1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : الفيزياء الحديثة : فيزياء الجسيمات :

الإلكترونات

المؤلف:  مارك راتنر ودانيال راتنر

المصدر:  التقانة نانوية

الجزء والصفحة:  (ص36 – ص37)

2023-03-22

1257

تقوم رؤية الكيميائيين للحقيقة الفيزيائية على وجود جُسَيْمين أصغر من الذرة. وهذان الجسَيْمان هما البروتون والإلكترون. صحيح أن ثمة جسيمات دون ذرية أخرى (كالكواركات وغيرها)، إلا أن البروتون والإلكترون يمثلان من بعض النواحي أبسط الجسيمات اللازمة لوصف المادة.

اكتشف الإلكترون في وقت مبكر من القرن العشرين، وهو خفيف جداً (أخف ب­2000 مرة من أصغر ذرّة، أي ذرّة الهدروجين) ويمتلك شحنة سالبة. أما البروتون، الذي يمثل بقية كتلة ذرّة الهدروجين، فيمتلك شحنة موجبة. وفي حال وجود إلكترونين جنباً إلى جنب، فإنهما يؤثران في بعضهما البعض وفقاً لقانون القوة الكهربائية الأساسي. ويمكن التعبير عن تلك القوة بمعادلة بسيطة تُسمى أحياناً قانون كولومب Coulomb's law.

عندما تفصل مسافة مقدارها r بين جُسَيْمين مشحونين تُعطى القوة المؤثرة فيهما بـ: F= Q1Q2/r2

حيث F هي القوة الفاعلة بين الجُسَيمين، وQ1 هي شحنة الجسيم الأول وQ2 هي شحنة الجسَيْم الثاني، وr هي المسافة بين الجسيمين. لاحظ أنه إذا كان الجسيمان إلكترونين تكون لـ Q1 وQ2 نفس الإشارة (والقيمة أيضاً)، ولذا تكون القوة بينهما عدداً موجباً. وعندما تؤثر قوة موجبة في جسيم فإنها تدفعه بعيداً. ولا تحبّ الإلكترونات الاقتراب من بعضها لأن الشحنات المتشابهة تتنافر تماماً كما يتنافر مغنطيسان متشابهان والعكس صحيح أيضاً. إذا كان ثمة جُسَيْمان لهما شحنتان مختلفتان كانت القوة بينهما سالبة، وجذب أحدهما الآخر. أي إن الشحنات المختلفة تتجاذب. وهذه نتيجة مباشرة لقانون كولومب.

وينتج من قانون كولومب أيضاً أن القوة الفاعلة بين الجسيمين تصبح صغيرة إذا ابتعدا عن بعضهما البعض كثيراً (أي عندما تصبح r كبيرة). لذا فإن الإلكترونين المتجاورين جداً سوف يدفع كل منهما الآخر حتى تصبح المسافة الفاصلة بينهما كبيرة إلى حد يجعل قوة تنافر هما مهملة فينعم حينئذ كلّ منهما بتفرُّده. 1

وحينما تتدفق الإلكترونات على شكل تيار كهربائي فإنه من المفيد وصف ما يحصل للفراغات التي تخلّفها وراءها. تُسمّى تلك الفراغات بالفجوات holes. وليست الفجوات جسيمات حقيقية، بل هي أمكنة يجب أن تكون فيها إلكترونات، والإلكترونات تحاول الوصول إليها وتُعتبر الفجوات ذات شحنة موجبة، لذا بإمكانك تخيل التيار الكهربائي على أنه مجموعة من الإلكترونات التي تنتقل من مكان فيه وفرة منها (أي من الشحنات السالبة)، ومن أمثلته الجزء السفلي من بطارية من المقاس AA إلى مكان فيه وفرة من الفجوات (شحنات موجبة)، ومن أمثلته الجزء العلوي من تلك البطارية. ولتحقيق الانتقال تتدفق الإلكترونات عبر دارة خارجية حيث تؤدي عملاً مفيداً.

إضافة إلى تكوين التيارات، تُعتبر الإلكترونات مسؤولة أيضاً عن الخواص الكيميائية للذرة التي تنتمي إليها.

هوامش

(1) solipsism. استعار المؤلفان هذه الصورة مجازاً من مذهب التفرد، وهو مذهب فلسفي يقول بأن ذات المتفرد هي الموجودة فقط، وأن ما سواها ليس إلا مجرد استكمال المشهد الوجود. قد يبدو هذا المذهب غريباً مع أنه واسع الانتشار ويمارسه الكثيرون منا بوعي أو من دون وعي (المترجم).

 

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي