گزارش جلسه ۰۰۹ باشگاه فیزیک اصفهان
اصفهان
جلسه نهم
زمان: ۹۰/۸/۳
موضوع سخنرانی و سخنران اين جلسه
الكترون چيست و حركت آن در اتمها و مولكولها چگونه است؟
دكتر حسن سبزيان
دانشگاه اصفهان

چكيده:

جزئيات حركت الكترون آزاد با استفاده از روشهاي مختلف به خوبي مطالعه و شناخته شده است. حركت الكترونهاي فلزات (كه كاملاً آزاد نيستند) نيز با دقت بسيار زيادي مورد مطالعه قرار گرفته است. اين مطالعات وسيع و ريشه‌دار هستند و بي‌آنكه از شيمي و فيزيك جديد (كوانتومي) بهره‌اي برده باشند، منجر به نتايج دقيقي شده‌اند كه مستقيماً در ايجاد و پيشرفت بسياري از فناوري‌ها نقش اساسي ايفا كرده‌اند. اين درحالي‌است كه اطلاعات ما در بارة حركت الكترونها در فضاي درون اتم‌ها و مولكولها بسيار اندك است. مثلاً، در باره حركت الكترون در اربيتال 1S يا حركت الكترون در اربيتال 2P و يا جابحايي الكترون بين دو بخش اربيتال 2P اطلاعات روشن و آزمودني در دسترس نيست.

بر اساس فيزيك جديد (كوانتومي)، رفتار الكترونها در اتمها و مولكولها، از جمله حركت آنها، به تابع موج يا تابع‌حالت آنها ربط داده مي‌شود و با رفتار الكترونهاي آزاد متفاوت است. تلاشهاي زيادي براي درك مفهوم فيزيكي تابع‌موج الكترون و مشاهده تغييرات آن صورت گرفته است. شكل كلي مولكولها و ساختار پيوندي آنها بر اساس نحوه توزيع چگالي الكتروني آنها تعيين مي‌شود. حركت الكترونها (تغيير توزيع چگالي الكتروني) در اتم‌ها و مولكولها بسيار سريع است و براي مشاهده آزمايشگاهي آن به دستگاههاي ويژه احتياج است.

در اين جلسه از باشگاه فيزيك اصفهان، در باره چگونگي حركت الكترونها در اتمها و مولكولها صحبت خواهيم كرد و آخرين نتايج محاسباتي به‌دست‌آمده براي حركت تك‌الكترون يون H2+ در ميدان ليزر قوي ارائه خواهد شد. همچنين بر اساس توزيع چگالي الكتروني در مولكول، تصويري از مرزبندي بين اتمها در مولكول ارائه خواهد شد كه با تصوير نظريه لوئيس كاملاً متفاوت است.

محل:‌ دانشگاه اصفهان- درب شرقي- ساختمان علوم يك- تالار شهيد باهنر.

برنامه:

17:00 سخنرانی: آقاي دكتر حسن سبزيان،
دانشگاه اصفهان،

17:40 خبر نشست: آقاي دكتر پيمان صاحب سرا، دانشگاه صنعتي اصفهان،

18:00 استراحت و پذیرایی،

18:20 كارگاه: آقاي محسن اميني، دانشگاه صنعتي اصفهان،

18:40 پرسش ماه :‌ آقاي دکتر كيوان آقابابائي ساماني، دانشگاه صنعتي اصفهان،

19:00 پايان.

توجه ۱: اعضای باشگاه لطفا برای حضور در باشگاه فیزیک کارت عضویت خود را به همراه بیاورند.

توجه ۲: علاقه مندان به عضویت یا تمدید عضویت برای سال ٩۰، لطفا ۱۵ دقیقه قبل از شروع برنامه برای ثبت نام به میز انجمن در مقابل سالن همایش مراجعه کنند.


پرسش و پاسخ این جلسه:
پرسش ماه ۹:
فرض کنید چهار شهر درست در چهار رأس یک مربع قرا گرفته اند. می‌خواهیم با جاده‌هایی این چهار شهر را به‌ هم مرتبط کنیم به‌گونه‌ای که از طریق این شبکه‌ی جاده‌ای از هر شهر به هر شهر بتوان مسافرت کرد. شبکه‌ای را پیدا کنید که در آن مجموع طول جاده‌ها کمینه شود.

پاسخ پرسش ماه ۹:
پاسخ درست در شکل زیر رسم شده است.

در هر یک از دو نقطه‌ی میانی، سه زاویه‌ی یکسان ۱۲۰ درجه تشکیل می‌شود. نکته‌ی جالب این در مورد این پرسش این است که پاسخ آن را می‌توان به کمک حباب صابون هم به دست آورد (شکل زیر)

مسأله‌ی کم‌ترین طول به مسأله‌ی کم‌ترین سطح لایه‌ی حباب صابون تبدیل می‌شود که خود متناظر است با کم‌ترین انرژی سطحی.



