مغناطیس هستند پیدا کنیم. ما کار را با آنالیز مکانیک کوانتمی حرکت یک ذره آزاد که در امتداد یک خط مستقیم بدون انکه تحت تاثیر نیروئی از هر نوع قرار گیرد،آغاز خواهیم کرد.آنگاه ذراتی را در نظر می گیریم که تحت تاثیر نیروهائی قرار دارند و در مرزحالات گیر کرده اند. مانند الکترون هائی که در مدارات اتم قرار گرفته اند.خواهیم دید که حل معادله شرودینگر به طور اتوماتیک سطوح انرژی ممکن یک سیستم را نیز می دهد. علاوه بر سطوح انرژی، حل معادله شرودینگر احتمال حضور ذره در مناطق مختلف را نیز مشخص می کند. یکی از نتایج حیرت آور آن است که احتمال غیر صفر عبور ذرات میکروسکپی از موانع کم ضخامت است، هر چند که چنین فرایندی از دیدگاه مکانیک نیوتونی غیرممکن است. در این فصل، ما تنها معادله شرودینگر را برای حرکت در یک بعد اختصاص داده ایم. در فصل41 خواهیم دید که چگونه این معادله به مسائل فضای سه بعدی مانند اتم هیدروژن تعمیم می یابد. معادله اتم هیدروژن پایه ای برای بررسی های اتمهای پیچیده تردر جدول تناوبی عناصر، تراز انرژی اشعه-X و دیگر خصوصیات اتمها خواهد بود. اهداف آموزشی با مطالعه این فصل مطالب زیر را خواهید آموخت: • تابع موج که رفتار یک ذره را توصیف می کند و معادله شرودینگر که این تابع باید از آن تبعیت کند. • چگونه توابع موج و سطوح انرژی ذره ای را که در یک جعبه مجصور شده محاسبه کنیم. • چگونه رفتار مکانیک کوانتمی یک ذره را درون یک چاه پتانسیل بررسی کنیم • چگونه مکانیک کوانتمی می تواند برای یک ذره ممکن سازد به جائی برود که مکانیک نیوتونی می گوید نمی تواند برود • چگونه مکانیک کوانتمی را برای تحلیل یک نوسانگر همساز بکار ببریم. حق تکثیر: این فصل از کتاب توسط ارسال کننده از متن اصلی انگلیسی ترجمه شده است و استفاده از آن برای عموم دانش پژوهان رایگان است.