فکـر الکترونیکی

تام واتسون سر معتقد بود که «هیچگاه فرصت بر در خانه ی شما نخواهد کوبید، بلکه این شما هستید که باید در خانه فرصت را بکوبید و به خاطر داشته باشید که فرصتها همه و همه در اطراف ما قرار دارند». همچنین معتقد بود: «تا به سن چهل سالگی نرسید نمی توانید موفقیت شایان خود را کسب نمایید». در سرار دنیا تنها چند شرکت انگشت شمار توانستند به عنوان نیروهای کاری بین المللی مطرح گردند. شرکت IBM شصت سال از زمان افتتاح در دهه ی 1920 تا اواسط 1980 استانداردهای مخصوص اثر جدید اتوماسیون الکتریکی را که منجر به رویداد انقلابی عظیم در شرایط کاری شرکتهای سراسر دنیا گردید، تثبیت نمود. IBM که با نام «Big Blue یا آبی عظیم» نیز شناخته شده است در نتیجه عمل به یک شعار کوتاه، یعنی همان «فکر کنید» به شرکتی با چنین عظمت و شکوه تبدیل گردید. این شعار توسط توماس جی. واتسون ارائه گردید. پسرش توماس (jr.) نیز از این نظر با پدر خود برابری می کرد. او در 1952 یعنی زمانی که تکنولوژی الکتریکی خط سیر اولیه ی خود را سپری می کرد، سرپرستی این شرکت را برعهده گرفته و آن را به شرکتی با عظمت بسیار تبدیل نمود. این پدر و پسر 57 سال مدیریت IBM  (نام قبلی آن CTR) را به عهده گرفته و در این مدت، کامپیوتر را به عنوان ابزار ضروری عصر جدید مطرح نموده و عملکرد این شرکت قویا مورد تقلید دیگران قرار گرفت.

ساختار اتم الکتروني

چنانچه گفته شد اتمها از ترکيب الکترونها و پروتونها شکل گرفته‌اند و هسته اتمها نيز از پروتونهاي مثبت و نوترونهاي خنثي تشکيل شده است. به اين ترتيب ، اتم خنثي هسته‌اي با بار مثبت دارد که با الکترونهاي (منفي) احاطه شده است. اندازه هسته در هر اتم از مرتبه حدود 10/1 اندازه‌ اتم است. بقيه حجم اتم را الکترونهاي مداري در اشغال خود دارند.

انتقال الکترونها

در رساناي الکتريسته (که معمولا از جنس فلزند) ، مسيرهايي براي انتقال سريع الکترونها وجود دارد. يونها (اتمها و مولکولهاي با بار الکتريکي مثبت يا منفي در محلولها) نيز مي‌توانند رساننده الکتريسته باشند. الکتريسته مي‌تواند در هوا يا گازهاي ديگر نيز منتقل شود، اين انتقال يا به صورت جرقه‌اي است که چشمه‌اي با ولتاژ زياد (چند هزار ولت به ازاي هر سانتيمتر فاصله) آن را در فشار جو بوجود مي‌آورد. و يا در فشار کم نظير آنچه در لامپهاي نئوني روي مي‌دهد به صورت تخليه الکتريکي است.

گسيل الکترون

فلزات داغ الکترونهاي فراواني گسيل مي‌کنند که آنها را مي‌توان در خلأ خوب به صورت پرتوهاي کاتدي شتاب داد. اين پرتوهاي توليد شده در لامپ کاتدي را مي‌توان به کمک ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي فلوئورتاب کانوني کرد. لامپهايي که بر اين اساس کار مي‌کنند در ميکروسکوپهاي الکتروني ، صفحه‌هاي نمايشي رايانه‌ها و همچنين در تلويزيونها کاربرد دارد.

