كان أول شخص يقول أن الجسيمات الفيزيائية لها خصائص موجية
أول من يقول أن للجسيمات الفيزيائية خصائص موجية هو العالم دي برولي.
طيف الامتصاص النجمي وفوائده
يوضح لنا طيف الامتصاص النجمي مجموعة واسعة من الحقائق، من بينها ما يلي.
- يستخدم العلماء أطياف الامتصاص النجمي ليتمكنوا من معرفة النجم بدقة أكبر، وما هي مكونات ذلك النجم.
- ترتبط درجة حرارة النجم ارتباطًا وثيقًا بخصائص طيف الامتصاص النجمي، مما يساعد العلماء على تحديد درجة حرارة النجم، والتي تتناسب وتتوافق مع البيانات التي يشير إليها طيف الامتصاص النجمي.
- يكشف طيف الامتصاص النجمي أن النجوم تتكون من نفس العناصر التي تتكون منها الأرض.
- يوجد ما يقرب من 600 خط داكن في طيف امتصاص الطاقة الشمسية.
ما هي العلاقة بين الجسيمات والموجات؟
قبل البدء في المقارنة، يجب أن نقدم بعض التوضيحات التي ستساعدنا على إجراء المقارنة بشكل صحيح. بالنظر إلى أن الذرة هي أصغر وحدة في الكون، يمكنها وحدها التعبير عن خصائص عنصرها، فهي أصغر جسيم، لذلك يجب أن نعرف ما هي الذرات؟ وما هي الموجات؟ ما هي خصائص كل منهم؟ سوف نعرض كل هذا أدناه.
ما هي الذرات حسب رذرفورد؟
أولاً، نبدأ بإظهار نموذج صغير لنظرية بدائية إلى حد ما تشرح ماهية الذرات، وهي نظرية عالم رذرفورد.
- البروتونات تحمل جزءًا كبيرًا من وزن الذرة بشكل شبه كامل، وهي موجبة الشحنة.
- النيوترونات توجد أيضًا في قلب النواة بالبروتونات، وهي أيضًا ذات كتلة كبيرة – على المستوى الذري – وهي محايدة مسؤولة، وفي وجودها مع البروتونات داخل النواة، قال العالم رذرفورد. أن كتلة الذرة موجودة في النواة، ويمكن إهمال كتلة الإلكترونات التي تدور حول النواة.
- الإلكترونات هي الأجسام الأصغر التي توجد في الذرة، ولا تتواجد داخل النواة، بل تدور في مدارات خاصة بكل عنصر، وبسرعات عالية. وهي مشحونة سلبيا.
عيوب نظرية رذرفورد للذرة
لكن وجهة النظر هذه التي اقترحها رذرفورد بها العديد من العيوب، بما في ذلك كل ما يلي.
- لم يُمكِّن هذا النموذج العلماء من شرح الاختلاف والتشابه في السلوك الكيميائي للعناصر المختلفة.
- لم يشرح رذرفورد سبب عدم انجذاب الإلكترونات سالبة الشحنة إلى النواة الموجبة الشحنة.
- لم يستطع نموذج رذرفورد شرح كيفية ترتيب الإلكترونات في الفراغ حول النواة.
تعريف الضوء
الضوء نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، له طبيعة مزدوجة. لها خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، مع خصائص الجسيمات والإلكترونات، مما يسمح لها بالتصرف مرة واحدة كجسيم، ومرة أخرى كموجة.
إذا كان هذا هو تعريف الضوء على أنه إشعاع كهرومغناطيسي، فما هو هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي؟
تعريف الإشعاع الكهرومغناطيسي
الإشعاع الكهرومغناطيسي هو شكل من أشكال الطاقة التي تتصرف كموجة أثناء انتقالها عبر الفضاء. إذن الضوء يتصرف مثل الأمواج، وهناك العديد من أشكال التشابه بين سلوك الضوء وسلوك الموجات التي تحدث في الماء – من وجهة نظر فيزيائية – ولكن ما هي خصائص تلك الموجات؟
خصائص الموجة
للأمواج، بتنوعها وتعددها، بعض الخصائص الثابتة فيما بينها، وهذه الخصائص هي على النحو التالي.
- طول الموجة.
- تكرر.
- السعة.
- السرعة.
تحديد الطول الموجي
عندما نرسم حركة الموجة على الرسم البياني، فإنها ستظهر لك على شكل منحنى صاعد عند نقطة ما حتى تصل إلى قمة الصعود، ثم تعود لتنخفض حتى تصل إلى أدنى مستوى لها، ثم تعود إلى الوراء. مرة أخرى وهلم جرا. أما بالنسبة لتعريف الطول الموجي فيعرف الطول الموجي بأنه أقصر مسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين ويقاس بوحدات طول مختلفة سواء متر أو سم أو نانومتر.
