المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الفيزياء — الصف الثالث الثانوي

الوحدة الأولى: الكهربية التيارية

0/17

الوحدة الثانية: مقدمة في الفيزياء الحديثة

0/8
نص الدرس

ازدواجية الموجة والجسيم

الفيزياء — الصف الثالث الثانوي

ازدواجية الموجة والجسيم

الطبيعة الجسيمية للضوء

الطبيعة الجسيمية للضوء

  1. الضوء يسلك سلوك جسيمات تسمى الفوتونات
  2. وطاقة الفوتون تتناسب طردياً مع التردد:

E = h × f = h × c ÷ λ

  • حيث h ثابت بلانك ويساوي 6.6 × 10 أس سالب 34 جول ثانية.
شكل 1: فوتونات الضوء
شكل 1: فوتونات الضوء
  • افترض بلانك أن الإشعاع يتكون من كمات منفصلة من الطاقة تسمى فوتونات، وطاقة الفوتون الواحد تساوي hν.
  • والفوتون لا يشبه الجسيمات المادية في خواصه: فكتلته أثناء السكون تساوي صفراً، ويتحرك دائماً بسرعة الضوء في الفراغ، وكمية حركته p = h / λ.
  • وتعتمد شدة الضوء على عدد الفوتونات الساقطة، بينما تعتمد طاقة كل فوتون على تردده.
ازدواجية الموجة والجسيم · 1 / 5
الظاهرة الكهروضوئية

الظاهرة الكهروضوئية

  • هي انبعاث إلكترونات من سطح فلز عند سقوط ضوء عليه بتردد مناسب.
  • لا يحدث الانبعاث إلا إذا كان تردد الضوء أكبر من تردد حدي معين يسمى تردد العتبة، وهو خاص بكل فلز.
  • لا تؤثر شدة الضوء في الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات، بل في عددها فقط.
  • تزداد الطاقة الحركية العظمى بزيادة تردد الضوء.
شكل 2: الظاهرة الكهروضوئية
شكل 2: الظاهرة الكهروضوئية
للضوء والجسيمات طبيعة مزدوجة←تسلك سلوك الموجة في ظواهر مثل التداخل والحيود، وتسلك سلوك الجسيم في ظواهر مثل الظاهرة الكهروضوئية وتصادم الفوتونات مع الإلكترونات.
ازدواجية الموجة والجسيم · 2 / 5
معادلة أينشتاين الكهروضوئية

معادلة أينشتاين الكهروضوئية

  • طاقة الفوتون = دالة الشغل + الطاقة الحركية العظمى:

h × f = W + KE(max)

  1. حيث دالة الشغل هي أقل طاقة لازمة لتحرير الإلكترون من سطح الفلز
  2. وتساوي h × f0 حيث f0 تردد العتبة.
شكل 3: الطاقة الحركية وتردد الضوء
شكل 3: الطاقة الحركية وتردد الضوء
  • لا ينبعث أي إلكترون إذا كان تردد الضوء الساقط أقل من تردد العتبة، مهما زادت شدته أو طالت مدة تعرض المعدن له.
  • أما إذا كان التردد أكبر من أو يساوي تردد العتبة فتنبعث الإلكترونات فوراً، وتتوقف طاقة حركتها على التردد وحده، بينما تحدد شدة الضوء عدد الإلكترونات المنبعثة.
ازدواجية الموجة والجسيم · 3 / 5
الطبيعة الموجية للجسيمات

الطبيعة الموجية للجسيمات

  • اقترح دي برولي أن للجسيمات المتحركة طول موجة:

λ = h ÷ (m × v)

  • حيث m الكتلة وv السرعة. وقد تأكد ذلك تجريبياً في حيود الإلكترونات.
شكل 4: حيود الإلكترونات
شكل 4: حيود الإلكترونات
  • يشترط لرؤية جسم دقيق أن يكون الطول الموجي للإشعاع المستخدم أصغر من أبعاده، ولهذا لا يمكن رؤية الفيروسات بالمجهر الضوئي لأن طول موجة الضوء المرئي أكبر من حجمها.
  • أما في المجهر الإلكتروني فتُعجَّل الإلكترونات بفرق جهد كبير، فيقصر طولها الموجي المصاحب إلى أقل من أبعاد الفيروسات بآلاف المرات، وتصل قوة التكبير إلى أكثر من مليون مرة.
ازدواجية الموجة والجسيم · 4 / 5
ازدواجية الموجة والجسيم

ازدواجية الموجة والجسيم

شكل 5: ازدواجية الموجة والجسيم
شكل 5: ازدواجية الموجة والجسيم
  • للضوء والجسيمات طبيعة مزدوجة تسلك سلوك الموجة في ظواهر مثل التداخل والحيود، وتسلك سلوك الجسيم في ظواهر مثل الظاهرة الكهروضوئية وتصادم الفوتونات مع الإلكترونات.
  • شكل 5 ازدواجية الموجة والجسيم
  • ويؤكد ذلك تجربة كومتون، إذ يصطدم فوتون من أشعة إكس ذات تردد عالٍ بإلكترون حر، فيقل تردد الفوتون ويزداد طوله الموجي، ويكتسب الإلكترون طاقة حركة وسرعة.
  • ويتم التصادم تصادماً مرناً تُحفظ فيه الطاقة وكمية الحركة، وهذا يثبت أن الفوتون يسلك سلوك الجسيم.
  • وتظل سرعة الفوتون المشتت ثابتة وتساوي سرعة الضوء.
ازدواجية الموجة والجسيم · 5 / 5