بر اثر کوششهايي که براي عبور جريان برق در خلا به عمل آمد ، يوليوس پلوکر در 1859 پرتوهاي کاتدي را کشف کرد. موضوع از اين قرار بود که دو الکترود در يک لوله شيشه‌اي وارد کردند و پس از مسدود کردن لوله ، هواي آنرا تقريبا بطور کامل بيرون کشيدند. وقتي يک ولتاژ زياد بين دو الکترود برقرار گرديد، از الکترود منفي که کاتد ناميده مي‌شود پرتوهايي گسيل يافت. اين پرتوها بار منفي دارند، بر خط راست سير مي‌کنند و بر ديواره مقابل کاتد موجب تلألو مي‌شوند. لامپهاي تصويري که در صفحه تلويزيون و صفحه نمايشهاي کامپيوتري بکار مي‌روند. لوله‌هاي پرتو کاتدي جديدي هستند، در اين لامپها پرتوها بر صفحه‌اي متمرکز مي‌شوند. اين صفحه با موادي پوشيده شده‌ که هنگام برخورد با تابش پرتوها درخشش ايجاد مي‌کنند..

در اواخر سده نوزدهم ، پرتوهاي کاتدي بطور وسيعي مورد بررسي قرار گرفت. آزمايشهاي متعدد دانشمندان به اين نتيجه انجاميد که پرتوهاي مذکور جرياني از ذرات بار دار منفي است که حرکتي سريع دارند. اين ذرات همانطور که استوني پيشنهاد کرده بود الکترون ناميده شد. اين الکترونها که از فلز کاتد ناشي مي‌شوند همواره يکسانند و به جنس فلز بستگي ندارند. چون بارهاي ناهمنام يکديگر را جذب مي کنند، جريان الکترونهايي که پرتوي کاتدي را بوجود مي‌آورند هرگاه از ميان دو صفحه با بارهاي مخالف بگذرند به طرف صفحه‌اي که بار مثبت دارد کشيده مي‌شوند. بنابراين پرتوهاي کاتدي در يک ميدان الکتريکي از مسير عادي مستقيم خود منحرف مي‌شوند. درجه اين اختلاف به دو عامل بستگي دارد:

انحراف بطور مستقيم با اندازه بار ذره تغيير مي‌کند. ذره‌اي که بار بيشتري دارد بيشتر از ذره‌اي که بار کمتري دارد منحرف مي‌شود

انحراف بطور معکوس با جرم ذره تغيير مي‌کند. ذره‌اي با جرم بزرگتر کمتر از ذره‌اي با جرم کوچکتر منحرف مي‌شود

انواع الکترونها

الکترون آزاد

الکتروني که از اتم جدا شده و به آن بستگي ندارد. الکترونهاي بيروني‌ترين لايه‌هاي اتمهاي فلزات بستگي کمتري نسبت به اتمهاي خود دارند و با گرفتن انرژي کوچکي از اين اتمها کنده مي‌شوند و به شکل توده‌اي از ابر يا گاز ، شبکه‌هاي اتمي فلزات را در بر مي‌گيرند. هنگامي که الکترونهاي آزاد در ميدان الکتريکي قرار گيرند، جريان الکتريکي بوجود مي‌آيد.

الکترون اوژه

الکترون اوژه نوعي الکترون آزاد است که از اتم يا يون گسيل مي‌شود. الکترون اوژه از بازآرايي الکترونهاي مقيد از اتم يا يون اوليه سرچشمه مي‌گيرد. اين بازآيي از واکنش الکترون - الکترون که مولد نيروي دافعه است و مي‌تواند بر نيروي جاذبه ناشي از برهمکنش الکترون - هسته فايق آيد، صورت مي‌گيرد. با آن همه بازآيي ياد شده تنها هنگامي مي‌تواند رخ دهد که حداقل جاي يک الکترون در تراز انرژي معين اتم يا يون اوليه خاصي باشد و در تراز با انرژي بيشتر از انرژي تهي جا حداقل دو الکترون وجود داشته باشد، يکي از الکترونهاي تراز بالاتر به تراز داراي تهي جا سقوط مي‌کند و الکترون ديگر به صورت الکترون آزاد از اتم خارج مي‌شود.

الکترون ظرفيت يا الکترون والانس

هر يک از الکترونهاي لايه خارجي اتم که در ايجاد پيوندهاي شيميايي شرکت مي‌کنند.

