من يشرح لنا نظرية الكم أو الفيزياء الكمية ؟ [الأرشيف]

فيزيائي

16/04/2009, 10:36 AM

بعد فشل الفيزياء الكلاسيكية في تفسير بعض الظواهر الفيزيائية مثل الظاهرة الكهروضوئية واشعاع الجسم الاسود وغيرها ظهرت الفيزياء الكمية لتحاول تفسير هذه الظواهر.
الفيزياء الكمية تتعامل مع الضوء على انه جسيمات او كمات من الطاقة تسمى فوتونات بينما تتعامل الفيزياء الكلاسيكية معه على انه موجات.
عند اسقاط ضوء على سطح فلز فان هذا سيؤدي الى تحرير الكترونات الفلز وذلك بعد ان تكتسب هذه الالكترونات طاقة حركة بعد امتصاصها
لطاقة الضوء الساقط وهذه الظاهرة تعرف بالظاهرة الكهروضوئية.وقد لوحظ ان الالكترونات لا تتحرر الا اذا كان تردد الضوء الساقط
اعلى من تردد معين يسمى تردد العتبة وهو يختلف من فلز لاخر.

فشلت الفيزياء الكلاسيكية في تفسير هذه الظاهرة. وفقا للفيزياء الكلاسيكية فان طاقة الضوء الساقط تزيد بزيادة شدة الاشعاع ولا تعتمد على تردد الضوء
لذلك فانه من المتوقع ان تحدث هذه الظاهرة عند اي تردد وهذا يتعارض مع النتائج العملية التي حصل عليها العلماء.
وفقا للنظرية الكمية فان الضوء عبارة عن فوتونات لها طاقة تعطى بالعلاقة E = hv
حيث ان v: تردد الضوء
اي ان طاقة الفوتون تعتمد على تردد الضوء فقط فمثلا طاقة فوتونات الضوء الاحمر ثابتة لان له طول موجي وتردد معين ولا تزيد بزيادة شدة الاشعاع (كما هو الحال في الفيزياء الكلاسيكية)
كما ان طاقة فوتونات الضوء الازرق اعلى من طاقة فوتونات الضوء الاحمر وذلك لان له تردد اعلى.
ولكن ماذا يحدث عند زيادة شدة الاشعاع حسب النظرية الكمية
الجواب هو زيادة عدد الفوتونات.

نعود لتفسيرالنظرية الكمية للظاهرة الكهروضوئية: كل فوتون من فوتونات الضوء الساقط يقوم بتحرير الكترون واحد واذا كان تردد الفوتون اقل من تردد العتبة فان طاقة الفوتون تكون غير كافية لتحرير الالكترون وكلما كان تردد الفوتون اعلى من تردد العتبة زادت طاقة حركة الالكترون المتحرر. كما انه عند زيادة شدة الاشعاع يزيد عدد الفوتونات ولذلك يزيد عدد الالكترونات المتحررة.
نستطيع ان نلخص هذا الكلام كالتالي:
وفقا للفيزياء الكمية: تحدث الظاهرة الكهروضوئية اذا كان تردد الضوء الساقط اعلى من تردد معين وهذا يتوافق مع النتائج العملية.
وفقا للنظرية الكلاسيكية: تحدث الظاهرة الكهروضوئية اذا كانت شدة اشعاع الضوء الساقط اعلى من قيمة معينة وهذا يتعارض مع النتائج العملية.

لمعرفة المزيد من الظواهر التي تفسرها الفيزياء الكمية:
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=3679

الجدير بالذكر ان الفيزياء الكمية لا تعارض الطبيعة الموجية للضوء فبعض الظواهر كالحيود والانكسار لا يمكن تفسيرها الا اذا اعتبرنا ان الضوء عبارة عن موجات كما ان تردد الفوتون يساوي سرعة الضوء مقسوما على الطول الموجي (لموجات الضوء) فهي استعانت بالطبيعة الموجية للضوء. لذلك نقول ان الضوء له طبيعة مزدوجة: موجية وجسيمية.
ثم قفزت الفيزياء الكمية خطوة للامام بعدما جاء ديبرولي بفكرة عجيبة حيث قال بما ان الفوتونات (وهي جسيمات) لها طبيعة موجية لذلك فان الجسيمات كالالكترونات وغيرها ايضا لها طبيعة موجية اي انها تسلك سلوك الموجات .لذلك فالالكترون يمكن ان يكون له طول موجي.

للمزيد عن الفيزياء الكمية: