2021-09-19 20:33:57
رأينا في مقالنا السابق أن الحدّ الأول من معادلة شرودنغر المعتمدة على الـزَّمن للجُسَيم الحُرّ (Time Dependent Schrodinger Equation of Free Particle) :
𝛹(x,t) = A exp[ik(x-(ℏk/2m)t)] + B exp[-ik(x+(ℏk/2m)t)]
عبارة عن موجة تتحرك إلى اليمين، والحدّ الثاني موجة تتحرك إلى اليسار، وكلا الحدّين يختلفان بالإشارة أمام k، ولذلك يُمكننا كتابة المعادلة بشكلٍ آخر يعتمد بشكلٍ أساسي على إشارة k، كـالتَّالي :
𝛹ₖ(x,t) = A exp[i(kx-(ℏk²/2m)t)]
حيث :
k = ±( √(2mE)/ℏ)
إذا كانت k أكبر من صفر : k>0 : لدينا موجة تتحرك إلى اليمين
إذا كانت k أصغر من صفر : k<0 : لدينا موجة تتحرك إلى اليسار
نُسمِّي هذه الحلول بـحالات الإستقرار (Stationary States)..
رأينا معًا أن حالات الإستقرار للجُسَيم الحُرّ عبارة عن موجات منتشرة لها طول موجي (Wavelength) يُحسَب عن طريق معرفة العدد الموجي k كـالتَّالي :
𝛌 = 2𝛑/|k|
((نأخذ القيمة المطلقة للعدد الموجي لعدم وجود طول موجي سالب!))
كما يُمكننا معرفة قيمة الزخم له عن طريق معادلة دي بروي (de Broglie) :
p = h/𝛌 = (h/2𝛑) |k| = ћ|k|
حيث :
h : Planck's constant ثابت بلانك
(h = 6.62607004 × 10⁻³⁴ J s)
ћ : Reduced Planck’s constant ثابت بلانك المُخفَّف
(ћ = 1.054 571 817 × 10⁻³⁴ J s)
أمّا بالنسبة لسرعة هذه الموجات، فـنجده من خلال قسمة معامل الـزَّمن t على معامل الموضع x :
𝒗(wave) = 𝒗(quantum) =p/2m = ћ|k|/2m = √(E/2m)
أسميناها السرعة الكميّة لوجود سرعة كلاسيكية لهذا الجُسَيم الحُرّ والذي يمتلك طاقة كليّة مقدارها طاقته الحركيّة E=0.5m𝒗² لأنَّ طاقة الوضع V=0 :
𝒗(classical) = 𝒗(particle) = √(2E/m) = 2𝒗(quantum)
ومنه نصل إلى أنّ سرعة الموجة المُصاحبة للجُسَيم الحُرّ أقل من سرعة الجُسَيم نفسه...!! يبدو الأمر غريبًا بعض الشيء أليس كذلك؟؟
ما سبب ذلك ؟؟ هذا ما سنعرفه في مقالنا القادم إن شاء الله..
••••••••••••••••••••••••••••••••
• كتابة : زهوة المُعلَّا
• تدقيق : رغد أبو عبدون
••••••••••••••••••••••••••••••••
#Physicist_Post
#On_way_to_let_you_love_Physics
458 viewsZahwa, 17:33