حرکت براونی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
شبیه‌سازی حرکت براونی ۵ ذره (زردرنگ) در برخورد با مجموعه‌ای از ۸۰۰ ذره. مسیر حرکت اتفاقی ذرات زردرنگ با رنگ آبی و بردار سرعت یکی از ذرات با رنگ قرمز نشان داده شده است.

حرکت براونی (به انگلیسی: Brownian motion) در فیزیک به نوعی از حرکت تصادفی ذرات غوطه‌ور در سیال (مایع یا گاز) بر اثر بخورد این ذرات با اتم‌ها یا مولکول‌های سیال گفته می‌شود.

در سال ۱۸۲۷ رابرت براون گیاه‌شناس هنگامی که توسط میکروسکوپ به گرده‌های گیاه معلق در آب نگاه می‌کرد، متوجه حرکت ذرات در آب شد، ولی نتوانست توجیهی برای آن پیدا کند. اتم و مولکول بسیار پیشتر از آن شناخته شده بودند، اما این آلبرت اینشتین بود که چند دهه بعد در مقاله‌ای که در ۱۹۰۵ منتشر کرد توضیح داد که حرکتی که براون مشاهده کرده در نتیجه برخورد مولکول‌های آب با گرده بوده است. جهت نیروی حاصل از برخورد مولکول‌ها مرتباً تغییر می‌کند و ذره در زمان‌های مختلف ممکن است از یک سمت بیشتر مورد اصابت قرار گیرد تا از سمت دیگر که این هر دو موجب حرکت اتفاقی ذرات می‌شود. این پدیده به افتخار رابرت براون حرکت براونی نامگذاری شده است.

رابطه ریاضی اینشتین در مورد حرکت براونی شامل پارامتر‌هایی نظیر اندازه ذره، اندازه مولکول آب، فاصله‌ای که ذره در زمانی معین طی می‌کند و اموری از این قبیل می‌شد. حال، چنانچه کسی مقادیر تمامی این پارامتر‌ها به غیر از اندازه مولکول آب را در اختیار داشت، می‌توانست به کمک فرمول مزبور اندازه مولکول آب را محاسبه کند و این کاری بود که که ژان باتیست پِرَن، فیزیکدان فرانسوی، در سال 1908 انجام داد. پِرَن ذرات بسیار ریز نوعی صمغ گیاهی را در یک ظرف شیشه‌ای شفاف آب ریخت. این ذرات به واسطه وزن خود به ته ظرف فرو می‌روند، اما در مقابل بر اثر حرکت براونی به تدریج به سوی بالا رانده می‌شوند. بدین ترتیب، به کمک معادله اینشتین، می‌توان توزیع آماری تعداد ذرات را در اعماق مختلف ظرف محاسبه کرد. پِرَن با شمارش تعداد ذرات معلق صمغ در اعماق مختلف ظرف آب نه تنها توانست صحت معادله اینشتین را نشان دهد بلکه برای نخستین‌بار موفق شد ابعاد مولکول آب را نیز محاسبه کند. بدین‌ترتیب مشخص شد که ابعاد مولکول آب و اتم‌هایی که آن را تشکیل داده‌اند در حدود ده میلیونیم میلی‌متر است. تبیین موفقت‌آمیز حرکت براونی توسط اینشتین عملاً گام نهایی را در مورد پذیرش نظریه اتمی ماده و وجود اتم‌ها و مولکول‌ها از سوی دانشمندان برداشت.[۱]

منابع[ویرایش]

  1. شعری‌مقدم، شهاب. داستان شگفت‌انگیز کوانتوم. انتشارات علمی و فرهنگی، 1394. 
  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Brownian motion»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۸ سپتامبر ۲۰۱۳).