الکترون رسانش

اتمهاي هر فلزي با پيوندهاي کووالانسي که راستاي کاملا مشخص ندارند و ميان چندين اتم پخش شده‌اند، به همديگر مقيد هستند. بنابراين الکترونهايي که قيدشان در ضعيفترين حد است (الکترون ظرفيت) مي‌توانند در سراسر فلز حرکت کنند. اين الکترونهاي متحرک که الکترون رسانش ناميده مي‌شود در خواص الکتروني و انتقال گرما در فلزها دخالت دارد

زندگینامه ی مندلیف

ديميتري اوانوويچ مندليف زير و رو كننده علم شيمي و فرزند يكي از مديران مدرسه محلي در 7 فوريه 1834 در شهر توبولسك واقع در روسيه متولد شد وي در سال 1869 دكتر علوم و استاد شيمي دانشگاه شد و در همين سال ازدواج كرد در اين هنگام فقط 63 عنصر از نظر شيمي دانها شناخته شده بود مندليف در اين فكر بود كه خواص فيزيكي و شيميايي عناصر تابعي از جرم اتمي آنهاست. بدون قانون تناوبي نه پيش بيني خواص عناصر ناشناخته ميسر بود و نه به فقدان يا غيبت برخي از عناصر مي شد پي برد. ...

در آن زمان كشف عناصر منوط به مشاهده و بررسي بود بنابراين تنها ياري بخت، مداومت و يا پيش داوري منجر به كشف عناصر جديد مي شد قانون تناوبي راه جديدي در اين زمينه گشود منظور مندليف از اين جمله ها آن بود كه در سير تاريخي شيميايي، زمان حدس زدن وجود عناصر و پيشگويي خواص مهمشان فرا رسيده است. جدول تناوبي پايه اي براي اين كار شد حتي ساخت اين جدول نشان مي داد كه در چه جاهايي مكان خالي باقي مي ماند كه بايد بعداٌ اشغال شود. با آگاهي از خواص عناصر موجود در جوار اين مكانهاي خالي مي شد خواص مهم عناصر ناشناس را تخمين زد و چند مشخصه مقداري آنها را(جرمهاي اتمي، چگالي، )نقطه ذوب ، و نقطه جوش و مانند آنها را) به كمك نتيجه گيري هاي منطقي و چند محاسبه رياضي ساده، تعيين كرد.

اين مطالب نياز به تبحر كافي در شيمي داشت مندليف از اين تبحر برخوردار بود كه با تركيب آن با تلاش علمي و اعتقاد به قانون تناوبي توانست پيشگوهاي درخشاني در باره وجود و خواص چندين عنصر جديد را ارائه دهد بنابراين مطابق با اين فكر جدولي درست كرد و 63 عنصر شناخته شده را به ترتيب جرم اتميشان در جدول قرار داد تعداد عناصر در سطرهاي جدول يكي نبود مثلاٌ سطر پنجم 32 عنصر داشت در حالي كه سطر ششم فقط شامل 6 عنصر بود ولي عناصري كه خواص آنها شبيه هم بود در اين جدول نزديك هم قرار داشتند و بدين علت مقداري از خانه هاي خالي متعلق به عناصري است كه تاكنون شاخته نشده وي اين نتيجه را در سال 1869 به جامعه شيمي روسيه تقديم كرد جدول مندليف كه پيش بيني وجود 92 عنصر را مي نمود جز لوتر مايز كه يك سال بعد از مندليف جدولي مشابه با جدول مندليف انتشار داده بود طرفداري نداشت پيش بيني هاي عجيب مندليف زمان درازي به صورت مثلهاي موجود در همه كتابهاي شيمي در آمده بود و كمتر كتاب شيمي وجود دارد كه در آن از اكاآلومينيوم و اكابود و اكاسيليسيم ياد نشده باشد كه بعدها پس از كشف به نامهاي گاليوم، سكانديوم و ژرمانيوم ناميده شدند در يمان سه عنصري كه مندليف پيش بيني كرده بود اكاسيليسيوم بعد از سايرين كشف شد(1887) و كشف آن بيش از كشف دو عنصر ديگر مرهون ياري بخت و تصادف مساعد بود.

در واقع كشف گاليوم توسط بوابودران (1875) مستقيماٌ توسط روشهاي طيف سنجي اش بود و جداكردن سكانديوم توسط نيلسون و كلو(1879) مربوط به بررسي دقيق خاكهاي نادر بود كه در آن زمان اوج گرفته بود اندك اندك همه پيشگوييهاي مندليف تحقق يافتند آخرين تائيد در مورد وزن محصوص سكانديوم فلزي بود در سال 1937 فيشر شيميدان آلماني موق به تهيه سكانديوم با درجه خلوص 98% شد وزن مخصوص آن 3 گرم بر سانتي متر مكعب بود اين دقيقاٌ مان رقمي است كه مندليف پيش بيني كرده بود در پاييز سال 1879 انگلس كتاب جامعي به دست آورد كه نويسندگانش روسكو و شورلمر بودند در آن كتاب براي نخستين بار به پيشگويي آلومينيوم توسط مندليف وكشفش تحت تاثير نام گاليوم اشاره شده بود در مقاله اي كه بعدها انگلس در كتابي هم نقل كرده است، اشاره به مطلب آن كتاب شيمي شده است و نتيجه گرفته است كه: ندليف يا به كار بردن ناخودآگاه قانون تبديل كميت به كيفيت هگل، واقيعت علمي را تحقق بخشيد كه از نظر تهور فقط قابل قياس با كار لوريه در محاسبه مدار سياره ناشناخته نپتون بود.

تاریخچه کوتاهی از اتم

در نظريه‌هاي دالتون و و نظريه‌هاي يونانيان ، اتمها کوچکترين اجزاي ممکن ماده بودند. اما در اواخر سده نوزدهم کم کم معلوم شد که اتم خود از ذراتي کوچکتر ترکيب يافته است. اين تغيير ديدگاه ، نتيجه آزمايشهايي بود که با الکتريسيته به عمل آمد.

آزمایش میلیکان برای اندازه گیری بار الکترون

برای اندازه گیری بار الکترون در آزمایش میلیکان بار یونهایی اندازه گیری می شود که در اثر تخلیه الکتریکی در درون گازها بوجود می آیند . برای انجام تخلیه الکتریکی در این طریقه از اثر فتوالکتریک استفاده می شود . اشعه x دارای طول موج بسیار کوتاه و در نتیجه انرژی زیاد است و هنگام تابش به یک گاز یونش ایجاد می نماید. جهت اندازه گیری بار یونهایی که به این ترتیب بوجود می آیند از پدیده مهمی استفاده می شود و آن اینست که اگر در شرایط مناسب قطراتی از مایع در یک محیط یونی گازی شکل وارد شوند مرکز تجمع یونها خواهند شد و هر قطره تعدادی از یونها را تحت تاثیر نیروهای سطحی بخود جلب و جذب می نماید ذره ای جدید بدست می آید که بار الکتریکی آن مساوی یا چند برابر بار یونها خواهد بود و اساس آزمایش میلیکان عبارتست از مطالعه حرکت این قطره ها تحت اثر یک میدان الکتریکی.

