بر اساس رابطه دوبروی به ذرات مادی هم مشخصه‌های موجی و هم مشخصه‌های ذره‌ای نسبت داده می‌شود و این انتساب نوعی دوگانگی بوجود می‌آورد که اصل مکملی برای از بین بردن آن ، قرارداد می‌کند که همواره در هر پدیده خاص فقط یک دیدگاه را می‌توان بکار برد.

نگاه‌ اجمالی

بر اساس رابطه دوبروی به ذرات مادی هم مشخصه‌های موجی و هم مشخصه‌های ذره‌ای نسبت داده می‌شود. در نگاه ‌اول این بیان نوعی نگرانی ایجاد می‌کند، چون این بیان نوعی دوگانگی ایجاد می‌کند. اصل مکملی برای از بین بردن این دوگانگی ، قرارداد می‌کند که همواره در هر پدیده خاص فقط یک دیدگاه را می‌توان بکار برد. بنابراین اعمال هر دو دیدگاه موجی و ذره‌ای به صورت هم‌زمان ممنوع است.

موارد روشن اصل مکملی

در فیزیک مفاهیم موج و ذره دو مفهوم اساسی هستند، زیرا این دو نمایشگر تنها دو مد ممکن انتقال انرژی هستند. وقتی انرژی منتقل می‌شود، همواره می‌توان انتشار آن را به کمک امواج یا ذرات توصیف کرد. در توصیف انتقال انرژی معمولی (بزرگ مقیاس) در فیزیک کلاسیک ، همواره می‌توان یکی از این دو توصیف را بکار برد.
به عنوان مثال ، یک آشفتگی که در سطح آب استخر حرکت می‌کند، یک پدیده موجی است و پرتاب توپ بیسبال ، انتقال انرژی توسط یک ذره را توصیف می‌کند. در اینگونه موارد که در آنها آشفتگی در حال حرکت را به دو صورت مستقیم مشاهده می‌کنیم، راجع به ‌اینکه کدام توصیف را باید بکار برد، هرگز تردیدی وجود ندارد.

چند مثال ساده ‌از کاربرد اصل مکملی

انتشار صوت از یک محیط کشسان را می‌توان به صورت یک آشفتگی موجی درک کرد، اما آن طور که ‌امواج آب قابل مشاهده هستند، امواج صوتی را نمی‌بینیم. با این وجود، توصیف موجی را با اطمینان خاطر در مورد انتشار صوت بکار می‌بریم، زیرا تا آنجا که به تعبیر پراش و تداخل مربوط می‌شود، روی هم رفته ، این پدیده با پدیده مربوط به ‌امواج آب مشابه‌ است. بنابراین گفته می‌شود که ‌انتشار صوت جنبه‌های صوتی را نشان می‌دهد. به بیان دیگر ، منظور این است که ‌انتشار صوت را با یک مدل موجی می‌توان تشریح کرد، چون مدل موجی با تمام مشاهدات تجربی درباره صوت توافق دارد.
یک نمونه ‌از رفتار ذره‌ای در نظریه جنبشی گازها ظاهر می‌شود . هرگز به صورت مستقیم نمی‌توانیم مولکول‌های یک گاز را مشاهده کنیم، ولی کاملا مطمئن هستیم که رفتار مولکول‌ها نسبتا همانند رفتار اجسام کروی سخت و کوچک است، زیرا آزمایشهای گوناگونی صحت این مطلب را تایید می‌کند. منظور این است که یک مدل ذره‌ای تنها وسیله مناسب برای بیان رفتار مولکول‌هاست. بنابراین ، وقتی پدیده‌هایی را توضیح می‌دهیم که تا حدی از تجربه عادی ما به دور هستند، باز هم یکی از دو مد توصیف را بکار می‌بریم، زیرا همواره یکی از آنها در توضیح حقایق تجربی موفق است.