خبرنشست این جلسه:

خبر اول:
حركت براوني نوعي حركت كاتوره اي ذرات يك سيال است كه مثلا باعث پخش جوهر در آب مي شود. تاكنون تصور مي شد كه اين حركت نوفه ي سفيد است به اين معنا كه حركت اجزاء سيال در هر لحظه تصادفي و مستقل از رفتار گذشته ي آن ها باشد. اخيرا دانشمندان با مطالعه حرکت های براونی به این نتیجه رسیده اند که نوفه در مورد این حرکت ها رنگی است. به اين معنا كه اگر چگالی ذرات به چگالي شاره ي اطرافش نزدیک باشد، آنگاه حرکت براوني كاملا تصادفي نيست و رفتار سيال در هر لحظه به نحوي تابع رفتار قبلي آن است و اين موضوع موجب کمک به حرکت ذرات می شود.

خبر دوم:
در مقاله جدیدی در مجله نانولترز، محققان با آزمایش بر روی نمونه هاي جدیدِ "نقاط کوانتومی"، به ترکیبی دست یافته اند که به هنگام تولید زوج الکترون-حفره در پدیده فوتوولتاییک با فوتون های پر انرژی، به جای تک-زوج، زوج های متعددی به صورت اکسیتون تولید می کنند. اكسيتون يك مد جمعی متشکل از یک زوج الکترون-حفره ي مقید است. این امكان، به ساخت سلول های خورشیدی با بهره وری بالاتر کمک شایانی خواهد کرد.

خبر سوم:
جایزه نوبل سال 2011 بابت کشف انبساط شتابدار جهان به سه دانشمند اعطا شده است. آنها با روش هاي رصدي كارآمدي دريافتند كه آهنگ انبساط جهان در حال افزايش است.



کارگاه این جلسه:

وسایل لازم:
۱- قوطی کبریت ۱ عدد
۲- چوب کبریت ۴ عدد
سوال:‌
ابتدا یک قوطی کبریت را به طور نیم‌باز روی سطح یک میز قرار دهید و دو تا از چوب‌ کبریت ها را به شکلی داخل جعبه قوطی قرار دهید که هنگامی که قوطی را می‌بندید فقط قسمت ناچیزی از چوب کبریت داخل جعبه‌ی قوطی باشد (دقت کنید که باید سر جیوه اندود کبریت‌ها بیرون باشد). سپس دو سر بیرونی را در تماس باهم طوری قرار دهید که این دو چوب کبریت و لبه‌ی بالایی جعبه‌ی قوطی کبریت یک مثلث متساوی‌الساقین را تشکیل دهند. اکنون چوب کبریت سوم باید طوری روی میز قرار بگیرد که سر جیوه اندود آن در تماس با دو سر جیوه‌اندود چوب‌های قبلی (راس مثلث قبلی) قرار بگیرد. دقت کنید که چوب سوم تا حد ممکن نباید روی دو چوب قبلی باشد و فقط باید مماس با آنها قرار بگیرد. اکنون به کمک چوب چهارم در محل هم‌رسی سه چوب قبلی شعله‌ای را روشن کنید. خواهید دید که انتهای آزاد چوب سوم به آرامی از سطح میز جدا می‌شود و به طرف بالا حرکت می‌کند. این پدیده را چگونه توضیح می‌دهید؟

پاسخ:
با ایجاد شعله در محل هم‌رسی چوب‌ها به همدیگر جوش جیوه می‌خورند و یک تکیه‌گاه برای چوب سوم ایجاد می‌شود. از آنجایی که شعله همواره به طرف بالا حرکت می‌کند رویه‌ی بالایی چوب کبریت بیشتر از رویه‌ی پایینی آن شعله‌ور می‌شود و در نتیجه طول رویه‌ی بالایی کوتاهتر از رویه‌ی پایینی می‌شود که این ناهمسان بودن تغییر طولی باعث ایجاد تنش و در نهایت یک نیروی روبه بالا می‌شود.
با استفاده از همین سازوکار می‌توانیم با اتصال دو آلیاژ با ضرایب طولی متفاوت یک سوییچ الکتریکی طراحی کنیم.

شما می‌توانید پاسخ پرسشهای مطرح شده در هریک از جلسات باشگاه فیزیک اصفهان را به نشانی پست الکترونیکی بفرستید. لطفاً در عنوان نامه خود به شماره جلسه باشگاه اشاره کنید.

مشاهده گزارش جلسه     
فهرست جلسات | باشگاه فیزیک اصفهان
پوستر این جلسه   (راهنمای چاپ)



حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Webmaster : Ali Meschian : www.irandg.com

www.irandg.com