 دستگاهی که در آزمایش میلیکان بکار می رود عبارتست از یک اطاقک پر شده از هوا یا گازی دیگر . در بالای اطاقک قطره چکان مخصوص قرار دارد که مایع مورد آزمایش را بصورت قطره های بسیار ریز در فضای داخلی اطاق وارد می نماید در زیر این قطره چکان و در قسمت پایین اطاقک یک سطح با دو جوشن p1 و p2 قرار دارد جوشن بالاییp1 دارای گذرگاهی برای عبور قطره ها می باشد . قطره ها می توانند ضمن سقوط از این گذرگاه بگذرند وداخل فضای خازن شوند در پایین اطاقک و در هر طرف پنجره ای وجود دارد. از یکی از این دو پنجره مثلا پنجره F1 اشعه X بداخل اطاقک تابیده می شود تا گاز داخل اطاقک یونیزه شود پنجره دیگر F2 برای روشن کردن داخل اطاقک می باشد از همین قسمت بوسیله یک تلسکوپ می توان داخل اطاقک را تماشا کرد و حرکت قطره را بدقت ملاحظه کرد از طرف دیگر مجموع دستگاه فوق بیک پمپ خلا و یک فشار سنج وصل شده تا بتوان فشار گاز داخل اطاقک را کنترل و تنظیم نمود . برای اینکه بتوان در درجه حرارت ثابت این آزمایش را انجام داد اطاقک را در داخل یک حمام روغنی قرار می دهند. در ابتدا در این آزمایش از قطره های آب استفاده می شده ا ولی از آنجاییکه قطره های آب در اثر تبخیر وزن و حجمشان تغییر می کرد بجای آب از روغنهای مایع استفاده می شود بدیهی است هر چه قطره ها ریزتر انتخاب شوند وزن آنها کمتر و سرعت سقوط کوچکتر خواهد بود و بنابراین حرکت آنها با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. در صورتیکه بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلی برقرار نکرده باشند قطره ها پس از خروج از قطره چکان سقوط آزاد را شروع خواهند نمود در این حالت هر قطره تحت اثر دو نیرو قرار می گیرد یکی نیروی وزن ظاهری قطره که سبب سقوط قطره از بالا به پایین می شود دیگری نیروی مقاومت محیطی که قطره در آن سقوط می کند . نیروی مقاومت محیط در جهت عکس نیروی می باشد .