ارتباط توصیف موجی و ذره‌ای

توصیف‌های موجی و ذره‌ای متقابلا ناسازگار و متناقض هستند. هرگاه بخواهیم فرکانس یا طول موج یک موج را با دقت بینهایت معلوم کنیم، در اینصورت آن موج باید دارای گسترش بینهایت در فضا باشد. برعکس ، چنانچه موج در ناحیه محدودی از فضا محبوس باشد، بطوری که ‌انرژی آن در هر زمان به ناحیه محدودی نسبت داده شود، در آن صورت به‌واسطه ‌این موضعی بودن ، به ذره شباهت دارد، ولی نمی‌توان آن را با یک تک فرکانس یا طول موج مشخص کرد.
در عوض باید تعداد زیادی از امواج سینوسی ایده‌آل را که هر کدام دارای فرکانس و طول موج مشخص هستند، بر هم نهاد، تا آشفتگی موجی حاصل شود. بنابراین ، یک موج ایده‌آل (موجی که طول موج و فرکانس آن کاملا معلوم است) روی هم رفته با یک ذره ‌ایده‌آل (ذره‌ای که هیچ گسترشی در فضا ندارد) ناسازگار است.
احتمال وجود توصیف‌های دیگر در مورد انتقال انرژی
هر پدیده ‌انتقال انرژی ، خواه ‌از مشاهده مستقیم یا تجربه ما دور باشد یا نباشد، باید بر حسب امواج یا ذرات بیان شود. هرگاه بخواهیم که ‌این پدیده را مجسم کنیم و یا هرگاه بخواهیم که نوعی تصویر از آنچه در برهمکنش‌هایی که مشاهده مستقیم و بدون واسطه‌ آنها غیرقابل‌حصول است، داشته باشیم، آن تصور باید برحسب رفتار موجی و یا برحسب رفتار ذره‌ای باشد. هیچ شق دیگری موجود نیست. به دلیل وجود تناقض متقابل بین مشخصه‌های موجی ، نمی‌توان توصیف ذره‌ای و توصیف موجی را بطور همزمان بکار برد. می‌توانیم و باید یکی از این دو توصیف را بکار بریم، ولی هرگز نمی‌توانیم به صورت همزمان از هر دو استفاده کنیم.

اصل کمکی در مورد تابش الکترو مغناطیسی

تابش الکترو مغناطیسی هم جنبه‌های موجی و هم جنبه‌های ذره‌ای را نشان می‌دهد، اما نه در یک آزمایش. موردی که تداخل یا پراش را نشان می‌دهد، مستلزم تعبیر موجی است و هم‌زمان نمی‌توان از تعبیر ذره‌ای استفاده نمود. آزمایشی که برهمکنش فوتون و الکترون (مانند فتوالکتریک) را نشان می‌دهد، مستلزم تعبیر ذره‌ای است و همزمان نمی‌توان از تعبیر موجی استفاده کرد. جنبه‌های موجی و ذره‌ای ، خصوصیات ذاتی تابش الکترومغناطیسی هستند و باید هر دو جنبه را بپذیریم. بر اساس مکملی که توسط بوهر ، پیشنهاد شد، جنبه‌های موجی و ذره‌ای مکمل یکدیگرند.
در هر آزمایش ، برای تعبیر رفتار تابش الکترومغناطیسی ، برحسب یک تصویر مرئی و با معنی ، باید یا توصیف ذره‌ای یا توصیف موجی را انتخاب کنیم. جنبه‌های موجی و ذره‌ای مکمل هستند، زیرا تا زمانی که ‌این دو جنبه هر دو معلوم نباشند، دانش ما درباره خصوصیات تابش الکترومغناطیسی ناقص است. اما گزینش یک توصیف ، که طبیعت آزمایش آن را ایجاب می‌کند، از گزینش همزمان توصیف دیگر جلوگیری می‌کند. درست همان طوری که نظریه نسبیت مشخص می‌کند که تصورات عادی ما از فضا - زمان و جرم در پدیده‌هایی با سرعت زیاد کاربرد ندارند. نظریه کوانتومی ‌نیز ، از طریق دوگانگی موجی - ذره‌ای ، نشان می‌دهد که برای توصیف پدیده‌های زیرمیکروسکوپیک مفاهیم ساده معمولی کفایت نمی‌کنند.
منبع : www.academist.ir

نگاه اجمالی

کسی که از مباحث علم فیزیک اطلاع داشته باشد، می‌داند که موضوع ارتعاش و موج در اغلب مباحث فیزیک و مکانیک یا بطور مستقیم وارد است یا وسیله و ابزاری برای استدلال و فهم موضوعات دیگر است. اگر گفته شود که: بدون اطلاع از خواص ارتعاشات تحصیل علم فیزیک و مکانیک کلاسیک غیر ممکن است شاید سخنی به اغراق گفته نشده است. اما موضوع ارتعاشات و فیزیک امواج مخصوص نور و صوت اهمیت اساسی دارند، زیرا در حقیقت موضوع قسمتهای عمده و مختلف این دو علم جستجو در خواص ارتعاش و موج چیز دیگری نیستند.

