الرئيسية
مقدمة : من المعروف أن أي جسم ساخن يشع ضوء وحرارة وأي معدن عندما يسخن فانه يتوهج وينبعث منه إشعاع يكون احمر في البداية ثم يتحول إلي اللون البرتقالي ثم إلي اللون الأصفر ثم اللون الأبيض المتوهج 0
أي انه يمكن معرفة درجة الحرارة من خلال اللون (وهذا هو فكرة عمل جهاز البيرومتر الضوئي والذي يستخدم في معرفة درجات الحرارة المرتفعة مثل درجة حرارة الأفران المستخدمة في صهر المعادن) أي انه يمكن استبدال ألوان الأشعة الضوئية بأرقام كمية مختلفة في الطول الموجى والتردد0
وخلاصة القول : أن هناك علاقة بين الطاقة التي يشعها المعدن الساخن والطول الموجى أو التردد المنبعث منه
وقد حاول العديد من العلماء تفسير هذه الظاهرة فمنهم من قال بان الذرات تتذبذب فينبعث منها الضوء مثلما يحدث عند اهتزاز الأوتار فتصدر الصوت
0
حتى جاء العالم العبقري بلانك الذي استنتج أن الإشعاع المنبعث من الأجسامالساخنة يكونإشعاع متقطع أي علي هيئة نبضات متقطعة ومنفصلة عن بعضها البعض ولكننا نراها متصلة ومستمرة حيث أن العين البشرية لايمكن ملاحظة تقطعها0
(لاحظ : العين تستطيع أن تري الصورة متقطعة إذا كانت تظهر وتختفي 17 مرة في الثانية ولكن إذا زادت عن ذلك تراها العين متصلة غير متقطعة0
وهذا ما يحدث تماما عندما تشاهد التليفزيون أو ما يحدث في السينما حيث أن الفيلم يكون عبارة عن نبضات أو صور متقطعة حيث انه يعرض صورة كاملة 25 مرة في الثانية ولذلك تكون سريعة ولا يمكن للعين ملاحظتها 0)
(علي فكرة جرب وانظر بعدسة مكبرة وسوف تري نقط حمراء وخضراء وزرقاء والتي تتكون منها الصورة الملونة)
ونعود :مرة أخرى إلي بلانك حيث افترض أن الضوء عياره عن نبضات لكل منها طاقة محددة تسمي الكوانتم أو الكم ومعناها كمية محددة من الطاقة لايمكن تجزئتها والتي تسمى باسم (الفوتون)
وهذه الفوتونات تصدر نتيجة تذبذب الذرات أي عند انتقالها من مستويات عليا إلي مستويات اقل وافترض أيضا أن الضوء له كتلة وهو ما يسمي بالطبيعة الجسيمة للضوء 0
وقد ايدة العالم العظيم والعبقري اينشتاين الذي أكد أن الضوء له كتلة 0 وبذلك يعلن اينشتاين الحرب علي النظرية الموجية للضوء والتي ظلت سائدة ومنتشرة فترة طويلة جدا من الزمن والتي كان يعتقد صحتها عامة العلماء في ذلك الحين 0
والتي تفترض أن الضوء موجات وليس جسيمات
والسؤال الآن هل الفوتون فعلا جسيم أم موجة ؟ وهل الضوء فعلا له كتلة زى رأي اينشتاين أم هو موجة فقط زى ما بتقول النظرية الموجية للضوء 000000 تعالو نشوف الآراء ونحكم
أولا رأي النظرية الموجية للضوء:
تفترض هذه النظرية أن الضوء له طبيعة موجية ويسلك مسلك الموجات حيث انه يخضع لظواهر الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود 0
ويؤيد صحة هذه النظرية عدة ظواهر طبيعية مثل:
1- أي جسم مثل شجرة أو مبني يتكون له ظل واضح ولكن إذا كان الجسم رفيع مثل سلك معدني فانه لا يتكون له ظل إطلاقا وهذا يدل على أن الموجات الضوئية قد انعطفت حول السلك كما تنعطف موجات الماء حول جسم أو صخرة 0وهذا يثبت أن الضوء موجة0
