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 : ميكانيكا الكم :

الميكانيكا الموجية في مقابل الميكانيكا الكلاسيكية

المؤلف:  فريدريك بوش ، دافيد جيرد

المصدر:  اساسيات الفيزياء

الجزء والصفحة:  ص 1018

11-7-2016

3911

الميكانيكا الموجية في مقابل الميكانيكا الكلاسيكية

أدى اكتشاف الخواص الموجية للجسيمات إلى نتائج خطيرة بالنسبة لتفسير حركة الجسيمات وكذلك بالنسبة للميكانيكا بشكل عام. ولابد أن نبحث في الظروف التي تجعل الطبيعة الموجية للجسيمات من الأهمية بمكان بحيث تجعلنا نعدل من الوصف الكلاسيكي (التقليدي) لسلوك الجسيمات. ويمكننا في هذا السبيل ــ أن نعول على معارفنا السابقة حول السلوك الموجي كالحيود والتداخل.

يدل تفسير نمط حيود الضوء باستخدام مفهوم الفوتون، على أن النمط يمثل توزيع مسارات الفوتونات المارة عبر الفتحة. ولذلك تكون مناطق شدة الإضاءة القصوى هي حيث تذهب معظم الفوتونات. يرينا الشكل (1 أ) نمط تداخل حزمة من أشعة إكس المارة من غشاء من الألمنيوم، أما الشكل (1 ب) فيبين النمط الذي تكون عندما أطلقت إلكترونات عبر نفس الغشاء. ويشير التشابه بين نمطي حيود أشعة إكس والإلكترونات إلى وجود ظروف متشابهة بالنسبة لموجات دي برولي فإذا استخدمنا الأطوال الموجية لدى برولي في حالة الإلكترونات، لتمكننا من التنبؤ بالموقع الذي يحظى بأكبر احتمال لأن ترتطم به إلكترونات فيما وراء فتحة ضيقة في الحائل.

 

الشكل 1)): نمط الحيود الناتج من حزمة من (أ) أشعة إكس و(ب) الإلكترونات الساقطة على هدف شاء نم الألمنيوم.

نستعرض الآن الحالتين المبينتين في الشكل 2)). لو أن موجة نفذت من حاجز به فتحتان أوسع من الطول الموجي فإن الموقف سيكون كما هو موضح في الشكل     (2 أ) حيث يظهر ظلان محددان لحواف الفتحتين. أن هذا هو ما يحدث مع الجسيمات الماكروسكوبية. إلا أن الجسيمات ذات الكتلة الصغيرة للغاية (كالإلكترونات مثلاً) لها كمية تحرك صغيرة جداً حتى وإن كانت سرعاتها مرتفعة جداً. ويعنى هذا أن أطوال دي برولي الموجية يمكن مضاهاتها بسهولة بأبعاد التجربة الماكروسكوبية ولذلك قد تصير خواصها الموجية ملحوظة. والإلكترونات النافذة عبر نفس الفتحتين يمكنهما إحداث توزيع كالذي يبينه الشكل (2 ب)، حيث التحكم في مساراتها يكون بالطبيعة الموجية لها أكثر مما هو بالميكانيكا الكلاسيكية للجسيمات. وبالرجوع إلى سؤالنا الأساسي حول متى تفشل الميكانيكا الكلاسيكية، فيمكننا النصف على ما يلي:

تصبح الميكانيكا الكلاسيكية عاجزة عندما يكون طول دي برولي الموجي للجسيم مقارباً أو أصغر من أصغر أبعاد التجربة.

إن احتمال حدوث هذا الموقف هو فقط عند معالجة جسيمات ذرية وما دون الذرية وتسود الظواهر الموجية ــ بشكل خاص ــ سلوك الإلكترونات داخل الذرات وعندئذ علينا أن نستبدل بالميكانيكا الكلاسيكية، الميكانيكا الموجية.

وما إن اقترح دي برولي وجود الطبيعة الموجية للجسيمات حتى بادر العالم الألماني إدوين شرودنجر إلى وضع معادلة تصف الخواص الموجية للجسيمات. لقد أصبحت معادلة شرودنجر ــ وهي شبيهة بالمعادلة التي تستخدم لوصف سلوك الموجات الكهرومغناطيسية ــ تشكل حجر الأساس لميكانيكا الكم. وإذا كانت المبادئ النيوتونية (الكلاسيكية) لا زالت قادرة على حل معظم المسائل الماكروسكوبية، إلا أن الظواهر النسبوية تصبح مهمة عندما تقترب سرعات الجسيم من سرعة الضوء فحسب أو عندما يستلزم الأمر وجود نتائج دقيقة جداً. وتحل ميكانيكا الكم محل الميكانيكا النيوتونية عندما نتناول أبعاداً مقاربة للأطوال الموجية فحسب.

 

الشكل 2)): (أ) عندما يكون الطول الموجي المصاحب لجسيم ما أصغر بكثير من عرض الفتحة، فإن صوراً واضحة ومحددة للفتحة ستتكون بواسطة الجسيمات النافذة. (ب) أما عندما تقترب λ من عرض الفتحة فإن ظواهر تداخل نموذجية يمكن رؤيتها في توزيع الجسيمات الخارجة.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي