الحلقة رقم 1 الخاصية المزدوجة للضوء

[HazemSakeek]

http://img120.imageshack.us/img120/1905/w9xd5.gif
نبدأ بعون الله الحلقة الاولى من الحلقات العلمية المخصصة للنقاش الهادف والحوار البناء لازالة الغموض وتوضيح المفاهيم الفيزيائية الاساسية لتسهل على دارسي هذا العلم التعمق في مفاهيمه باستخدام اسلوب الحوار والنقاش كاحد اساليب التعليم الحديثة

هذه الحلقة سوف تكون مخصصة على موضوع الخاصية المزدوجة للضوء، فكما نعلم اعزائنا ان الضوء فرع من افرع الفيزياء المهمة واهتم به العلماء على مر العصور و الأزمان ووضعت العديد من الفرضيات والنظريات لتفسير الكثير من الظواهر والمفاهيم.

للضوء خاصية مزدوجة ففي بعض الظواهر مثل الانعكاس والانكسار تظهر الخواص الجسمية للضوء ولا يمكن ان نفسر هذه الظواهر إلى بالاستناد إلى النظرية الجسيمية لنيوتن، وفي بعض الظواهر الاخرى مثل التداخل والحيود والاستقطاب تظهر الخواص الموجية للضوء ولا يمكن ان نفسر تلك الظواهر الا بالاسناد إلى النظرية الموجية التي وضعها العالم الهولندي هيجنز.

وقد انقسم العلماء الى فريقين فريق يؤيد ان الضوء مكون من جسيمات وفريق اخر يرى ان الضوء عبارة عن موجات إلى ان تم اكتشاف ظواهر ضوئية جديدة مثل الظاهرة الكهروضوئية وظاهرة كمبتون وظاهرة انتاج اشعة اكس وظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات فكان لابد من ان توضع نظرية توحد بين الخواص الموجية والجسيمية للضوء هي النظرية الكمية.
[line]

محاور الموضوع للنقاش


(1) الظاهرة الكهروضوئية Photoelectric Effect
(2) ظاهرة Bremsstrahlung لانتاج اشعة اكس
(3) ظاهرة كمبتون Compton Effect
(4) ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات Pair Production and Annihilation


[line]

من خلال هذه الظواهر الاربعة التي تشكل اساس الفرضية الكمية للضوء فتحت الافاق للفيزياء الحديثة.

المطلوب الان
اعداد مقال حول اي محور من المحاور الاربعة يشرح فيه الظاهرة الفيزيائية وتوضيح كيف ساهمت النظرية الكمية للضوء في تفسيرها في حين فشلت الفرضيات السابقة في ذلك. (باللغة العربية والمعادلات بالاحرف الانجليزية ومدعمة بالصور والاشكال كلما امكن)

دعوة
ندعو كل من يجد لديه الوقت والجهد من كافة اعضاء المنتدى ان يساهموا معنا في هذه الحلقة وذلك بوضع مشاركة لتحدد المحور الذي سوف تتناوله ولا مانع من ان يختار اكثر من عضو نفس المحور او ان يجتمع اكثر من عضو في اعداد الموضوع.
الفترة المحددة لتجهيز المواضيع اسبوع من تاريخه

نأمل مشاركتم الفعالة

[HazemSakeek]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

دعوة لجميع من شاركوا في اعداد موضيع لمحاور النقاش في الندوة العلمية بعنوان الخاصية المزدوجة للضوء بالاستعداد لطرح مواضيعهم كمشاركات في هذه الصفحة، وذلك ليتسنى للجيمع الاطلاع عليها وقراءتها.

سيتم فتح باب النقاش بعد طرح المواضيع حسب تسلسل المواضيع.

بانتظار مشاركة فعالة من جميع فيزيائيين وفيزيائيات المنتدى

تحياتي

[NEWTON]

مقدمة :

ما هو الضوء ؟؟ وما هي ماهيته وطبيعته ؟؟

إنه شيء نراه ونحس به ... ونستفيد منه يوميا .... لكنه قلما يأخذ الكثير من حيز تفكيرنا .

ومع ذلك فهو محور هام من محاور الفيزياء استحوذ على اهتمام العلماء قديما وحديثا ... في محاولة لتفسير تصرفاته المتناقضة دوما ... منذ أيام أرخميدس .
وقد يكون الأمر الذي يكسبه أهميته المميزة .. تربعه على عرش السرعة منذ الأزل .. دون منازع .. فهو صاحب السرعة الحدية القصوى في الكون .. تعجز أدق الساعات عن قياسها وما من شيء مهما كان يستطيع تجاوزها .

ولكي ندخل في صلب موضوعنا نقول ... أن الضوء كان سببا لحدوث بعض الخلافات بين العلماء فيما مضى ....
والسبب في ذلك ظهوره بطبيعتين .. !!
فقد كان يظهر أحيانا وكأنه ذو طبيعة موجية .. ولكنه وبخلاف موجات الصوت والماء مثلا ينتقل في الفراغ أيضا ـ وكان هذا للمناسبة، سببا لافتراض ذلك الوسط المسمى بالأثير ـ وكان في أحيان أخرى يبدو وكأنه دفق من الجسيمات الصغيرة ... فأي طبيعة غريبة تلك التي يتمتع بها الضوء ؟!!

إنا لنعلم الآن أن أعظم إنجازات عالم الفيزياء الكلاسيكية " اسحق نيوتن " تناولت الضوء بنظريته الجسيمية التي كونها عنه.
فقد أرشده ثبات المركبات اللونية الظاهري للضوء الأبيض في تجاربه على الموشور الزجاجي ...إلى تكوين نظرية جسيمية له ..


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=228


وقد بين في تجربة أخرى مفادها أنه إذا سلطت حزمة ضوئية على حاجز معتم له أطراف حادة ، فإن ظله الملقى على حاجز أبيض قريب منه ، يبدو واضحا محددا كالحاجز نفسه ... وقد استنتج من هذا أن الحزمة لا يحيد أو ينحرف منها شيء أبدا عند حافة الحاجز وإلا لبدا ذلك على حواف الظل لو أن الضوء ينتشر انتشار الموجات.
ودفعه هذا إلى استنتاج أن الضوء يتألف من جسيمات تسير بحسب قانونه الأول في خطوط مستقيمة تبقى هكذا ما لم تأثر في ذلك الحاجز أي قوة .

وكان استنتاجه هذا بداية لولادة نظرية نيوتن الجسيمية في الضوء التي أهملت بعد ذلك لصالح النظرية الموجية ، إذ أثبتت مشاهدات أكثر دقة أن حافة ظل الحاجز ليست واضحة تماما بل مشوشة ، مما يدل على انحراف الحزمة حول الطرف الحاد . ودلالة هذا هو أنه بطبيعة موجية ...

وكان من أبرز المعارضين لهذه النظرية الجسيمة التي اقترحها نيوتن ... هو العالم كريستيان هويغنز ... والمؤيد القوي للطبيعة الموجية للضوء.


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=229http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=230


هويغنز ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــ نيوتن

وقد تكون ظاهرة الحيود والتداخل هي الظاهرة الأبرز في سطوع نجم الطبيعة الموجية للضوء .. وعاملا مهما يعزز فكرة هذه الطبيعة .
وكما نعلم جميعا ...فإن عبور حزمة ضوئية لشق ضيق ، يسبب انحارفها قليلا عند حافته .. ومن ثم انتشارها .
فالنمط الذي تتراكب فيه حزمتان منحرفتان من الضوء لا يمكن تعليله إلا باعتبار الضوء أمواجا من قمم وقيعان . بحيث لو تلاقت قمتان او قاعان معا أنتجا بقعة مضيئة في حين أن التقاء قمة بقاع يخلف بقعة مظلمة " وهذا ما يعرف بالتداخل ".




http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=231


لكن ... وبعد كل هذا النزاع والخلاف ... والآراء المتناقضة .... أين هي الحقيقة؟؟ ... وأي الطبيعتين هي طبيعة الضوء ... ؟؟

لن أطيل عليكم أكثر ....

