بحث شامل عن نظرية الكم

بحث شامل عن نظرية الكم إن نظرية الكم تعرف باسم ميكانيكا الكم وهي تعد جزء من الفيزياء الحديثة، والجدير بالذكر أن نظرية الكم يتم استخدامها لدراسة كل ما يخص سلوك المادة، بالإضافة إلى دراسة سلوك الضوء.

وتتم هذه الدراسة أما في المستوى الذرى أو في المستوى دون الذرى مما يعنى الدراسة في إبعاد يتم قياسها بواسطة النانومتر.

بحث شامل عن نظرية الكم

• يمكنك من خلال دراسة ميكانيكا الكم الحصول على التفاسير التي تخص سلوك الذرة.
  • بالإضافة إلى التعرف على المكونات الأساسية للذرة والتي تشمل البروتونات والإلكترونات والنيترونات.
  • بالإضافة إلى الكواركات وهي تعد من المكونات الأساسية للذرة أيضًا ولكنها تكون أصغر في الحجم.
• والجدير بالذكر أن الميكانيكا الكلاسيكية تختلف تمامَا عن ميكانيكا الكم، حيث أن الميكانيكا الكلاسيكية تهتم بوصف ما يتواجد حولنا في حياتنا اليومية من أجسام.
  • بالإضافة إلى أنه يمكنك من خلال دراسة الميكانيكا الكلاسيكية تحديد الموقع الذي تتواجد به الأجسام.
  • وتحديد القوة التي تؤثر على هذا الجسم كذلك، وبالتالي يمكنك من خلال التنبؤ التعرف على كل الأمور التي تتعلق بالميكانيكا الكلاسيكية.
• حيث أنه يمكنك أن تتنبأ بالموقع الذي سوف تتواجد به الأجسام بعد مرور وقت معين، أو السرعة التي يسير بها الجسم وهكذا بالإضافة إلى قدرتك على التنبؤ في الماضي أيضًا.
• أما بالنسبة لميكانيكا الكم فإنه يمكنك أن تحدد الموقع الذي تتواجد به الأجسام ولكن لا يمكنك أن تتنبأ بما سيحدث في المستقبل ولا التنبؤ بما حدث في الماضي.
  • وذلك نتيجة لأنه من المستحيل أن تحدد الحالة التي كانت تتواجد عليها الذرة في صورتها الابتدائية.
  • حيث أنه عندما تحاول تحديد الموقع ستجد هناك بعض المشاكل التي قد تواجهك، حيث أنه إذا استطعت أن تحدد الموقع الذرى بدقة شديدة فلن تتمكن من تحديد الزخم الخاص بها، وبالتالي لن تتمكن من تحديد ما سوف يحدث في المستقبل.

شاهد أيضًا: القوة والحركة في بعدين في الفيزياء

أهمية ميكانيكا الكم مقارنة بالميكانيكا الكلاسيكية

• فوجئ العلماء في القرن التاسع عشر من خلال إجراء بعض التجارب العلمية التي تخص سلوك الجزيئات والذرات، أنها لا تخضع لتفسير الميكانيكا الكلاسيكية.
  • ومنذ ذلك الوقت يتسارع العلماء إلى تفسير حدوث هذه الظواهر بطريقة أخرى.
  • والى إعادة النظر في القواعد الأساسية التي كانت تقوم عليها الميكانيكا الكلاسيكية ومن هنا ظهرت ميكانيكا الكم.
• ومما تم ذكره سابقًا نستنتج أن ميكانيكا الكم ظهرت.
  • عندما عجزت الميكانيكا الكلاسيكية عن تفسر بعض الظواهر العلمية التي تخص سلوك الجزيئات والذرات.
  • ومن أهم هذه الظواهر هي ظاهرة إشعاع الجسم الأسود والظاهرة الكهروضوئية.
  • وتأثير كومبتون وظاهرة خطوط الانبعاث لذرة الهيدروجين.

ظاهرة إشعاع الجسم الأسود

• إن هذه الظاهرة تقول بان كل جسم يتواجد في هذه الطبيعة يشع موجات كهرومغناطيسية تتميز بأطوال موجبة خاصة بها ومختلفة عن غيرها.
  • ويطلق أسم الجسم الأسود على الأجسام التي تقوم بإعادة إشعاع جميع الأشعة التي تسقط عليها.
  • وتظهر على هذه الأجسام منحنى الإشعاع الأسود.
• والجدير بالذكر أن بعض الأطوال الموجية التي تشع من الجسم تمتلك كمية من الطاقة أعلى من غيرها.
  • وذلك لان كل طول موجي يمتلك كما من الطاقة يختلف به عن غيره من الأطوال الموجية الأخرى.
  • بالإضافة إلى أن المنحنى الذي يظهر على الجسم الأسود لا يعتمد إلا على التغيير في درجة حرارة الجسم الأسود.
• إن الميكانيكا الكلاسيكية قامت بتفسير هذه الظاهرة.
  • حيث قالت بأن أن الطيف الكهرومغناطيسي يمكن الحصول عليه من خلال اهتزاز بعض الشحنات الكهربائية.
  • والتي ينتج عنها تغيير في الحركة، بالإضافة إلى التغيير في السرعة والاتجاه الخاص بالشحنات الكهربائية.
• ومن المعروف أن الجسم الأسود يشع عندما تتم عملية تسخينه، حيث انه نتيجة لحدوث عملية التسخين تهتز الإلكترونات المتواجدة بداخل الجسم الأسود.
  • ونظرًا لأن الإلكترونات في الأساس عبارة عن أجسام مشحونة.
  • فإن الجسم الأسود يشع الطيف الكهرومغناطيسي.
  • وعند الزيادة في درجة التسخين فان الإشعاع الذي يخرج من الجسم الأسود يزداد.
• ولكن على الرغم من أن هذا التفسير يعد جيدًا بصورة كبيرة.
  • إلا أنه لم يستطع تفسير شكل المنحنى الذي يتكون على الجسم الأسود.
  • ولكن بعد العديد من المحاولات الفاشلة لتفسير المنحنى من خلال الميكانيكا الكلاسيكية قام العالم ماكس بلانك بتفسير المنحنى.
• حيث أن العالم ماكس قال بأن شكل المنحنى ينتج نتيجة الطاقة تكون في صورة متقطعة على شكل مجموعة من الحزم.
  • وهذه الحزم تتناسب مع التردد الخاص بالاهتزازات، وأطلق هذا العالم اسم الكمات على هذه الحزم المتقطعة.

شاهد أيضًا: ما هي نظرية اينشتاين النسبية

الأفكار الأساسية التي يقوم عليها علم ميكانيكا الكم

• لا يمكن الاعتماد على الميكانيكا الكلاسيكية في تفسير بعض الظواهر الطبيعية التي تقوم في الأساس على المستوى الذرى مثل تفسير قانون نيوتن في الفيزياء.
  • وعند استخدامها في التفسير فان الظاهرة سوف تفشل مثل محاولة العلماء لتفسير ظاهرة المنحنى الذي يظهر على الجسم الأسود بواسطة الميكانيكا الكلاسيكية.
• إن الكمات عبارة عن طاقة تأتى في صورة حزم متقطعة ولا يمكن للكمات أن تأتى في صورة متصلة.
  • لا يمكن تحديد الموقع الخاص بالجسيم وزخمه معَا بدقة عالية وهذا ما يعرف باسم مبدأ عدم التحديد في ميكانيكا الكم.
• حيث أن نظرية الكم من أكثر النظريات التي لابد أن نتعرف عليها اليوم ونتعرف على جميع قوانينها.