بحث في النموذج الجزيئي للموجات، جاهز للطباعةويرتبط النموذج الفيزيائي للموجات بميكانيكا الكم، وهو ما يفسر طريقة عمل الأشياء، ويساعد أيضًا في شرح العديد من التطبيقات والأمثلة، بما في ذلك انتقال الإلكترون عبر شريحة الكمبيوتر، أو كيفية تحويل فوتون الضوء إلى شحنة كهربائية . أو كيف يتم تضخيم الفوتونات في الليزر، وعن طريق… موقع مرجعي وسوف نتعلم بالتفصيل ما هي ميكانيكا الكم.
مقدمة للبحث في النموذج الجزيئي للموجات
في بداية بحثنا عن النموذج الفيزيائي للموجات لا بد من توضيح أن هذا يعني البحث عن ميكانيكا الكم، والذي يعود تاريخه إلى بداية القرن العشرين، عندما مرت الفيزياء بتحولين عظيمين في وقت واحد تقريبا، أولهما ويرجع ذلك إلى نظرية النسبية لأينشتاين، أما الثانية فسبقت نظرية الكم، لأنها النظرية التي اقترحت وجود الطاقة على شكل حزم منفصلة، تسمى كل منها “الكم” مما سمح لعلماءه بفهم التفاعل بين الطاقة والمادة في العالم دون الذري. يعد كل من نيلز بور وماكس بلانك أحد مؤسسي نظرية الكم وقد حصل كل منهما على جائزة نوبل عنها. ويعتبر أينشتاين مؤسسها الثالث وحصل أيضًا على جائزة نوبل عليه.
بحث في النموذج الجزيئي للموجات
تعتبر ميكانيكا الكم نقلة نوعية في عالم الفيزياء الذرية، وهنا سنتحدث عن طبيعتها بشكل سلس ومبسط على النحو التالي:
ميكانيكا الكم
ميكانيكا الكم هي أحد جوانب الفيزياء التي تختص بدراسة سلوك المادة والطاقة والضوء وجميع خواصها على المستوى الذري ودون الذري. ويعتمد هذا الفرع في تطبيقه على العديد من المبادئ والظواهر المختلفة الناشئة عن ميكانيكا الكم للإجابة على الأسئلة التي عجزت الفيزياء الكلاسيكية عن الإجابة عليها. كما تهتم فيزياء الكم بمحاولة إيجاد تفسير علمي لسلوك الذرة ومكوناتها الأساسية مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات وغيرها من الجسيمات الأصغر حجما مثل. الكواركات والجلونات ووصف خصائصها.(1)
نظرية ميكانيكا الكم
نشأت نظرية ميكانيكا الكم من عجز الفيزياء الكلاسيكية عن تفسير بعض الظواهر: إشعاع الأجسام السوداء، والظاهرة الكهروضوئية، وتأثير كومبتون، بالإضافة إلى أن خطوط انبعاث ذرة الهيدروجين قد فسرت أكثر الظواهر تعقيدا، كما أن وتعتبر نظرية ميكانيكا الكم ما يسمى. ويطلق عليها عادة ميكانيكا الكم، وهي جزء من الفيزياء الحديثة، وهي الموضوع الذي يتناول دراسة سلوك المادة والضوء على المستوى الذري ودون الذري، أي بأبعاد تقاس بالأقصى نانومتر، حيث أن واحدا نانومتر يساوي 1 × 10-9 متر.(2)
مؤسس ميكانيكا الكم
تم اكتشاف ميكانيكا الكم تدريجيًا على مراحل، وعلى يد العديد من العلماء. أولهم كان غوستاف كيرشوف الذي أثبت نظرية عدم إشعاع الجسم الأسود، وهو الجسم القادر على امتصاص جميع أشكال الطاقة المحيطة به والاحتفاظ بها. يدخلها إليها دون أن ينعكس شيئاً منها فيظهر باللون الأسود، ووضع قانوناً ينص على أن الطاقة المنبعثة، التي يرمز لها بالرمز (E)، تتناسب طردياً مع درجة الحرارة، التي يرمز لها بالرمز (T)، والتردد من الطاقة المنبعثة والتي يرمز لها بالرمز (v) والطول الموجي الذي يرمز له بالرمز (J) فيصبح القانون (E=J(T,v)) ويبقى الرمز (J) مجهولاً والذي وفتح الطريق أمام العالمين ماكس بلانك ونيلز بور اللذين فازا بجائزة نوبل للسلام في الفيزياء لاكتشافهما نظرية الكم. لذلك يعتبر هذين العالمين أول من اكتشف ميكانيكا الكم، والفيزيائي أينشتاين. والثالث الذي يكمن دوره في تفسير الضوء باعتباره كميا وفقا لنظريته المعروفة بالظاهرة الكهروضوئية.