فلعل الفضل في اكتشاف حقيقة الضوء ... والتي تبين في نهاية المطاف أنها تحمل كلا الخاصيتين " الموجية والجسيمية " .. عائد إلى عالم الفيزياء الألماني " ماكس بلانك " فقد كان أول من ارتأى أن الضوء ليس موجي الطبيعة فقط ولا جسيمي الطبيعة فقط بل إن له خصائص الطبيعتين ... أي أن هاتين الطبيعتين وجهان لعملة واحدة هي الضوء !!
وقد كان هذا بداية لنشوء علم مكيانيك الكم ....

وقد قام آلبرت آينشتاين بتوسيع هذه النظرية فيما بعد معتبرا أن انعكاس الضوء وانكساره وحيوده هي مظاهر تدل على طبيعة الضوء الموجية ... بترددات وأطوال موجية كأمواج الصوت كذلك.
وما يكسبه طبيعة جسيمية هي ظاهرة ابتعاث الذرات وامتصاصها للضوء... مما يدل على أنها دفق من الجسيمات أطلق عليها اسم " الفوتونات " .



http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=232 http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=233





آينشتاين ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــ بلانك

وأختم هذه المقدمة الطويلة ... بأن أقول أنه ومما ساعد كذلك على توحيد الخواص الموجية والجسيمية للضوء هو اكتشاف ظواهر ضوئية جديدة مثل الظاهرة الكهروضوئية وظاهرة كمبتون وظاهرة إنتاج أشعة اكس وظاهرة إنتاج وتلاشي الجسيمات فكان لابد من أن توضع نظرية توحد كل تلك المشاهدات .... وقد تم ذلك فعلا بما يعرف الآن بنظرية الكم .
والآن سنتحدث باستفاضة عن كل ظاهرة من تلك الظواهر آنفة الذكر ....

[إيمـان]

الظاهرة الكهروضوئية:-

http://www.llnl.gov/str/June05/gifs/Aufderheide3.jpg

هي ظاهرة انبعاث الكترونات من سطوح الفلزات نتيجة سقوط ضوء بتردد معين عليها وهذه الظاهرة لا يمكن تفسيرها بناء على النموذج الموجي للضوء وهذا ما اعتمدته الفيزياء الكلاسيكية للتفسير حيث افترضت ان

1-طاقة الموجة تتناسب طرديا مع اتساعه اي شدتها ولاتعتمد على التردد وهذا يعني ان الظاهرة تحدث عند اي تردد.
2-انه بازدياد شدة الاشعاع تزداد الطاقة الحركية القصوى للالكترون.
3-زمن تحرر الالكترون من السطح يعتمد على شدة الضوء.

وهذه الفرضيات ثبت فشلها من خلال التجربة
حيث استخدمت خلية كهروضوئية وهي وعاء زجاجي مفرغ من الهواء بداخله قطبان احدهما يسمى المهبط (الباعث) وهو السطح الفلزي النظيف والاخر يسمى المصعد (الجامع) وهو قطعة من النحاس. يتصل القطبان بدارة خارجية تتكون من اميتر وفولتميتر ومصدر للجهد، الرسم موضح في الشكل التالي

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=234

فاذا سقط ضوء بتردد مناسب على المهبط فاننه يحررالالكتونات ثم تكتسب طاقة حركية فتصطدم بالمصعد ومنه للدارة الخارجية وحركة الالكتونات تشكل تيارا كهربائي


ملاحظات من ا لتجربة:
عند سقوط الضوء على السطح الفلزي تنبعث الالكترونات لحظيا بمجرد سقوط الضوء بغض النظر عن شدة الضوء الساقط لكن الشرط الاساسي والضروري جدا ان يكون تردد الضوء الساقط اكبر من تردد العتبة للفلز (اقل تردد يكفي لتحرير الالكترونات من السطح)

http://library.thinkquest.org/28383/grafika/1/aeffotoelektr2.gif
عند ثبوت تردد الضوء الساقط وفرق الجهد بين طرفي الخلية فان شدة التيار تتناسب مع شدة الضوء لانه بزيادة شدة الضوء يزداد عدد الالكتونات المتحررة
عند جعل المصعد سالبا بالنسبة للمهبط فان الاكترونات المنبعثة من المهبط تتعرض لمجال كهربائي يعمل على ابطاء سرعته فلا يصل للمصعد الا اسرعها واعظمها طاقة حركية وتقل بذلك شدة التيار المار في الدارة وباستمرار زيادة الجهد السالب للمصعد نصل لنقطة يصبح عندها التيار في الدارة صفر ريسمى فرق الجهد بين المصعد والمهبط الذي ينعدم عنده التيار في الدارة جهد القطع حيث ان الطاقة القصوى للالكترون =جهد القطع ×شحنة الالكترون


