پیشینه تحقیق انرژی نقطه صفر، تاریخچه و مفهوم خلا کوانتومی و ایجاد نیروی کازیمیر  دارای ۲۹ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

پیدایش اثر کازیمیر    ۵
فصل اول: انرژی نقطه صفر، تاریخچه و مفهوم خلا کوانتومی و ایجاد نیروی کازیمیر    ۶
۱-۱   تاریخچه و مفهوم خلاء کوانتومی    ۷
۱-۲   نیروهای وان در والس    ۸
۱-۳   مفهوم نیروی کازیمیر    ۱۰
۱-۴    نیروی کازیمیر    ۱۱
۱-۵   رهیافت های نیروی کازیمیر    ۱۲
۱-۵-۱   رهیافت انرژی نقطه صفر    ۱۳
۱-۵-۲   رهیافت فشار تابشی نقطه صفر    ۱۳
۱-۶      نیروی کازیمیر و شرایط مرزی    ۱۴
۱-۷     درک شهودی مقادیر نیروی کازیمیر    ۱۵
۱-۸     نیروی کازیمیر و هندسه اجسام    ۱۶
۱-۹     اندازه گیری اثر کازیمیر    ۱۶
۱-۱۰     نیروهای کازیمیر و افت و خیزها    ۱۹
۱-۱۰-۱    نیروهای مربوط به افت و خیزهای کوانتومی    ۱۹
۱-۱۰-۲     نیروی کازیمیر مربوط به افت و  خیزهای گرمایی    ۲۰
۱-۱۱      معرفی اثر دینامیک کازیمیر    ۲۱
۱-۱۱-۱    اثر دینامیک کازیمیر و شرایط مرزی    ۲۲
۱-۱۱-۲     اثر دینامیک کازیمیر و شکل سطح مرزها    ۲۲
۱-۱۱-۳     آزمایش هایی در مورد اثر دینامیک کازیمیر    ۲۳
۱-۱۲      مانسته اثر کازیمیر در فیزیک کلاسیک    ۲۳
۱-۱۳    نقش اثر کازیمیر در شاخه های مختلف فیزیک    ۲۴
مراجع:    ۲۶

مراجع:

[۱] Casimir  H. B. G., Proc. K. Ned. Akad. Wet 51, 793 (1948).

[ ۲]  کشاورز ، ع ، بررسی اثر کازیمیر دو تیغه دی الکتریک ، دانشکده علوم پایه ، دانشگاه باهنر کرمان ۱۳۷۶٫

[۳] Roukes M., The Casimir effect:a force from nothing, Phys. Rev. B 63 033402 (2001).

[۶ ]  منتظری ، م ، اثر دینامیک کازیمیر، دانشکده علوم پایه ، دانشگاه زنجان،۱۳۸۴٫

[۷] London F., Physik. Z 63, 245 (1930).

[۸] Vervey E.J.W., Overbeek J.T.G., and van Nes K., J. Phys. andColloid Chem. 51, 631.

[۹] Casimir H. B. G., and Polder D., Phys. Rev. 73, 360 (1948).

[۱۰]  Lambrecht., Reynaud S., Eur. Phys. J. D 8 (2000) 309 .

[۱۱] Israelachvil J. N i., Intermolecular Surface Forces, Academic Press, (1992).

[۱۲]  سرآبادانی ، ج ، اثر دینامیک کازیمیر:پاسخ اپتومکانیکی میدان خلاء کوانتومی، دانشکده علوم پایه ، دانشگاه زنجان،۱۳۸۶٫

[۱۳] Milonni P.W., The Quantum Vacuum: An Introduction to Quantum Electrodynamics, Academic Press, New York, 1994.

[۱۴] Milonni P. W., Cook R. J., and. Goggin M. E, Phys. Rev. A 38, 1621 (1988).

[۱۵] Boyer T. H., Phys. Rev. A 9, 2078 (1974).

[۱۶] Hushwater V., Am. J. Phys. 65, 381 (1997).

[۱۷] Kenneth O., Klich I., Mann A., and Revzen M., Phys. Rev.Lett.91,029102 (2003).

[۱۸] Shao C .G., Zheng D. L., and Luo J., Phys. Rev. A 74, 012103 (2006).

[۱۹] Lambrecht A., Phys. World, September 2002, Page 29.

[۲۰] Stroscio M. A., Phys. Rev. Lett. 56, 2107 (1986).

 پیدایش اثر کازیمیر

از زمان انتشار مقاله معروف کازیمیر[۱] مشخص گردیده است که تغییر در طیف افت و خیزها (چه کوانتومی و چه گرمایی) توسط مرزهای خارجی سبب ایجاد نوعی بر هم کنش می شود. اثر کازیمیر، در ساده ترین حالت، نیروی جاذبه بین دو صفحه صاف رسانای موازی است که منشاء آن تغییر حالت خلاءالکترومغناطیسی توسط مرزها می باشد. اگر بخواهیم در یک عبارت ساده منشاء ایجاد نیروی کازیمیر را شرح دهیم باید بگوییم که: شرایط مرزی،‌ طیف میدان کوانتومی ‌خلاء را تغییر می دهد و این تغییر طیف سبب پیدایش نیروی کازیمیر می شود.

اثر کازیمیر یکی ازنتایج اصلی الکترودینامیک کوانتومی (QED) است. توجیه این نیرو فقط در قالب الکترودینامیک کوانتومی امکان پذیر است و هیچ گونه تفسیر کلاسیکی از آن نمی توان یافت، به عبارت دیگر در حد کلاسیک(۰ħ→) نیروی کازیمیر برابر با صفر می شود[۲].

این اثر شامل نیرویی می شود که نه می توان آن را اثر بار، ‌نه گرانش و نه رد وبدل کردن ذرات بین دو جسم دانست. یک کمیت فیزیکی مهم در بحث نیروی کازیمیر فشار تابش میدان است. در غیر از حالت تشدید،‌ فشار تابش داخل حفره کوچک تر از بیرون است و صفحه ها به طرف یکدیگر جذب می شوند و چون ثابت شده است که در حالت تعادل ، مولفه های جاذبه کمی قوی تر از مولفه های دافعه هستند بنابراین برای دوصفحه تخت کاملا موازی نیروی کازیمیر از نوع جاذبه است.

گر چه این نیرو فقط در فاصله های چند میکرونی قابل اندازه گیری است و مقدارش خیلی کوچک است ولی در فاصله های زیر میکرومتر، ‌قوی ترین نیروی بین دو جسم طبیعی به شمار می رود. هر چند ما در زندگی خود به طور مستقیم با این قبیل فاصله های کوچک سروکار نداریم اما اهمیت این فاصله ها در نانوساختارها و سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) مشخص می شود[۳]. MEMS قابلیت های فراوان کاربردی در علوم مهندسی دارد و یکی از عمده ترین موارد استفاده آن در حال حاضر در سنسورهای فشار کیسه هوای اتومبیل ها است. از آن جا که قطعات MEMS در ابعاد میکرون و زیر میکرون ساخته شده اند، ‌نیروی کازیمیر باعث اتصال عناصر کوچک این قطعات خواهد شد. این اثر را می توان به نوعی از طریق فرضیه انرژی نقطه صفر (Zero Poin Energy) یا انرژی خلاء نیز بیان کرد. انرژی نقطه صفر به کوچک ترین انرژی امکان پذیر در یک سیستم مکانیک کوانتومی گفته می شود واگر بخواهیم رابطه آن را با نیروی کازیمیر بیان کنیم باید بگوییم که : نیروی کازیمیر مشهورترین اثر مکانیکی نوسانات خلاء است.

فصل اول: انرژی نقطه صفر، تاریخچه و مفهوم خلا کوانتومی و ایجاد نیروی کازیمیر

در این فصل به بررسی انرژی نقطه صفر خلاء می پردازیم. در این فصل به تاریخچه و مفهوم خلا کوانتومی، پیدایش نیروهای وان در والس و در نتیجه ایجاد نیروی کازیمیر پرداخته ایم و نشان داده ایم که نیروهای وان در والس را می توان به انرژی نقطه صفر ربط داد.  سپس به مفهوم نیروی کازیمیر با استفاده از تغییر خلاء کوانتومی و نوسانات خلاء و بحث فشار تابش میدان پرداخته ایم و نشان داده ایم که میدان الکترومغناطیسی کوانتومی دارای انرژی نقطه صفر است و منشاء نیروی کازیمیر، انرژی نقطه صفر می باشد.

در بخش پنجم این فصل رهیافت های نیروی کازیمیر که شامل رهیافت انرژی نقطه صفر و رهیافت فشار تابشی نقطه صفر است را مورد بررسی قرار داده و در هر دو رهیافت پس از بررسی اختلاف آنها (چه انرژی و چه فشار تابشی) به نیروی کازیمیر رسیده ایم.

در بخش ششم این فصل وابستگی شدید نیروی کازیمیر به شرایط مرزی را همراه با مطالعاتی که در این زمینه انجام شده است قید کرده ایم. در بخش های بعدی درک شهودی مقادیر کازیمیر را با همراه با چند مورد کاربردی آن و سپس اندازه گیری تجربی آن را که توسط فیزیک دانان تجربی بسیاری انجام شده است

ذکر کرده ایم .در بخش دهم نیروهای کازیمیری که مربوط به دو نوع افت و خیزهای گرمایی و افت و خیزهای کوانتومی می شود را همراه با مطالعات و مقالات مربوط به این مورد توضیح داده ایم.