فكيف يكون الضوء لة طبيعة جسيمية؟
2-ظاهرة الحيود في الضوء Diffraction of Light)) والتي تحدث عند مرور الضوء خلال فتحة صغيرة جدا0فيتكون دوائر من الظل متبادلة مع دوائر من الضوء أو هدب مظلمة وهدب مضيئة والتي تسمى ( بقرص ايري)00
وإذا مر ضوء خلال ثقبين متجاورين فان الضوء يصبح خطوط متوازية عبارة عن مناطق مضيئة تتخللها مناطق مظلمة وهذا ما يسمي بظاهرة التداخل 0((Interference of Light
كل هذه الظواهر تؤكد الصفة الموجية للضوء ولا تثبت الصفة الجسيمية للضوء0
ثانيا :رأي اينشتاين وبلانك:
عند سقوط ضوء علي سطح معدني فان ذلك يؤدي إلي تحرر الكترونات من سطح الفلز وهو ما يسمي بالظاهرة الكهرو ضوئية ( Photoelectric effect)
ولا يمكن تفسير ذلك إلا بافتراض أن الضوء عبارة عن جسيمات صغيرة تسمي فوتونات لها كتلة ولها كمية تحرك 0
هذه الفوتونات تصطدم مع الكترونات المعدن فتنطلق وتصبح الكترونات حرة 0
واستنتج اينشتاين معادلات سميت (معادلات اينشتاين في ظاهرة الانبعاث الكهروضوئي)0
ومن المؤكد أن كل قوانين اينشتاين في هذا المجال أثبتت صحتها ولم يثبت احد خلاف ذلك 0
ومما يؤكد صحة آراء اينشتاين ما لاحظة العالم كومتون أنة عند سقوط فوتون من أشعة اكس أو أشعة جاما علي إلكترون حر 0 فان الفوتون يتغير اتجاهه ويقل تردده0 كما أن الإلكترون يغير اتجاهه وتزداد سرعته وهذا ما يسمي ظاهرة كومتون( Compton Effect )
ولا يمكن تفسير ذلك باستخدام النظرية الموجية للضوء 0ولا يمكن حدوث ذلك إلا إذا كانت الفوتونات عبارة عن جسيمات تصطدم مع الالكترونات كما تتصادم كرات البلياردو ببعضها0
إذا ماهي الفوتونات ؟ هل هي جسيمات كما افترض اينشتاين ؟
أم هي موجات كما افترضت النظرية الموجية للضوء ؟
خلاصة القول :الضوء لة طبيعة مزدوجة 0 أي أنة يتصف بالموجيه ولجسيميه 0
حيث انه يتخذ سلوك الموجات في التداخل والحيود والانكسار والانعكاس 0
ويتخذ سلوك الجسيمات في الظاهرة الكهروضوئيه0
وقد اهتم العالم دي براولي بآراء العالم اينشتاين ولفت انتباهه إلي وجود المتماثلات في الطبيعة حيث انه يوجد قدر كبير من التماثل في هذا الكون فمثلا يوجد تماثل بين قوانين قوى الجاذبية وقوانين القوي الكهربي .
ويوجد تماثل بين الموجات والجسيمات حيث يتبع كلا منهما اقصر طريق مهما كان الوسط الذي يتحرك فيه .
يوجد تماثل بين النظام الذرى والنظام الشمسي .
وغيرها من المتماثلات في الكون .
إذا لماذا لا يكون هناك تماثل بين المادة والطاقة؟
واكتشف أن الفوتون عبارة عن جسيم يصاحب حركته موجه وليس الفوتون فقط هو الذي يصاحب حركته موجة ولكن كل جسيم متحرك يصاحبه موجه.
وهذا ما يسمي بمبدأ دي براولي
وادي ما اكتشفه العالم دي براولي إلي اختراع الميكروسكوب الالكتروني الذي أدي إلي حدوث طفرة في العلم وعرفنا أشياء لا يمكن معرفتها لولا هذا الاختراع العظيم .
وفكرة عمله مبنية علي أن كل جسيم متحرك تصاحبة حركه موجية والإلكترون جسيم متحرك أي يصاحبه موجة .
وبالتالي يمكن استخدام شعاع من الالكترونات كما نستخدم شعاع من الضوء.