علماء ميكانيكا الكم
بدأ صعود ميكانيكا الكم في نفس الوقت تقريبًا الذي بدأ فيه أينشتاين كتابة ونشر النظرية النسبية في القرن العشرين. ومن العلماء الذين ساهموا في تطوير ميكانيكا الكم:
يعتبر الفيزيائي بيلز بور أحد مؤسسي علم ميكانيكا الكم، فهو مؤسس ما يسمى بنظرية الكم. وفي هذه النظرية اقترح العالم بور أن في بعض الإلكترونات تدور حول النواة وفق القوانين الكلاسيكية مع استثناءات، لأنه قال أنه من الممكن أن تقفز الإلكترونات من مدار إلى آخر. وتتحول الطاقة المفقودة خلال هذه العملية إلى إشعاع.
- فيرنر هايزنبرج:
ويعتبر العالم فيرنر هايزنبرغ من أوائل العلماء الذين حاولوا تقديم تفسير منطقي وعلمي في ميكانيكا الكم. وعندما كان عمره 23 عامًا، نشر مفهومه عن نظرية الكم، ضمن التطبيقات ذات الصلة، وأدى ذلك إلى اكتشافه لجميع أشكال التطرف الهيدروجيني، ونتيجة لذلك حصل على جائزة نوبل عام 2017. في عام 1932، نشر هايزنبرغ لاحقًا مبدأ عدم اليقين، الذي ينص على أن تحديد موضع وزخم جسيم متحرك يحتوي على أخطاء لا يمكن تجنبها. لذلك اقترح ثابت الكم المسمى h.
- إروين شرودنغر:
اختلف العالم إروين شرودنغر مع الحالة الكمومية لنظرية بور للمدارات الذرية، بالإضافة إلى إيمانه بالطيف الذري، وأنه لا بد من وجود طريقة محددة لتحديد القيمة الخاصة للطيف الذري نتيجة لهذه التحقيقات شرودنغر حصل على جائزة نوبل التي تقاسمها مع عالم الفيزياء بول ديراك عام 1933م، وكان من أعظم مقدمات ميكانيكا الكم معادلة شرودنجر الموجية، التي تساعد على حساب مستوى طاقة الإلكترون في الذرة بدقة.
قام العالم ماكس بلانك بدراسة نظرية الكم بشكل مكثف وشارك في دراسة الإشعاع، لأنه اقترح اعتبار الإشعاع ذا طابع كهرومغناطيسي. تمكن بلانك من تحديد العلاقة بين كمية الطاقة والتردد الراديوي من خلال بعض التجارب العلمية ونشر ذلك في مقال بحثي. وأعلن عن اشتقاق علاقة تساعد في حساب الطاقة وهي (E=hv).-34 joules.sec); حيث v هو التردد بينما E هي كمية الطاقة التي تمتلكها الموجة اللونية.
يعتبر العالم ماكس بورن من العلماء الذين كان لهم دور في تطور علم ميكانيكا الكم، حيث قام بدراسة نظرية الكم بشكل مكثف، ومن أهم إنجازاته أنه تمكن من إثبات معادلة شرودنغر لـ موجات صحيحة لم يقدم أرقامًا دقيقة، نتيجة وجود المتغيرات، وحصل بورن على جائزة نوبل عام 1954، نتيجة أبحاثه في ميكانيكا الكم، وخاصة البحث في التفسير الإحصائي للدالة الموجية.
تطبيقات ميكانيكا الكم
هناك عدة تطبيقات لميكانيكا الكم، ولعل من أبرز تطبيقاتها إدراجها في الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر، حيث أنها تشرح طبيعة الأجسام الصغيرة، وتعمل أيضًا على مبدأ تكافؤ المادة والأمواج وأن المواد لها خصائص موجية وخصائص فيزيائية. ومن الناحية الكمية، فهو يساعدنا على فهم موصلية المواد الصلبة المختلفة والتحكم فيها، اعتمادًا على فهمنا للطبيعة الموجية للإلكترون. كما يستخدم في التشفير المعقد لحماية الحسابات والهويات المصرفية من الاحتيال عند إجراء معاملات البيع والشراء عبر الإنترنت، ويفسر التحلل الإشعاعي الناتج عن انطلاق الذرات في جزيئات ألفا. وكما تشرح ميكانيكا الكم، فهذا يعني أن هذه الجسيمات محاصرة قبل اضمحلال الضوء.
