المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
غزوة الحديبية والهدنة بين النبي وقريش
2024-11-01
بعد الحديبية افتروا على النبي « صلى الله عليه وآله » أنه سحر
2024-11-01
المستغفرون بالاسحار
2024-11-01
المرابطة في انتظار الفرج
2024-11-01
النضوج الجنسي للماشية sexual maturity
2024-11-01
المخرجون من ديارهم في سبيل الله
2024-11-01


Quivering Mirror  
  
1123   02:16 مساءاً   date: 3-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 43


Read More
Date: 16-3-2021 1265
Date: 11-8-2016 996
Date: 9-8-2016 1299

Quivering Mirror

a) A very small mirror is suspended from a quartz strand whose elastic constant is D. (Hooke’s law for the torsional twist of the strand is τ = -Dθ, where θ is the angle of the twist.) In a real-life experiment the mirror reflects a beam of light in such a way that the angular fluctuations caused by the impact of surrounding molecules (Brownian motion) can be read on a suitable scale. The position of the equilibrium is ⟨θ⟩ = 0. One observes the average value ⟨θ2⟩, and the goal is to find Avogadro’s number (or, what is the same thing, determine the Boltzmann constant). The following are the data: At T = 278 K, for a strand with D = 9.43 × 10­-9 dyn.cm, it was found that ⟨θ2⟩ = 4.20 × 10-6. You may also use the universal gas constant R = 8.31 × 107 erg/K mole. Calculate Avogadro’s number.

b) Can the amplitude of these fluctuations be reduced by reducing gas density? Explain your answer.

SOLUTION

a) When the mirror is in thermal equilibrium with gas in the chamber, one may again invoke the equipartition theorem and state that there is (1/2)τ of energy in the rotational degree of freedom of the torsional pendulum, where the torque is given by τ = -. The mean square fluctuation in the angle would then be given by

 (1)

So,

(2)

Now, Avogadro’s number NA = R/kB, and we obtain

(3)

b) Even if the gas density were reduced in the chamber, the mean square fluctuation ⟨θ2⟩ would not change. However, in order to determine whether individual fluctuations might have larger amplitudes, we cannot rely on the equipartition theorem. We instead will examine the fluctuations in the frequency domain. ⟨θ2⟩ may be written

(4)

where ω(f ) is the power spectral density of θ. At high gas density, ω(f ) is broader and smaller in amplitude, while the integral remains constant. This corresponds to more frequent collisions and smaller amplitudes, whereas, at low density, ω(f ) is more peaked around the natural frequency of the torsional pendulum  where I is its moment of inertia, still keeping the integral constant. It then appears that by reducing the density of the gas we actually increase the amplitude of fluctuations!




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.