در بخش بعدی به مبحث مهم اثر دینامیک کازیمیر در سه قسمت  وابستگی اثر دینامیک کازیمیرهمچون اثر ‌استاتیک کازیمیر  به  شرایط مرزی ، وابستگی آن به شکل سطح مرزها و اندازه گیری های تجربی این اثر می پردازیم. در هر سه مورد فوق برای اثر دینامیک کازیمیر محاسبات و آزمایشهای گوناگونی را که انجام شده است را ذکر کرده ایم.

در بخش دوازدهم این فصل مانسته اثر کازیمیر در فیزیک کلاسیک و در بخش پایانی این فصل نقش اثر کازیمیر را در شاخه های مختلف فیزیک از جمله نظریه میدان کوانتومی ، فیزیک ماده چگال ،‌ فیزیک اتمی،‌ فیزیک مولکولی، کیهان شناسی و ریاضی  فیزیک قید می کنیم.

 ۱-۱   تاریخچه و مفهوم خلاء کوانتومی

بررسی های پلانک برای توجیه قوانین تابش جسم سیاه که در سال ۱۸۹۰ آغاز شده بود نهایتاً او را به مفهوم گسستگی انرژی هدایت کرد. مفهوم انرژی نقطه صفر نیز به گونه ای به دنبال آن آمد. در  رابطه بالا U انرژی میانگین یک تابش کننده با بسامد ν است که در تماس با منبع گرمایی به دمای T می باشد. پلانک در سال ۱۹۱۲ دومین نظریه خود را ارائه کرد که در آن صراحتاً جذب انرژی توسط نوسان گر فرایندی کلاسیک بود ولی گسیل تابش به صورت بسته های انرژی و به طور گسسته بود. در این تئوری یک نوسانگر، موقعی می تواند تابش کند که به اندازه hν  انرژی جذب کرده باشد.

پس از آن در سال ۱۹۱۳ اینشتین و استرن با به کار بردن  مفهوم انرژی نقطه صفر توجیه جدیدی برای طیف پلانک ارائه کردند. از نظر تجربی کار مورلیکن در سال ۱۹۲۴ اولین دلیل قاطع بر لزوم وجود انرژی نقطه صفر بود. او با بررسی طیف  و  نشان داد که نتایج تجربی قابل توجیه نیستند، مگر این که برای تراز n ام انرژی ارتعاشی نوسان گر با بسامد زاویه ای ω داشته باشیم:

(۱-۴)  تصحیحات غیر هماهنگ

در سال ۱۹۲۶ بورن، هایزنبرگ و جوردان اولین نظریه کوانتومی میدان الکترومغناطیسی آزاد را ارائه کردند که در آن انرژی نقطه صفر پیش بینی شده بود. پس از آن توجیه اثر لمب، ناهنجاری ممان مغناطیسی الکترون، ظرفیت گرمایی جامدات و … که هر کدام لااقل تا حدودی به میدان خلاء وابسته هستند، مفهوم انرژی نقطه صفر را در فیزیک تثبیت کرد[۶].

۱-۲   نیروهای وان در والس

به منظور توجیه رفتار گازها، در سال ۱۸۷۳ وان در والس معادله حالت زیر را پیشنهاد کرد:

واندروالس ثابت b را به عنوان حجمی که مولکول ها اشغال می کنند تعبیر کرد و ثابت a را به یک نیروی جذبی اتم ها ربط داد. در اولین بررسی، وان در والس پتانسیل بر هم کنشی اتم را به صورت  پیشنهاد کرد که در آن r فاصله دو اتم و A و B دو ثابت هستند.

چندی بعد کیسام برای دو مولکول قطبی با ممان دو قطبی الکتریکی ثابت  که در فاصله r از هم و در تماس با منبع گرمایی به دمای T هستند، انرژی پتانسیل  زیر را به دست آورد:

دبای و دیگران متوجه شدند که در بسیاری از گازهایی که مولکول های غیرقطبی دارند ثابت واندر والس مخالف صفر است. هم چنین دبای به این نکته پی برد که بسیاری مولکولها یک ممان چهارقطبی دارند که می توانند یک دو قطبی در مولکول دیگر القاء کند. بر همکنش چهار قطبی- دو قطبی مستقل از دما است[۶]. به هر حال هیچ کدام از این حالت ها برای توجیه مقادیر ثابت های واندر والس کافی نبودند.

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.