ما هو النموذج القياسي للجسيمات؟
في ميكانيكا الكم، هناك ثلاثة مبادئ أساسية تشرح النموذج القياسي للجسيمات:
- الخصائص الكمية: وهذا يعني أن بعض الخصائص، مثل الموقع والسرعة واللون، يمكن أن تحدث بطريقة محددة لعدد محدد من الجزيئات، مثل الجزيئات التي تحمل نفس العدد من الإلكترونات ولها نفس الخصائص إلى حد كبير.
- للمادة أيضًا موجات: لأن المادة، مثل الإلكترونات، يمكنها أيضًا أن تتصرف مثل الموجات، على الرغم من أنها تكون بشكل أساسي على شكل جسيمات.
- جزيئات الضوء: في بعض الحالات، يمكن للضوء أن يتصرف مثل الجسيمات، في حين أن له أيضًا خصائص موجية.
بعض الأفكار الأساسية من ميكانيكا الكم
هناك العديد من الأفكار الهامة والأساسية جداً في ميكانيكا الكم التي يقوم عليها هذا العلم، وفيما يلي سنذكر بعضاً من هذه الأفكار:
- تأتي الطاقة على شكل حزم منفصلة تعرف بالكمات ولا تأتي على شكل حزمة مستمرة.
- ولا يمكن تطبيق الفيزياء الكلاسيكية على المستوى الذري على الظواهر الطبيعية، مثل قوانين نيوتن، لأن هذا من شأنه أن يفشل.
- مبدأ عدم التحديد، المبدأ الذي يخبرنا أننا غير قادرين على تحديد موقع وزخم الجسيم بدقة عالية وفي نفس الوقت، يمكن تطبيقه أيضًا على الطاقة والوقت، لأنه لا يمكن تحديد الطاقة لتحديد الجسيمات بدقة. النظام والمدة التي سيحتفظ فيها بهذه الطاقة.
اختتام دراسة النموذج الجزيئي للموجات
ببساطة، تشرح ميكانيكا الكم الطريقة التي تعمل بها الأشياء لأنها تتعامل مع الطريقة التي تعمل بها الذرات، كما أنها تساعد في شرح العديد من التطبيقات والأمثلة، بما في ذلك نقل الإلكترون عبر شريحة الكمبيوتر، أو كيفية تحويل فوتون الضوء إلى الشحنة الكهربائية، أو كيفية تضخيم الفوتونات في… يتعامل الليزر، وكذلك ميكانيكا الكم مع الوصف الحسابي لحركة وتفاعل الجسيمات دون الذرية الموجودة في حالات محددة بناءً على مفاهيم تكميم الطاقة، وازدواجية الموجة والجسيم، ومبدأ عدم التحديد ومبدأ ازدواجية الطاقة.
بحث في النموذج الجزيئي للموجات pdf
ميكانيكا الكم هي أحد جوانب الفيزياء. وقد تم اكتشافه على مراحل وعلى يد مجموعة من العلماء. يهتم هذا الفرع بدراسة سلوك المادة والضوء على المستوى الذري ودون الذري ومكوناته الأساسية من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات ومكونات مكوناته الأساسية مثل الكواركات مجتمعة أو كل على حدة، وبمزيد من التفصيل “علم ميكانيكا الكم، وقد قمنا بتضمين دراسة حول ذلك بصيغة PDF ويمكنك تحميلها.”من هنا“.
بحث في النموذج الجزيئي للموجات.doc
ظهرت نظرية ميكانيكا الكم نتيجة عجز الفيزياء الكلاسيكية عن تفسير سبب امتصاص الضوء وانبعاثه. ويمكن تعريفه باختصار بأنه العلم الذي يهتم بدراسة سلوك المادة والضوء على المستوى الذري أو الفرعي. المستوى الذري، ويهتم بشرح كل ما يتعلق بالذرة من مكوناتها وجزيئاتها، ووصف خصائصها، بما في ذلك مهمتها شرح تفاعلات الجزيئات الصغيرة مع بعضها البعض ومع الضوء والإشعاع الكهرومغناطيسي مثلمن هنا“.
وهنا وصلنا إلى نهاية مقالتنا بحث في النموذج الجزيئي للموجات، جاهز للطباعةحيث نلقي الضوء على كل ما يتعلق بميكانيكا الكم من معلومات وخصائص.