اول من قال بأن للجسيمات المادية خصائص موجية
اول من قال بأن للجسيمات المادية خصائص موجية هو العالم دي برولي.
طيف الامتصاص النجمي وفوائده
يوضح لنا طيف الامتصاص النجمي مجموعة كبيرة من الحقائق والتي من بينها ما يلي.
- يستخدم العلماء طيف الامتصاص النجمي حتى يستطيعوا معرفة النجم بشكل أدق، وما هي العناصر المكونة لذلك النجم.
- ترتبط بشكل كبير درجة حرارة النجم مع خواص طيف الامتصاص النجمي، الأمر الذي يعين العلماء على تحديد درجة حرارة النجم، والتي تكون متناسبة ومتوافقة مع البيانات التي يدل عليها طيف الامتصاص النجمي.
- يكشف طيف الامتصاص النجمي أن النجوم تتكون من ذات العناصر المكونة لكوكب الأرض.
- يوجد ما يقرب من 600 خط معتم في طيف الامتصاص الشمسي.
ما علاقة الجسيمات بالموجات
يجب قبل البدء في عرض المقارنة علينا أن نقوم ببعض التوضيحات التي ستساعدنا في عمل المقارنة بشكل صحيح، فباعتبار الذرة هي الوحدة الأصغر المكونة للكون، والتي يمكنها التعبير بمفردها عن خصائص العنصر الخاص بها، فهي تعد أصغر الجسيمات، لذلك يجب علينا معرفة ما هي الذرات؟ وما هي الموجات؟ وما خصائص كل منهم؟ وسنعرض كل ذلك فيما يلي.
ما هي الذرات في رأي رذرفورد
أولاً نبدأ بعرض نموذج صغير لنظرية بدائية بعض الشيء توضح ما هي الذرات، وهي نظرية للعالم رذرفورد، وتقر نظرية رذرفرود للذرة أنها الذرة المكونة من ثلاثة أجزاء، وهي كما يلي.
- بروتونات: وهي التي تحمل جزء كبير من وزن الذرة بشكل شبه كامل، وهي موجبة الشحنة.
- النيوترونات: وهي توجد أيضاً في قلب النواة مع البروتونات، وهي ذات كتلة كبيرة أيضاً- على المستوى الذري- وهي متعادلة الشحنة، وبوجودها مع البروتونات داخل النواة، جعلت العالم رذرفورد يقر بأن كتلة الذرة موجودة في النواة، ويمكن إهمال كتلة الإلكترونات التي تدور حول النواة.
- الالكترونات: وهي الأجسام الأصغر التي توجد في الذرة، وهي لا تكون موجودة داخل النواة، بل تكون تدور في مدارات خاصة بكل عنصر من العناصر، في سرعات عالية. وهي سالبة الشحنة.
عيوب نظرية رذرفورد عن الذرة
لكن بهذا الرأي الذي اقترحه رذرفورد العديد من العيوب، والتي من ضمنها كل مما يلي.
- لم يمكن هذا النموذج العلماء من تفسير وجه الاختلاف والتشابه الموجود في السلوك الكيميائي للعناصر المختلفة.
- لم يوضح رذرفورد سبب عدم انجذاب الإلكترونات السالبة الشحنة إلى النواة الموجبة الشحنة.
- لم يستطع نموذج رذرفورد توضيح كيفية ترتيب الإلكترونات في الفراغ حول النواة.
تعريف الضوء
يعد الضوء هو نوع من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي يعد له طبيعة ثنائية، فهو يحمل خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، مع خصائص الجسيمات والإلكترونات، الأمر الذي يسمح له بالتصرف مرة كجسيم، ومرة أخرى كموجة.
إن كان هذا تعريف الضوء على أنه الإشعاع الكهرومغناطيسي، فما هو ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي؟
تعريف الإشعاع الكهرومغناطيسي
يعد الإشعاع الكهرومغناطيسي شكل من أشكال الطاقة، والذي يسلك السلوك الموجي في أثناء انتقاله في الفضاء. إذن فالضوء يسلك سلوك الموجات، وتوجد العديد من صور التشابه بين سلوك الضوء، وسلوك الموجات التي تحدث في الماء- من الناحية الفيزيائية- ولكن يا ترى ما هي خواص تلك الموجات؟
خواص الموجات
تحتوي الموجات باختلافها وتعددها على بعض الخصائص الثابتة فيما بينها، وتلك الخواص هي كما يلي.
- الطول الموجي.
- التردد.
- السعة.
- السرعة.
تعريف الطول الموجي
عندما نقوم برسم حركة الموجة رسماً بيانياً ستظهر لك بشكل منحنى صاعد في نقطة حتى يصل إلى قمة الصعود، ثم يعود ليهبط حتى يصل إلى أدنى مستوى له، ثم يعود في الصعود مرة أخرى وهكذا، أما فيما يخص تعريف الطول الموجي، فيعرف الطول الموجي على أنه أقصر مسافة تقع بين قمتين متتاليتين، أو قاعين متتاليين، وهو يقاس بوحدات الطول المختلفة سواء الأمتار أو السنتيمترات أو النانو مترات.