تاریخچه

زندگی پر از صداست و ما همیشه طالب شنیدن صداهای خوش و حیاتی هستیم و از صداهای نامطبوع و خطرناک گریزانیم. بطور کلی باید گفت که هر چه پیش می‌رویم، بشر نسبت به حس شنوایی بیشتر توجه پیدا می‌کند. پیشرفت روز افزون صنایع صوت از قبیل: تلفن ، رادیو ، فونوگراف ، ضبط صوت روی فیلم و تهیه فیلمهای صدا دار و غیره خود می‌تواند بر این موضوع دلیلی مسلم باشد. از نظر اهمیتی که آکوستیک یا علم صدا دارا می‌باشد می‌توان انتظار داشت که این موضوع در تاریخ علوم فیزیک جزء مطالب اساسی به شمار رفته باشد، در صورتی که چنین چیزی نیست، زیرا در قبال تاریخ سایر علوم ، تاریخ آکوستیک قسمت از قلم افتاده و مهجوری بیش نیست. یکی از دلایل این مهجوریت تاریخی این است که نظریه اساسی اصلی راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهای بسیار قدیم در تحولات فکر بشری پیدا شده و اسلوب این فکر همان است که امروزه مورد قبول ماست. قسمتهای عمده علم آکوستیک عبارتند از:

تولید صوت

وقتی که به یک جسم جامد ضربه وارد می‌سازیم، تولید صدا می‌کند. تحت بعضی از شرایط صدای حاصل ، بگوش انسان خوش آیند و مطبوع است و این در واقع اساس پیدایش علم موسیقی است که سالیان دراز قبل از تاریخ ضبط صوت ، موجود بوده است، اما موسیقی ، قرنها قبل از نظر علمی مورد تحقیق قرار گرفته ، جزء صنایع ظریفه محسوب می‌گردید. این مطلب مورد قبول عموم است که اولین فیلسوف یونانی که مبنای موسیقی را برسی نموده است فیثاغورث می‌باشد که 6 قرن قبل از میلاد زندگی می‌کرده است.

انتشار صوت

از مشاهداتی که در قدیم الایام شد و بدست ما رسیده ، معلوم می‌شود که صوت بوسیله آزمایشهای مربوط به هوا از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می‌گردد. در حقیقت ارسطو اصرار داشت که حرکت آزمایشهای مربوط به هوا در نقل و انتقالات صوت موثر است، ولی این موضوع مانند سایر مطالبی که در فیزیک بیان نموده است همراه با ابهام است. چون در موقع انتقال صوت ، آزمایشهای مربوط به هوا حرکتی نمی‌کند، بنابراین جای تعجب نیست که بگوییم که فلاسفه دیگر معاصر ارسطو این عقیده او را تکذیب نمودند.

به همین ترتیب در زمان گالیله ، یک فیلسوف فرانسوی گاساندی (Gassandi) ، انتشار صوت را جریانی از اجزا کوچک غیر مرئی بسیار ریز می‌دانست که از جسم صدا دار برخاسته و پس از عبور از آزمایشهای مربوط به هوا به گوش ما رسیده و آنرا متأثر می‌سازد. اولین کسی که تجربه زنگ زیر سرپوش خالی از آزمایشهای مربوط به هوا را امتحان کرد، آتانازیرس کیرثر (Jesuit Athanasuis Kircher) می‌باشد.

از ابتدای تاریخ آکوستیک تا به امروز ، تنها گیرنده صوتی مفید و جالب توجهی که دائما بکار رفته عبارت از گوش انسان می‌باشد. از اینرو قسمت عمده موضوع اخذ صوت به مطالعه و بررسی خواص آکوستیکی این عضو انحصار یافته است. جالب توجه این است که تا بحال یک نظریه کامل و قابل قبولی راجع به کیفیت شنوایی پیدا نشده است و موضوع شنوایی انسان یکی از مسایل پیچیده و گیج کننده علم جدید پیسکو فیزیک (Psycho Physics) می‌باشد.

ارتباط صوت و ارتعاش

تجربیات روزانه نشان می‌دهد که احساس شنیدن وقتی برای ما پیدا می‌شود که شی که در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آید. مثلا اگر پهلوی ما جامی فلزی قرار داشته باشد، چنانچه با یک قطعه فلز به بدنه جام بزنیم صدایی از آن به گوش می‌رسد و اگر با دقت به آن نگاه کنیم ملاحظه می‌گردد که در حین صدا دادن لبه جام غیر واضح می‌باشد و این علامت ارتعاش سریع است. اگر در این هنگام پاندول سبک وزن ساده‌ای را به بدنه جام نزدیک کنیم ضربه‌های پشت سر هم بدنه جام را روی پاندول که دلیل ارتعاش آن است بخوبی مشاهده می‌کنیم. اما بعضی اوقات ارتعاش به اندازه‌ای سریع است که با چشم دیده نمی‌شود و باید با وسایل مختلف از قبیل وسیله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.
آیا فقط آزمایشهای مربوط به هوا وسیله انتقال صوت است؟
علاوه بر آزمایشهای مربوط به هوا جامدات و مایعات نیز برای صوت ناقل خوبی هستند. هر کس می‌داند که با گذاشتن گوش خود به زمین می‌تواند حرکت عابرین پیاده و چهارپایان را از مسافت نسبتا زیادی بشنود. همچنین اگر گوش خود را به ریل راه ‌آهن بچسبانیم حرکت قطار را ممکن است از چندین کیلومتر بشنویم. خاصیت انتقال صوت در جامدات و مایعات قویتر از خاصیت مزبور در گازها می‌باشد.

اغلب دیده‌ایم که با وجودی که پهلوی ریل راه ‌آهن ایستاده‌ایم ، صدای حرکت قطاری را که دور از ما واقع شده است نمی‌شنویم و اگر بخواهیم صدای حرکت قطار مزبور را بشنویم یا باید گوش خود را به ریل بچسبانیم و یا اینکه یک سر میله چوبی و یا فلزی را به ریل چسبانده و سر دیگر را روی گوش خود بگذاریم، طوریکه در هر دو حالت استخوان خارجی گوش به ارتعاش در آید. به همین دلیل است که دیاپازون را روی جعبه مخصوص قرار می‌دهند تا صدایش قوی شود.
منبع : www.roshd.ir - رشد

تاریخچه نظریه

این نظریه را دیراک ، ورنر هایزنبرگ ، پاسکوال جوردن و ولفانگ پاولی در اواخر دهه 1920 فرمول بندی و فریمن دایسون ، ریچارد فاینمن و جولیان شوینگر و سین - ایتیروتوموئاگا در اویل دهه 1950 آن را تکمیل کردند. گر چه آنها بطور مستقل از یکدیگر درباره این مسئله به پژوهش پرداخته بودند. گسترش الکترودینامیک کوانتومی را می‌توان نتیجه چشمگیر کنش متقابل بین نظریه و تجربه به شمار آورد. بخشی از این تحول ، به برکت فن آوری میکرو موجها بود که در آن وقع تازه پدید آمده بود و امکان اندازه گیری بسیار بسیار دقیق طیف هیدروژن و گشتاور مغناطیسی الکترون را توسط بولی کارپ کوش و هنری فراهم شد.

نتایج آزمایشها ، که هر دو در سال 1947 منتشر شده پیشرفتهای نظری سریعی را پدید آورد. این پیشرفتها نیز به نوبه خود سبب شد که پژوهشگران تجربی روشهای جدیدی را برای اندازه گیری باز هم دقیقتر ابداع کنند. در حال حاضر ، با آنکه هنوز امکان بهبود روش وجود دارد، نظریه و تجربه در گسترش بسیار وسیعی از انرژیها با دقت چشمگیری باهم سازگاری دارند.

زمینه الکترودینامیک کوانتومی

در آغاز قرن نوزدهم دو نظریه متفاوت برای نور وجود داشت: نظریه ذره‌ای و نظریه موجی. نظریه ذره‌ای پس از به نمایش در آمدن اثرات تداخلی ، در سالهای اولیه قرن نوزدهم ، محبوبیت خود را از دست داده ، در سالهای آخر قرن نوزدهم ، این نظریه تقریبا بطور کامل به کنار گذاشته شده زیرا جیمز کلارک ماکسول نشان داد که تمام پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و اپتیکی را می‌توان از چهار معادله (به نام معادلات ماکسول) استخراج کرد و این معادلات امواجی الکترومغناطیسی را پیش بینی می‌کنند که با سرعت 2.9979X108 m/s جابجا می‌شوند. چون این مقدار نزدیک سرعت نور بود که قبلا اندازه گیری شده بود.