حسب النموذج الجسيمي وفيزياء الكم
فاذا اعتبرنا الضوء كمات لها تردد معين فان زيادة شدة الضوء لا تغير طاقة الكمات ما دام لها نفس التردد ايان كمية الطاقةالتي يمكن للالكترون اكتسابها من الصطدامه بالفوتون لا تتغير وبالتالي لاتتغير الطاقة القصوى للالكترون ولا يتغير جهد القطع.
اذا اعتبرنا الضوء كمات فان الالكترونات لن تتحرر من السطح مالم يكن تردد الاشعاع الساقط اكبر من تردد العتبة.
الزمن اللازم لتحرر الالكترونات لايعتمد على شدة الضوء فالالكترون يكتسب طاقته من اصطدام واحد فقط مع فوتون له التردد المناسب اي ان الزمن الازم يساوي زمن اصطدام الكترون واحد مع فوتون واحد.


وفق المعادلة التالية يكون التفسير:
ثابت بلانك ×ترددالضوء الساقط=ثابت بلانك×تردد العتبة+الطاقة الحركية القصوى للالكترون
ومن الجدير بالذكر ان الطاقة الكهربائية التي تنتجها الخلية الكهروضوئية صغيرا جدا لذا لاتستخدم كمصدر للطاقةوانما كمفتاح كهربائي للتحكم في الدارات الكهربائية حيث يعمل المفتاح تحت تاثير الضوء وله تطبيقات هامة في مجالات متعددة منها:-
1-انارة المصابيح في الشوارع واطفاؤها آليا
2-عمل جهاز انذار
3-غلق البواب وفتحها تلقائيا في المصاعد الكهربائية وفي الفنادق والمطارات
4-في العدادات الآلية
هذا باختصار نبذة عن الظاهرة الكهروضوئية

[s.alghamdi]

بسم الله الرحمن الرحيم

(2) ظاهرة Bremsstrahlung لانتاج اشعة اكس

جمع و إعداد : سعاد الغامدي

إنتاج أشعة إكس X – البرمس شت الونج (إشعاع الفرمله)
X ray Production -bermsstrahung (braking radiation)

إكتشف العالم رونتجن (W.k.rontgen) أشعة إكس في عام 1895م و ذلك أثناء إجرائه لبعض التجارب على أشعة الكاثود .

إستمراراً لدراسة أشعة ْ التي بدأها رونتجن و تبعه آخرون قام موزلي (H.G.J.Moseley) في عامي 1914-1913م بدراسة تصنيفيه (systematic studies) لطيف أشعة X لعدد من العناصر المختلفة و ذلك عن طريق تغيير فرق الجهد بين الأنود(الهدف) و الكاثود المبينين في الشكل 1

[/URL]

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=235
شكل 1


و هذه الإلكترونات يتم توجيهها على عدة أهداف معدنية مختلفه مثل التنجستن W و الموليبدنوم Mo و أخيرا الكروم Cr .

(http://www.upload2world.com)

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=236
شكل 2



و كذلك يبين النتائج الخاصه بهدف مصنوع من مادة التنجستن و فيه يرى كيفية تغير الأطوال الموجية للأشعة المنبعثة من التنجستن لأربع قيم مختلفة لطاقة الإلكترونات الساقطة ...

ملاحظات على المنحنيات :
نلاحظ أنه لطاقة معينه من الإلكترونات يوجد طيف مستمر من الأطوال الموجيّه و لا توجد أشعة لها طول موجي أقصر من ادنى طول موجي محدد اي أن الطيف المستمر يبدأ من قيمة محدده يطلق عليها أحيانا أصغر طول موجي قطعي (minimum wavelength cutoff)
...
http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=237

مثال على ذلك الإلكترونات التي لها طاقة قدرها 40Kev تكون



http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=237=nm0.0311


و أيضا يلاحظ أن http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=237 (http://www.saudifree.com/up) تتغير مع تغير طاقة الإلكترونات و بالتالي تعتمد على فرق الجهد V بين الأنود و الكاثود .