ملاحظـــة:ــــ
سلامٌ اذا حان وقت مماتي وغطى التراب الطهور رفاتي
وصرت بظلمة قبري وحيداً ولا من شفيع سوى حسناتي
فلا تذكروني بسوءفيــكفي الذي قد جنــيت طوال حيــاتي
دعونـي أنم في قبــري سعــيداً وعـذرا عن كل ماض ٍوآت
فيـا ليت كـل من قـرأ خطـي الدعاء لي
أي انه يمكن معرفة درجة الحرارة من خلال اللون (وهذا هو فكرة عمل جهاز البيرومتر الضوئي والذي يستخدم في معرفة درجات الحرارة المرتفعة مثل درجة حرارة الأفران المستخدمة في صهر المعادن) أي انه يمكن استبدال ألوان الأشعة الضوئية بأرقام كمية مختلفة في الطول الموجى والتردد0
وخلاصة القول : أن هناك علاقة بين الطاقة التي يشعها المعدن الساخن والطول الموجى أو التردد المنبعث منه
وقد حاول العديد من العلماء تفسير هذه الظاهرة فمنهم من قال بان الذرات تتذبذب فينبعث منها الضوء مثلما يحدث عند اهتزاز الأوتار فتصدر الصوت
0
حتى جاء العالم العبقري بلانك الذي استنتج أن الإشعاع المنبعث من الأجسامالساخنة يكونإشعاع متقطع أي علي هيئة نبضات متقطعة ومنفصلة عن بعضها البعض ولكننا نراها متصلة ومستمرة حيث أن العين البشرية لايمكن ملاحظة تقطعها0
(لاحظ : العين تستطيع أن تري الصورة متقطعة إذا كانت تظهر وتختفي 17 مرة في الثانية ولكن إذا زادت عن ذلك تراها العين متصلة غير متقطعة0
وهذا ما يحدث تماما عندما تشاهد التليفزيون أو ما يحدث في السينما حيث أن الفيلم يكون عبارة عن نبضات أو صور متقطعة حيث انه يعرض صورة كاملة 25 مرة في الثانية ولذلك تكون سريعة ولا يمكن للعين ملاحظتها 0)
(علي فكرة جرب وانظر بعدسة مكبرة وسوف تري نقط حمراء وخضراء وزرقاء والتي تتكون منها الصورة الملونة)
ونعود :مرة أخرى إلي بلانك حيث افترض أن الضوء عياره عن نبضات لكل منها طاقة محددة تسمي الكوانتم أو الكم ومعناها كمية محددة من الطاقة لايمكن تجزئتها والتي تسمى باسم (الفوتون)
وهذه الفوتونات تصدر نتيجة تذبذب الذرات أي عند انتقالها من مستويات عليا إلي مستويات اقل وافترض أيضا أن الضوء له كتلة وهو ما يسمي بالطبيعة الجسيمة للضوء 0
وقد ايدة العالم العظيم والعبقري اينشتاين الذي أكد أن الضوء له كتلة 0 وبذلك يعلن اينشتاين الحرب علي النظرية الموجية للضوء والتي ظلت سائدة ومنتشرة فترة طويلة جدا من الزمن والتي كان يعتقد صحتها عامة العلماء في ذلك الحين 0
والتي تفترض أن الضوء موجات وليس جسيمات
والسؤال الآن هل الفوتون فعلا جسيم أم موجة ؟ وهل الضوء فعلا له كتلة زى رأي اينشتاين أم هو موجة فقط زى ما بتقول النظرية الموجية للضوء 000000 تعالو نشوف الآراء ونحكم
أولا رأي النظرية الموجية للضوء:
تفترض هذه النظرية أن الضوء له طبيعة موجية ويسلك مسلك الموجات حيث انه يخضع لظواهر الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود 0
ويؤيد صحة هذه النظرية عدة ظواهر طبيعية مثل:
1- أي جسم مثل شجرة أو مبني يتكون له ظل واضح ولكن إذا كان الجسم رفيع مثل سلك معدني فانه لا يتكون له ظل إطلاقا وهذا يدل على أن الموجات الضوئية قد انعطفت حول السلك كما تنعطف موجات الماء حول جسم أو صخرة 0وهذا يثبت أن الضوء موجة0
فكيف يكون الضوء لة طبيعة جسيمية؟
2-ظاهرة الحيود في الضوء Diffraction of Light)) والتي تحدث عند مرور الضوء خلال فتحة صغيرة جدا0فيتكون دوائر من الظل متبادلة مع دوائر من الضوء أو هدب مظلمة وهدب مضيئة والتي تسمى ( بقرص ايري)00
وإذا مر ضوء خلال ثقبين متجاورين فان الضوء يصبح خطوط متوازية عبارة عن مناطق مضيئة تتخللها مناطق مظلمة وهذا ما يسمي بظاهرة التداخل 0((Interference of Light
كل هذه الظواهر تؤكد الصفة الموجية للضوء ولا تثبت الصفة الجسيمية للضوء0
ثانيا :رأي اينشتاين وبلانك:
عند سقوط ضوء علي سطح معدني فان ذلك يؤدي إلي تحرر الكترونات من سطح الفلز وهو ما يسمي بالظاهرة الكهرو ضوئية ( Photoelectric effect)
ولا يمكن تفسير ذلك إلا بافتراض أن الضوء عبارة عن جسيمات صغيرة تسمي فوتونات لها كتلة ولها كمية تحرك 0
هذه الفوتونات تصطدم مع الكترونات المعدن فتنطلق وتصبح الكترونات حرة 0
واستنتج اينشتاين معادلات سميت (معادلات اينشتاين في ظاهرة الانبعاث الكهروضوئي)0
ومن المؤكد أن كل قوانين اينشتاين في هذا المجال أثبتت صحتها ولم يثبت احد خلاف ذلك 0
ومما يؤكد صحة آراء اينشتاين ما لاحظة العالم كومتون أنة عند سقوط فوتون من أشعة اكس أو أشعة جاما علي إلكترون حر 0 فان الفوتون يتغير اتجاهه ويقل تردده0 كما أن الإلكترون يغير اتجاهه وتزداد سرعته وهذا ما يسمي ظاهرة كومتون( Compton Effect )
ولا يمكن تفسير ذلك باستخدام النظرية الموجية للضوء 0ولا يمكن حدوث ذلك إلا إذا كانت الفوتونات عبارة عن جسيمات تصطدم مع الالكترونات كما تتصادم كرات البلياردو ببعضها0
إذا ماهي الفوتونات ؟ هل هي جسيمات كما افترض اينشتاين ؟
أم هي موجات كما افترضت النظرية الموجية للضوء ؟
خلاصة القول :الضوء لة طبيعة مزدوجة 0 أي أنة يتصف بالموجيه ولجسيميه 0
حيث انه يتخذ سلوك الموجات في التداخل والحيود والانكسار والانعكاس 0
ويتخذ سلوك الجسيمات في الظاهرة الكهروضوئيه0
وقد اهتم العالم دي براولي بآراء العالم اينشتاين ولفت انتباهه إلي وجود المتماثلات في الطبيعة حيث انه يوجد قدر كبير من التماثل في هذا الكون فمثلا يوجد تماثل بين قوانين قوى الجاذبية وقوانين القوي الكهربي .
ويوجد تماثل بين الموجات والجسيمات حيث يتبع كلا منهما اقصر طريق مهما كان الوسط الذي يتحرك فيه .
يوجد تماثل بين النظام الذرى والنظام الشمسي .
وغيرها من المتماثلات في الكون .
إذا لماذا لا يكون هناك تماثل بين المادة والطاقة؟
واكتشف أن الفوتون عبارة عن جسيم يصاحب حركته موجه وليس الفوتون فقط هو الذي يصاحب حركته موجة ولكن كل جسيم متحرك يصاحبه موجه.
وهذا ما يسمي بمبدأ دي براولي
وادي ما اكتشفه العالم دي براولي إلي اختراع الميكروسكوب الالكتروني الذي أدي إلي حدوث طفرة في العلم وعرفنا أشياء لا يمكن معرفتها لولا هذا الاختراع العظيم .
وفكرة عمله مبنية علي أن كل جسيم متحرك تصاحبة حركه موجية والإلكترون جسيم متحرك أي يصاحبه موجة .
وبالتالي يمكن استخدام شعاع من الالكترونات كما نستخدم شعاع من الضوء.
ملاحظـــة:ــــ
سلامٌ اذا حان وقت مماتي وغطى التراب الطهور رفاتي
وصرت بظلمة قبري وحيداً ولا من شفيع سوى حسناتي
فلا تذكروني بسوءفيــكفي الذي قد جنــيت طوال حيــاتي
دعونـي أنم في قبــري سعــيداً وعـذرا عن كل ماض ٍوآت
فيـا ليت كـل من قـرأ خطـي الدعاء لي