تعريف التردد
هو عدد الموجات التي تعبر نقطة محددة في الثانية الواحدة، ويقاس بوحدة موجة لكل ثانية، أو الهيرتز، ومشتقاته من الكيلو هيرتز والميجا هيرتز والجيجا هيرتز والتيرا هيرتز.
تعريف السعة
تعرف السعة على أنها مقدار أقصى ارتقاع وصلت له الموجة عن مستوى خط الأصل، أو مقدار أدنى انخفاض القاع اليت وصلت له الموجة عن مستوى خط الأصل.
تعريف السرعة
يتم تعريف سرعة الموجة كأي سرعة موجودة، وهي المسافة التي تقطعها الموجة في الثانية الواحدة أثناء انتشارها، ويشار إلى السرعة على أنها المسافة على الزمن، بمعنى آخر متر لكل ثانية، وتصل قيمتها
تعريف الطيف الكهرومغناطيسي
يتم تعريف الطيف الكهرومغناطيسي بأنه سلسلة من الموجات المتصلة التي تسير بسرعة الضوء، والتي تختلف في التردد، وفي الطول الموجي فقط
مكونات الطيف الكهرومغناطيسي
يتكون الطيف الكهرومغناطيسي كاملاً من العديد من الموجات، والتي يشكل الطيف المرئي بألوانه السبعة جزء ضئيل جداً، ومن بين تلك المكونات ما يلي.
- أشعة جاما.
- الأشعة السينية أو أشعة X.
- الأشعة فوق البنفسجية.
- الضوء المرئي بألوانه السبعة المكونة لقوس المطر.
- الأشعة تحت الحمراء.
- موجات الميكروويف.
- موجات الراديو.
قارن بين الطبيعة الموجية والجسيمية للضوء
ينتقل الضوء على شكل موجات، ذات طبيعية وخصائص موجية كاملة عند الانتقال في الفراغ، ويعد الضوء من الموجات الكهرومغناطيسية، التي تحتوي على شحنتات موجيتان، أو بصيغة أخرى تعد هي اندماج بين موجتين كهربائية وكهرومغناطيسية، تتحركان سوياً، وتعد الوحدة الأساسية المكونة لهذه الموجات هي الفوتونات، ويمكن أن يعني مصطلح الفوتون أيضاً الجسيم من الضوء، ويعتبر الفيزيائيون كل الموجات الكهرومغناطيسية هي ضوء، سواء كان مرئياً أو غير مرئي.
- عندما يصطدم الضوء بجسم، فإنه ينهار فوراً إلى مجموعة كبيرة من جزيئات الطاقة، والتي تشكل كل جزء من تلك الجزيئات فوتون منفرد، وكل فوتون من تلك الفوتونات يحمل جزء من طاقة الموجة، فإذا ضربت موجة من الضوء المرئي قطعة من فيلم فوتوغرافي، فسنكون قادرين على رؤية آثار كل الفوتونات التي ضربتها، بحيث ينشئ كل فوتون نقطة صغيرة، ويشكل جزء صغير من الصورة.
- فعندما كان الضوء يسير في الهواء أو الفضاء كان موجة، ولكن عند اصطدامه بالفيلم بدأ تظهر له العديد من التغيرات، فتتغير خصائصه من موجات ضوئية، إلى جسيمات فيصبح لها موقع صغير ومحدد.
خصائص الضوء الشبيهة بالجسيمات
تم إجراء مجموعة من التجارب على التأثير الكخروضوئي في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، وقد ساعدت تلك التجارب على التعرف على السلوك الجسيمي للموجات الضوئية، فقد أظهرت العديد من الخصائص التي لا يمكن تفسيرها على أنها خصائص للضوء كموجة، وإنما يسهل تفسيرها باعتبار الضوء جسيم.
- المفهوم الرئيسي والأساسي للتأثير الكهروضوئي أنه: ظاهرة تنبعث فيها الإلكترونات من سطح معدني عندما يضربه الضوء، وتسمى الإلكترونات المنبعثة تلك بالإلكترونات الضوئية.
- على الرغم من عدم إصدار إلكترونات عند ضرب الضوء للسطح، فقد انبعثت إلكترونات.
- إذا انخفض الطول الموجي للضوء الذي يضرب السطح فإن عدد الإلكترونات الناتجة عند ذلك الاصطدام تكون أقل، والعكس صحيح، فعندما يكون الضوء الذي يضرب السطح ذي طول موجي كبير، تزداد عدد الإلكترونات التي تنتج عن اصطدام الضوء بالسطح المعدني.
- فكيف تنتج إلكترونات من موجات من الأساس؟ وليس للموجات إلكترونات، وإنما تكون طاقة فقط، ولكن ظهور الإلكترونات وتواجدها على السطح المعدني بهذا النظام الدقيق، فيؤكد على أن المصطدم في الحائل لم يكن إلا جسيمات، وليست موجات.