سوف اوضح بإذن الله تعالى ...
التفسير العلمي لنتائج الشكل 2 إذا أعتبرنا أن أشعة X المنبعثة من الهدف هي عبارة عن فوتونات.

عند طاقه معينه إبتدائية معينة للإلكترون يوضح الشكل العملية الأولية المسئولة عن ظهور الطيف المستمر من الأطوال الموجية الذي يبدأ عند طول موجي محدد http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=237 (http://www.saudifree.com/up) و تسمى هذه العملية البرمس شتر الونج (إشعاع الفرملة)

سوف اتحدث بالتفصيل عن العملية المشروحه أعلاه ...
من المعلوم أنه قبل تصادم الإلكترونات بالأنود سوف تكون قد أكتسبت طاقة قدرها eV و ظهرت على شكل طاقة حركية نسبية T (أي أن T=eV) حيث أن الطاقة الكلية النسبية http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=238 (http://www.saudifree.com/up)
فإن الإلكترونات تبدأ أولا هذه العملية الأولية بطاقة حركة نسبية قدرها T أو طاقة كلية نسبية قدرها E و في الشكل 3 يظهر أحد الإلكترونات و هو يقترب من بعيد من النواة الهدف بطاقة حركية إبتدائية قدرها T .



http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=239
شكل 3


و عندما يقترب أكثر من هذه النواة سيصبح مجال كولوم الشديد قادرا على جذب الإلكترون و تغيير مساره في إتجاه النواه...

ما السبب في عدم إنجذاب الإلكترون للنواه ...
1- سرعة الإلكترونات الشديدة
2- الكبر النسبي لبارامتر التصادم ... و هي المسافة الفاصلة بين مركز النواة و خط إمتداد متجه السرعه الإبتدائية ) .

عند ذلك يكون الإلكترون قد تجاوز مرحلة الخطر و أصبح بعيدا عن النواه ... لكن عندها سيكون الإلكترون ذا طاقة حركية أقل [URL="http://www.upload2world.com"]http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=240 (http://www.saudifree.com/up) أو طاقة كلية نسبية http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=241 (http://www.saudifree.com/up)

و يعود النقص في الطاقة الحركية نتيجه للمجابهة مع النواه عند ذلك تكون الطاقه المفقوده قد تحولت لفوتون أِشعة إكس X
و سيكون الفرق بين طاقتي الحركه الإبتدائه أي قبل المرور في المجال النووي و بد المرور مساويا لطاقة الفوتون المنبعث

و من ذلك يمكن الحصول على طول موجة الفوتون المنبعث من العلاقة التالية ...

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=242 (http://www.upload2world.com)

بما أن مجابهة الإلكترونات مع المجال النووي تتم بطريقة عشوائية فمن المتوقع الحصول على فقد مختلف لطاقات الحركه لكل الإلكترون ... فمن الطبيعي ان تكون طاقة الحركه النهائية أقل من الطاقة الإبتدائية حسب العلاقة التالية

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=243 (http://www.upload2world.com)

حيث ان الإلكترونات التي تحقق هذه العلاقة تكون الطاقة لها متصله ...

إن عملية إنتاج الأشعة بإبطاء الإلكترونات السريعة عند مرورها خلال المجال الكهربي الشديد لأنوية الهدف ( العملية التي يفقد فيها الإلكترون جزاء من طاقته و يحولها إلى فوتون أشعة X )
و الموضح في الشكل 2 غالبا ما يسمى بالبرمس شتر الونج و هي ظاهرة لا تحدث فقط للإلكترونات السريعه في أنبوبة أشعة X و حدها و لكن أيضا تحدث عندما يتم إيقاف الإلكترونات السريعة مع أي مادة , و ذلك مثل يحدث في الأشعة الكونية.
و يمكن إعتبار عملية البرس شتر الونج التي يتم فيها " إنتاج لأشعة (الفوتونات) من إبطاء إلكترونات أو جسيمات ... عكس عملية التأثير الكهروضوئي التي يتم فيها " إمتصاص الأشعة (الفوتونات) بواسطة الإلكترونات او (الجسيمات).