تعريف التردد
هو عدد الموجات التي تمر بنقطة معينة في الثانية، ويتم قياسها بوحدات الموجة في الثانية، أو هيرتز، ومشتقاتها من كيلوهرتز، وميجاهرتز، وجيجاهيرتز، وتيرا هيرتز.
تعريف السعة
يتم تعريف السعة على أنها أقصى ارتفاع للموجة أسفل خط الأصل، أو أدنى قاع للموجة أسفل خط الأصل.
تعريف السرعة
يتم تعريف سرعة الموجة على أنها أي سرعة موجودة، وهي المسافة التي تقطعها الموجة في ثانية واحدة أثناء انتشارها، ويشار إلى السرعة على أنها المسافة بمرور الوقت، أي متر في الثانية، وقيمتها تصل
حدد الطيف الكهرومغناطيسي
يُعرَّف الطيف الكهرومغناطيسي بأنه سلسلة من الموجات المستمرة التي تنتقل بسرعة الضوء، تختلف في التردد والطول الموجي فقط.
مكونات الطيف الكهرومغناطيسي
يتكون الطيف بأكمله من عدة موجات، يشكل الطيف المرئي بألوانه السبعة جزءًا صغيرًا جدًا، ومن بين هذه المكونات ما يلي.
- أشعة غاما.
- الأشعة السينية أو الأشعة السينية.
- الأشعة فوق البنفسجية.
- ضوء مرئي بألوان قوس قزح السبعة.
- الأشعة تحت الحمراء.
- موجات الميكروويف.
- موجات الراديو.
قارن بين طبيعة الموجة والجسيمات للضوء
ينتقل الضوء على شكل موجات، مع خصائص موجية طبيعية وكاملة عند السفر في فراغ، والضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، تحتوي على شحنتين من الموجات، أو في شكل آخر هو اندماج بين موجتين كهربائيتين وموجات كهرومغناطيسية تتحرك معًا، والوحدة الأساسية لهذه الموجات هي الفوتونات. يمكن أن يعني مصطلح الفوتون أيضًا جسيمًا من الضوء، ويعتبر الفيزيائيون أن جميع الموجات الكهرومغناطيسية هي ضوء، سواء كانت مرئية أو غير مرئية.
- عندما يصطدم الضوء بجسم ما، فإنه ينهار على الفور في مجموعة كبيرة من جسيمات الطاقة، والتي يشكل كل جزء منها فوتونًا واحدًا، ويحمل كل من هذه الفوتونات جزءًا من طاقة الموجة، لذلك إذا ضربت موجة من الضوء المرئي قطعة من فيلم فوتوغرافي، سنتمكن من رؤية آثار جميع الفوتونات التي اصطدمت بها، بحيث ينشئ كل فوتون نقطة صغيرة، تشكل جزءًا صغيرًا من الصورة.
- عندما كان الضوء يسافر في الهواء أو الفضاء، كانت موجة، ولكن عندما اصطدمت بالفيلم، بدأت تظهر العديد من التغييرات، حيث تغيرت خصائصه من موجات الضوء إلى الجسيمات، لذلك كان لها موقع صغير ومحدد.
خصائص الضوء الشبيهة بالجسيمات
أجريت مجموعة من التجارب على التأثير الكهروضوئي في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، وساعدت هذه التجارب في التعرف على سلوك الجسيمات لموجات الضوء، حيث أظهرت العديد من الخصائص التي لا يمكن تفسيرها على أنها خواص للضوء كموجة، ولكن يسهل شرحها لأن الضوء جسيم. .
- المفهوم الرئيسي والأساسي للتأثير الكهروضوئي هو ظاهرة تنبعث فيها الإلكترونات من سطح معدني عندما يضربه الضوء، وتسمى الإلكترونات المنبعثة بالإلكترونات الضوئية.
- على الرغم من عدم انبعاث أي إلكترونات عندما يصطدم الضوء بالسطح، تنبعث الإلكترونات.
- إذا انخفض الطول الموجي للضوء الذي يصطدم بالسطح، فإن عدد الإلكترونات المنتجة عند هذا الاصطدام يكون أقل، والعكس صحيح.
- كيف يتم إنتاج الإلكترونات من الموجات في المقام الأول؟ لا تمتلك الموجات إلكترونات، بل طاقة فقط، لكن ظهور الإلكترونات ووجودها على سطح المعدن بهذا النظام الدقيق، يؤكد أن المصادم في الحاجز ما هو إلا جسيمات وليس موجات.