ماکسول این فرضیه را پیش کشید که نور هم خود موجی الکترومغناطیسی است و در اوایل قرن بیستم نظریه موجی الکترومغناطیسی برای نور کاملا پذیرفته شد. اولین نشانه‌هایی که حاکی از آن بودند که نظریه موجی به تنهایی نمی‌تواند رفتار نور را توضیح دهد، در سه آزمایش دیده شدند: تابش جسم سیاه ، اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون. با این آزمایشها در مجموع مؤید این فرضیه بودند که نور از ذراتی ساخته شده است که امروزه فوتون می‌نامیم. که این مرحله گرچه خواص فوتونها فقط از این آزمایش استنتاج شده بودند، موفقیتهای مدل فوتون فیزیکدانان را تشویق کرد تا به جست و جوی نظریه بنیادی بپردازند که با استفاده از آن بتوان فوتونها و خواص آن را استخراج کرد.
مبانی نظریه QED
اساس نظریه کوانتوومی (یا فوتونی) نور ، یعنی QED ، را دیراک ، هایزنبرگ ، پاولی ، انریکو فرمی و جردن در دوره زمانی 1926 تا 1940 پی‌ریزی کردند. آنچه که از این معادلات حاصل شد، نظریه‌ای است که نقطه آغازش بررسی کلاسیکی میدانهای الکترومغناطیسی بر اساس معادلات ماکسول و رهیافت هامیلتون در تعیین این معادلات حرکت به کمک تابعی است که چگالی انرژی را در هر نقطه از فضا به صورت چگالی هامیلتونی مشخص می‌کند. کمیت:

Hfree = (E2 + B2)/8П

کل انرژی مربوط به میدان الکترومغناطیسی را وقتی که بار و جریان وجود ندارد. در هر واحد حجم (در موقعیتن مکانی r نشان می‌دهد. Hfree کل انرژی مربوط به میدان الکترومغناطیسی آزاد است E و B عبارت از بردارهای میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در نقطه (r,t) در این صورت ، همانند روش ماکسول که در آن میدانهای E و B بر حسب پتانسیلهای الکترومغناطیسی A و φ بیان می‌شوند. در این فرمول بندی هامیلتونی ، برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با چگالیهای جریان و بار الکتریی j و p بوسیله اثرهای برهمکنش (HI(ρφ - s , A/C نشان داده می‌شود. هنگامی که میدان الکترومغناطیسی آزاد کوانتیده شد، قدم بعدی آن است که بر همکنش را با ذرات باردار در نظر بگیریم. در این مرحله چگالی هامیلتونی H = HI + He1 + Hfree می‌باشد.
بینش جدید درباره طبیعت
هر نظریه مهم جدیدی ، به وجوهی از طبیعت را که قبلا ناشناخته مانده بود توضیح می‌دهد، مثلا نسبیت خاص (علاوه بر موضوعهای دیگر) موضوع تبدیل ماده به انرژی و انرژی به ماده را ازطریق معادله E = δmc2 مطرح کرد. و معادله دیراک برای الکترون نسبیتی منجر به پیش بینی پاد ذره‌ها شد. شاید ویژیگی جدید و اصلی نظریه QED شناسایی فوتون و نحوه دخالت آن در برهمکنش الکترومغناطیسی به عنوان میانجی نیروی الکترومغناطیسی را به صورت نیروی نیوتنی در نظر می‌گرفتند که در فاصله بین ذره‌های باردار عمل می‌کرد. پس از آن ، در نظریه ماکسول میدان الکتریکی و مغناطیسی را بین صورت در نظر می‌گیرند که در هر نقطه‌ای از فضا وجود دارند و نیروی وارد بر ذره باردار را می‌توان به میدان الکترومغناطیسی موجود در نقطه‌ای که ذره اشغال کرده است، نسبت داد.

نظریه QED در برهمکنش الکترومغناطیسی

در نظریه QED ، برهمکنش الکترومغناطیسی را ناشی از مبادله فوتون بین ذرات باردار در نظر می‌گیرند، در این مبادله فوتون جانشین میدان الکترومغناطیسی ماکسول به عنوان سرچشمه برهمکنش الکترومغناطیسی است و این تصویر که برهمکنش بر آمده از معادله ذرات میانجی است بطور موفقیت آمیزی گسترش داده شده تا برهمکنشهای ضعیف و قوی را نیز توصیف کند. دیدگاه امروزی در مورد چگونگی وقوع این برهمکنشها بر همین اساس استوار است.