و يجدر بالإشارة إلى أنه قد تم إستخدام - في ما ذكر أعلاه - الخواص الجسيمية للأشعة (الفوتونات)

تم بحمد الله و توفيقه

[sweeet]

بسم الله الرحمن الرحيم


ظاهرة كمبتون ....Compton Effect

جمع واعداد:sweeet


ظاهرة كمبتون من الظواهر الفيزيائية الحديثة والتي اكتشفت بعد الظاهرة الكهروضوئية والتي لم يتمكن العلماء من تفسيرها الا بالاستناد على النظرية الكمية. ماذا نعني بذلك؟

في البداية فإن ظاهرة كمبتون هي ظاهرة لتفاعل الفوتونات الضوئية مع ذرات المادة حيث وجد العالم كمبتون انه عند سقوط فوتونات بطول موجي معين تخرج الفوتونات بطول موجي مختلف حيث يزداد الطول الموجي للفوتون وهذا يعني ان طاقة الفوتون تقل.

وقد وجد العالم كمبتون ان التغير في الطول الموجي للفوتون بعد تصادمه مع الكترونات ذرات المادة يعتمد على الزاوية التي يخرج فيه الفوتون وهذه تسمى استطارة او تشتت Scattering.وذلك بقيامه بالتجربة الموضحة في الشكل التالي


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/imgqua/compdat.gif

في الشكل على اليسار التجربة وعلى اليمين النتائج التي حصل عليها كمبتون، وسنبدأ بالشرح من الجزء العلوي، حيث استخدم كمبتون جهاز توليد اشعة اكس واستخدم اشعة اكس كمصدر للضوء (للفوتونات) ومعروفة الطول الموجي ووجه هذا الشعاع على قطعة من الكربون وعلى امتداد الخط الواصل رصد اشعة اكس خرجت من الكربون بنفس الطول الموجي.
ولكن عندما وضع الراصد على زاوية 45 رصد الطول الموجي الاصلي ومصاحب له طول موجي اخر وكلما زادت الزاوية كان الفرق بين الطول الموجي الاصلي والطول الموجي المصاحب اكبر ولاحظ انه عند زاوية 180 درجة تكون فوتونات اشعة اكس مرتدة والفرق في الطول الموجي اكبر ما يمكن.




اين المشكلة في الموضوع ولماذا احتاج العلماء النظرية الكمية لتفسير هذه الظاهرة
لو اعتبرنا ان الفوتونات تتصرف كانها موجة فكيف اذا يتغير الطول الموجي للفوتون ولماذا تقل طاقته كما اننا لو اعتبرنا الضوء عبارة عن جسيمات فإن الضوء اما ان ينعكس او ينكسر وهاتين الظاهرتين لا يمكن ان ينتج عنها تغير في الطول الموجي. الى ان جاءت النظرية الكمية والتي افترضات ان الضوء هو عبارة عن سيل من الفوتونات وان كل فوتون يمتلك طاقة تساوي تردد الضوء في ثابت بلانك أي ان

E=hv

كيف فسرت النظرية الكمية للضوء النتائج العملية التي حصل عليها كمبتون؟

عندما تسقط فوتونات اشعة اكس على ذرات الكربون فانها تتفاعل مع الكتونات المادة الحرة. في هذا التفاعل يصطدم الفوتون الساقط مع أحد الإلكترونات المدارية في الذرة و الذي يعتبر حرا. و يقصد بهذا أن طاقة ربط الإلكترون بالذرة صغيرة جدا بالنسبة لطاقة الفوتون الساقط. حيث يأخذ الإلكترون بعضا من طاقة الفوتون الساقط و ينطلق بزاوية مقدارها بينما ينحرف مسار الفوتون الساقط بطاقة أقل (أو طول موجي أكبر) من طاقة السقوط و بزاوية مقدارها كما في الشكل ويعتبر تصادم الفوتون مع الإلكترون تصادم مرن.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/imgqua/compton2.gif


في هذا التصادم سوف لن يعطي الفوتون الساقط جميع طاقته للإلكترون الحر . مقدار الطاقة المتحولة في أي تصادم يمكن أن تحسب بتطبيق قوانين حفظ الطاقة و حفظ كمية الحركة نحصل على