 نیروی مقاومت محیط بستگی بسرعت سقوط ویسکوزیته محیط و شعاع قطره دارد. اگر قطره باندازه کافی ریز باشد بزودی نیروی وزن ظاهری قطره و نیروی مقاومت محیط با یکدیگر برابر شده در نتیجه قطره بسرعت حد خواهد رسید . یعنی از آن لحظه به بعد با سرعت ثابت سقوط خواهد کرد و حرکتی یکنواخت خواهد داشت. حال اگر بین دو جوشن خازن بوسیله یک باطری و یا وسیله دیگری اختلاف پتانسیل معینی برقرار کنیم یک میدان الکتریکی بوجود می آید و قطره باردار از گذرگاه جوشن p1 وارد فضایخازن شود نیرویی از طرف میدان بر قطره وارد می شود و سبب می گردد که حرکت آن بر حسب اینکه نیروی وارده در جهت یا در خلاف جهت نیروی وزن اثر کند تندتر یا کندتر شود. بنابراین ملاحظه می شود که خازن وسیله خوبی برای تغییر دادن سرعت سقوط قطره می باشد بطوریکه حتی ممکن است سرعت قطره را به صفر رسانید که در این صورت قطره در میدان دید تلسکوپ بخوبی قابل مشاهده می باشد . اکنون آنچه را در فوق ذکر نمودیم با محاسبات مربوطه تکرار می کنیم. سقوط آزاد: اگر جرم قطره m و جرم هوای هم حجمش m' c باشد نیروی وزن قطره که سبب سقوط آن می شود برابراست با : P = (m – m' ) g نیروی وارد در در خلاف جهت نیروی وزن یعنی نیروی مقاومت محیط برابر است با : F = 6πaηv0 این نیرو توسط قانون stockes معین می شود که در آن a شعاع قطره V0 سرعت سقوط و η ضریب چسبندگی یا ویسکوزیته محیط ( داخل اطاقک ) می باشند در حالت حد که این دو با هم برابر و یکدیگر را خنثی می نمایند خواهیم داشت: p(m – m' ) g = 6πaηv0 که در این حالت به v0 سرعت حد سقوط گویند . چون دانسیته هوا یا گاز داخل اطاقک نسبت به دانسیته روغن خیلی کوچک است می توان از وزن هوا یا گاز هم حجم قطره در مقابل وزن قطره صرفنظر نمود . اگر ρ و ρ' بترتیب دانسیته روغن و دانسیته گاز داخل اطاقک باشد می توان رابطه فوق را بصورت زیر نوشت: 6πaηv0=4/3πa3 (ρ – ρ' )g عملا سرعت سقوط قطره را با مشاهده کردن بوسیله تلسکوپ و یادداشت کردن مدت سقوط برای مسافت معین اندازه می گیرند که در شرایط عملی در حدود 0.4 میلی متر در ثانیه می تواند باشد و سپس با استفاده از رابطه فوق و داشتن سرعت سقوط و شعاع قطره ها محاسبه می شود که عملا در حدود چند دهم میکرون می باشد . ملاحظه می شود که قطره های بسیار ریزی می باشند و برای تهیه آنها از قطره چکانهای مخصوصی استفاده می شود. سقوط قطره در میدان الکتریکی پس از برقراری اختلاف پتانسیل معینی بین دو جوشن یک میدان الکتریکی بشدت E=V/d که d فاصله بین جوشنها و V اختلاف پتانسیل است. قطرات با سرعت ثابت سقوط می کنند. نیرویی که از طرف میدان بر قطره با بار الکتریکی q وارد می شود برابراست با F=E.q اگر جهت میدان را طوری انتخاب کنیم که نیروی نامبرده در خلاف نیروی وزن اثر نماید و حرکت را کندتر کند سرعت سقوط قطره دارای مقدار جدیدی می شود که می توان آنرا به V نمایش داد. (m – m' ) g = 6πaηV + q E و اگر از m' در مقابل m صرفنظر کنیم خواهیم داشت : می توان شدت میدان را طوری انتخاب کرد که که سرعت حرکت قطره صفر یعنی قطره در میدان دید تلسکوپ بی حرکت بماند در این صورت خواهیم داشت: V=0 q. E =(m – m' )g= 4/3 πa3 (ρ – ρ' )g و از آنجا می توان نوشت : q =(4/3 π) a3 (ρ – ρ' )g / E آزمایش نشان می دهد که اگر تمام شرایط تجربه را ثابت نگه داریم و اندازه گیری را انجام دهیم برای سرعت و در نتیجه برای q مقادیر مختلفی بدست خواهد آمد علت آن اینست که قطره در آزمایشهای: qn = n e بدین ترتیب مقدار واحد بار الکتریکی که همان بار الکتریکی الکترون است محاسبه مختلف تعداد بارهای مختلفی را بخود جذب می کند. برای تحقیق بیشتر میلیکان آزمایش را بتعداد دفعات زیاد تکرار نمود و کوچکترین مقسوم علیه مشترک تمام مقادیر و اختلاف دوبدوی مقادیر پیدا شده را بدقت محاسبه نمود. آزمایشات وی و آنچه که بعد از او انجام گرفت نشان داده که کوچکترین مقسوم علیه مشترک و کوچکترین مقدار در اختلاف دوبدوی مقادیر پیدا شده برای q در دفعات مختلف یعنی qn …..q3 q2 q1 مقدار معینی است بطوریکه همواره کلیه مقادیر بدست آمده برای q مضرب صحیحی است از این مقدار معین که همان واحد طبیعی بار الکتریکی است.

آزمایش رادرفورد:

بمباران ورقه نازک طلا باذرات آلفا(ذرات باجرم ۴ برابر اتمH وبار+2 )از یک منبع رادیو اکتیو

مشاهدات:1-عبور بدون انحراف بیشتر ذرات از ورقه.

               2- انحراف عده ای از ذرات پس از عبور از ورقه با زاویه کم.

               3- انحراف تعداد محدودی از ذرات با زاویه بیش از 90درجه(بازگشت ذرات از ورقه).

نتایج:       1- بیشتر حجم اتم خالی است.

               2- در اتم هسته ای با زیاد و بار متمرکز+ وجود دارد.

با عضویت در وبلاگ میتوانید از مطالب مخصوص اعضا استفاده کنید. 

سلام

این وبلاگ با همکاری دانش آموزان دبیرستان شهید بهمنی استان همدان طراحی شده و در اختیار همه شما عزیزان بازدید کننده قرار میگیرد،شما میتوانید با ارائه نظرات و پیشنهادات خود در مورد این مرجع ما را در گسترش این وبلاگ یاری کنید.......با تشکر (حمیدرضا رشیدی)