نظریه QED در دو گانگی موجی و ذره نور

نظریه QED همچنین دو گانگی موج - ذره‌ای نور را به این واقعیت را که نور در بعضی از آزمایشها مانند موج رفتار می‌کند و از بعضی از آزمایشهای دیگر مانند ذره ، برطرف می‌کند. از آنجا که امروزه همه آزمایشها بر اساس مبادله فوتون توصیف می‌شوند، به نظر می‌رسد که این ساماندهی و وقوع مشکل از طریق نظریه ذرات جامعتری حاصل شده است. با این همه ، فوتون QED ذره‌ای به مفهوم متعارف کلاسیکی نیست. مثلا ، این ذره دارای مسیر فضا زمانی دقیق نیست به چیزی نیست که گستردگی فضایی و جرم (سکون) غیر صفر داشته باشد، با هیچ سرعتی جز سرعت نور حرکت نمی‌کند، هر دو فوتونی که انرژی ، تکانه و قطبش یکسان داشته باشند تمایز ناپذیرند. اساسا هر فوتونی را فقط می‌توان واحدی از میدان الکترومغناطیسی دانست که انرژی ، تکانه و قطبش معینی دارد.

نظریه QED در خلاء

نظریه QED دیدگاه ما را از خلاء بر آن بطور کلاسیکی فقط به صورت حالت تهی در نظر گرفته می‌شود تغییر می‌دهد. اگر چه در حالت خلاء مقادیر انتظاری E2 و B2 غیر صفرند. این بدان معنی است که وقوع افت و خیر در خلاء امکان پذیر است. و در واقع ، همانطور که افت و خیزهای خلاء بطور تجربی به این معنی تأیید شده‌اند که این افت و خیز نادر در اثرات مشاهده شده در آزمایشگاه سهم در خور توجهی دارند. به علاوه ، در حضور میدان الکترومغناطیسی (کلاسیکی) خارجی این افت و خیزها منجر به تولید زوجهای ذره - پاد ذره می‌شوند که مانند اجزای محیط دی الکتریکی قطبش پذیرند. این اثر که قطبش پذیری خلاء نام دارد، بطور تجربی مورد تأیید قرار گرفته است. به این ترتیب ، مفاهیمی که از نور خلاء در ذهن ما بوده‌اند. هر دو با ظهور QED بطور حاشیه‌ای تغییر کرده‌اند.

آزمون تجربی QED
گشتاورهای مغناطیسی

الکترونها و پوزیترونها ، پروتونها ، موئونها و مانند آنها جملگی دارای خواص ذاتی به صورت جرم ، بار الکتریکی و اسپین هستند. اگر چه مفهوم اسپین را به اقتضای ضرورت به نظریه کوانتومی تا نسبیتی افزوده بودند. دیراک نشان داد که این مفهوم را می‌توان مستقیما از نظریه کوانتومی سازگار با نسبیت خاص بدست آمد. علاوه بر آن نظریه دیراک پیش بینی کرد که اسپین S الکترون با گشتاور مغناطیسی آن µ به صورت زیر ارتباط پیدا می‌کند.

µ = (e/2mc)(L+ gs

که در آن m جرم الکترون ، L اندازه حرکت زاویه‌ای مداری آن و ثابت g (که نسبت ژیرو مغناطیسی الکترون نامیده می‌شود) دقیقا برابر 2 است. اما این مقدار µ وقتی حاصل می‌شود که الکترون را به صورت میدان کوانتومی و میدان مغناطیسی را به صورت میدان کلاسیکی در نظر بگیریم. در سال 1947 کوش و تولی به شواهدی تجربی دست یافتند که نشان می‌داد g در واقع اندکی از دو بزرگتر است. هانس بته ، شوینگر ، فاینمن و دیگران برای تعیین دلیل نظری این اختلاف ، گشتاور مغناطیسی بی‌هنجار الکترون نامیده می‌شود.

از میدان مغناطیسی کوانتیده و چگالی هامیلتونی H که در بالا بحث قرار گرفت استفاده کردند. آنها نشان دادند که QED ضریب g را چنان پیش بینی می‌کند که اندکی از دو بیشتر است. و مقدار دقیق عددی آن بستگی به مقدار جملات منظور شده از سری اختلال لاو به در حال حاضر بهترین مقدار نظری g که با همکاری چندین گروه حاصل شده است. تا جملات

مرتبه α4 دقت دارد ضریب چنین است:

شواری نظریه QED

دشواری اصلی نظریه QED در آن است که جملات مرتبه بالاتر در سری اختلال را محاسبه می‌کنیم بعضی از انتگرالهای بدست آمده واگرا هستند (یعنی بینهایت می‌شوند) ولی این بینهایتها را می‌توان (تمام مراتب مربوط به نظریه اختلال) با تعریف مجدد پارامترهای بار و جرم موجود در نظریه ، منزوی و حذف کرد. علی الاصول حتی اگر بینهایتها هم پدید نمی‌آمدند، بخاطر نحوه تقسیم چگالی هامیلتونی H در رهیافت اختلال ضرورت داشت که پارامترهای بار و جرم را بهنجار کنیم.

شکل دیگر نظریه QED این است که تا کنون هیچ کس نتوانسته است نشان دهد که سری اختلالی همگرا می‌شود، یا اگر هم همگرا شوند به سمت حد صحیحی همگرا می‌شود.
نتیجه گیری
بسیاری از فیزیکدانان نظریه الکترودینامیک کوانتمی QED به علت سازگاری بسیار درخشان آن با نتایج تجربی یک از موفقترین نظریه‌های فیزیک تلقی می‌کنند، گر چه هنوز هم دشواریهایی در این نظریه دیده می‌شود. اغلب فیزیکدانان آنرا به عنوان نظریه‌ای که از لحاظ اصولی درست است می‌پذیرند. به علاوه بسیاری از ویژگیهای QED با موفقیتهای چشمگیری در نظریه‌های جدید مربوط به برهمکنشهای قوی و ضعیف و الکترولیت تلفیق شده است. بدین ترتیب راهکارها و دیدگاههای اساسی آن تقویت و بعضی مشکلات موجود در تعریفهای نظری لنزی QED بر طرف می‌شود. ولی معضلات موجود در نظریه ترکیبی همچنان پا برجاست.
 

منبع : www.roshd.ir - رشد

معمولاً وقتی از شدت درجه ریشتر - Richter- صحبت می شود، تمام اطلاعات مربوط به شدت یک زلزله ارائه می شود. زلزله ای که در تابستان سال ۱۹۹۸ قسمتی ازافغانستان را که در ۲۸ فوریه همان سال به واسطه زمین لرزه ای دیگر ویران شده بود،ویران کرد، طبق گزارشها شدتی معادل ۱/۷ درجه ریشتر داشت که از جمله زمین لرزه های مهیب به حساب می آید.
شدت زلزله در واحد ریشتر، که برگرفته از اسم زلزله نگار امریکایی، چارلزفرانسیس ریشتر (Charles Francis Richter)، می باشد، یک جدول شدت لگاریتمی شناخته شده بین المللی است. تک تک این اطلاعات با یک زلزله سنج اندازه گیری می شود.ریشتر در سال ۱۹۳۵، زمانی که او کار درجه بندی خود را تکمیل کردMagnitude را که به اختصار (M) می نامند و برگرفته از کلمه لاتینMagnitudo به معنای اندازه و مقدار است، به عنوان مقیاس اندازه گیری زلزله معرفی کرد. درجه بندی ریشتر با M۱ شروع می شود که این مقدار برای لرزشهای قابل حس زمین است. هر نقطه و مکانی روی این درجه بندی، به معنی شدت زمین لرزه به میزان ده برابر است. M۸ نشان دهنده زمین لرزه های بسیار شدید است. ریشتر حد و مرزی را برای مقادیر M۸ در نظر نگرفته است.

مقیاس های درجه بندی ریشتر

شدت ۲-۱ ریشتر: فقط به واسطه ابزار و تجهیزات قابل تشخیص است.
شدت ۳ ریشتر: در نزدیکی محل زلزله به سختی قابل احساس است.
شدت ۵-۴ ریشتر: تا شعاع ۳۰ کیلومتری از مرکز زلزله قابل حس بوده و همراه با
خرابی های مختصری است.
شدت ۶ ریشتر: زمین لرزه ای قوی است که تلفات جانی در بر دارد و خسارتهای
سنگینی را در مناطق پر سکنه و جمعیت بار می آورد.
شدت ۷ ریشتر: زلزله ای با قدرت بسیار بالاست که می تواند منجر به بروز فاجعه شود.
شدت ۸ ریشتر: عظیم ترین و مخوف ترین نوع زلزله است. تاکنون شدید ترین
زلزله ای که ثبت شده ، شدتی معادل ۶/۸ ریشتر داشته است.

مقدار Moment

مقیاس ریشتر، زمین لرزه های بسیار شدید یعنی حدوداً از ۸ ریشتر به بالا را به سختی اندازه گیری می کند. به همین خاطر در سال گذشته زلزله نگاران آمریکایی مقیاس اندازه گیری Moment را برگزیده اند. در این مقیاس به جای انرژی آزاد شده، طول شکستگی بر روی پوسته زمین محاسبه می شود. در اینجا Moment یک مقیاس مکانیکی برای حرکتهای (تکان های ) بدنی به عنوان پیامد تأثیر نیروست. مقیاسMoment مانند مقدار ریشتر بوسیله زلزله سنج مشخص می شود. دستگاه لزله سنج همه انواع امواج را که در مدت زلزله بروز می کنند، مورد توجه قرار می دهد.
زمین لرزه های خفیف حداکثر چند صد متر شکاف روی پوسته زمین ایجاد می کنند.
در زمین لرزه های با شدت بالا این شکاف می توانند بالغ بر چند صد کیلومتر شود.
در طول و امتداد چنین شکستگی هایی، امواج زلزله به صورت بی قاعده و قانون سترش پیدا می کنند. زلزله کلمبیا در ۲۵ ژانویه ۱۹۹۹ طبق حـــدسیات، شکــــافی ــــه طول ۱۰ کیـــــلومتر ایجادکرد. مقیاس Moment در این زلزله ۰/۶ بود. دانشمندان رای زلزله ای در ماه مه ۱۹۶۰ در شیلی، شدیدترین زلزله راساس مقیاس Moment ه مقدار ۵/۹ را داشت، ثبت کردند.

منبع : www.academist.ir
مقیاس Mercalli

در این تقسیم بندی زمین لرزه مانند مقیاس ریشتر بر اساس شدت آن اندازه گیری نمی شود، بلکه براساس تأثیرات قابل حس و قابل دید توصیف می شود. این مقیاس براساس نام محقق ایتالیایی در زمینه آتشفشان،(۱۹۱۴-۱۸۵۰) G. Mercalli، نامگذاری شد. او این مقیاس را با شروع قرن جدید میلادی ارائه کرد، یعنی زمانی که هنوز هیچ گــــونه ابــــزار دقیق اندازه گیری و قانون اندازه گیری بین المللی وجود نداشت. ایـــن مقــــیاس امــــروزه در اروپــــا در قــــالبی تـــغیـــــیر شــکل داده شـــده بـــه عنــــوان مقــــیاس Medvedev-SponheuerKarnik) MSK) متداول و رایج است. بامقیاس MSK شدت یک زلزله برای مکانهای مورد نظر اندازه گیری می شود. این شدتدر ۱۲ درجه تقسیم بندی و برای هر تقسیم بندی توصیفات مفصلی داده می شود. به عنوان مثال سطح یا درجه ششم باعث بروز شکافهایی در دیوار می شود وبا درجه ۷، دودکش ها از روی سقفها به زمین می افتند و در درجه ۸، گوشه های بنا فرومی ریزد. در این نوع درجه بندی، درجه مقیاسهای مکانی مناطق زلزله زده بر روی نقشه ثبت می شوند، سپس نواحی با درجه تخریب یکسان از طریق خطوطی به هم متصل می شوند. این نقشه ها به عنوان مبنایی برای اینکه بیمارستانها یا نیروگاهها کجا ساخته شوند محسوب می شود. همچنین برای کاهش خسارات ناشی از زلزله، این نقشه ها کاربرد ویژه ای دارند.
ارسال شده توسط یکی از کاربران خوب این وب سایت (rahmang ) - شما نیز می توانید مقالات و یا مطالب علمی خود را در اختیار سایر دانشجویان بگذارید برای این منظور ثبت نام کرده و در تالارهای گفتگو آن مطالب را با نام خودتان برای دانشجویان ایرانی ارسال نمایید.