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/imgqua/compeq8.gif


لمن يرغب في الاطلاع على اشتقاق هذه المعادلة يجدها على الرابط

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/compeq.html
او http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/modernphysics/modernphysics_Lecture_5.htm

حيث ان رموز المعادلة من اليسار الى اليمين هي الطول الموجي المعدل (النهائي) والطول الموجي الاصلي والرمز الثالث هو مقدار التغير في الطول الموجي وباقي الرموز معروفة

وتفيد هذه المعادلة ان التغير في الطول الموجي يعتمد على زاوية الاستطارة والتي تكون اكبر ما يمكن عند 180 درجة.

وهنا تجدر الاشارة ان المعادلة التي اشتقها كمبتون بناء على النظرية الكمية للضوء تتفق تماما مع النتائج العملية التي حصل عليها مما اضاف تأكيد للنظرية الكمية للضوء وهنا نلاحظ أيضا انه تم التعامل مع الضوء (اشعة اكس) على إنها سيل من الجسيمات (الفوتونات).

تحياتي مع مواضيع فيزيائية اخرى

[QuarK]

نحاول في هذا التقرير بمجمله أن ندرس ونستكشف كلا الملامح الجسيمية والموجية لوحدات أساسية مثل الفوتون، والالكيترون، والبروتون وبعض الجسيمات الأخرى الموجودة في الطبيعة..
في البداية درسنا الفوتونات، وهي كما نعرف "كمات" المجال الكهرومغناطيسي، أو نواقل القوة الكهرومغناطيسية.
وكملخص سريع لما تم مناقشته، تحدثنا عن:
الأثر الكهروضوئي : عند سقوط إشعاع جاما (الفوتونات) على مادة من نوع ما، تصطدم الفوتونات بشكل مباشر مع اليكترونات المادة، مما يؤدي إلى انتقال طاقة الفوتون إلى ذلك الإليكترون، فيتحرر من ارتباطه مع الذرة وينطلق تاركا ذرته، و ويسمى الإليكترون المنطلق بالإليكترون الكهروضوئي (photoelectric electron) .
وكما هو واضح، يجب ان تكون طاقة الفوتون الساقط أكبر من طاقة ترابط الإلكيترون بالذرة، وإلا لما استطاع الفكاك من مجالها، أي أن (Binding Energy <hv)...
وهذا يعني أنه كلما زادت طاقة الفوتون الساقط، أمكنه ان يتفاعل مع اليكترونات المدارات الداخلية للنواة، وعند الحدود العليا من الطاقة يمكن أن تشترك كل إليكترونات المادة في هذا التفاعل، لأن الطاقات العالية للفوتونات مكنتها من التحرر من ارتباطها الوثيق بالنواة..


http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/Physics/QuantumPhysics/ParticlePhysics/photoelectric_effect.gif

ظاهرة إشعاع الفرملة، أو Bremsstrahlung لإنتاج أشعة إكس : بداية إكتشاف أشعة إكس كانت على يد رونتجن كما نعلم جميعا، حيث قام رونتجن بتسريع إليكترونات في انبوب مفرغ من الهواء تحت فرق جهد V، منطلقة من فتيل ساخن متوهج( الكاثود أو نقطة الانطلاق ). عند اصطدام الالكترونات هذه بنقطة الهدف( الأنود) فأنها تبطئ من سرعتها، وحسب النظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية فإن هذا التباطؤ يسبب انبعاث إشعاع كهرومغناطيسي وهو ما نعرفه اليوم بأشعة إكس..
عند تغيير نوع الكاثود، او الفتيل المسخن، واختبار أنواع متعددة من المواد، قم العلماء برسم المنحنيات الناتجة، وتوصلوا الى نتيجة أن هناك آليتين مسؤلتين عن انتاج أشعة إكس..
الآلية الأولى: عند ملاحظة القمم البارزة في المنحنيات البيانية، لوحظ انها تختلف من مادة إلى أخرى، وقد كانت مشابهة للقمم المرسومة نتيجة تصادم كل مادة مع اليكترونات مسرعة لتنتج ضوءا..سمي هذا الاشعاع بالإشعاع المميز للمادة حيث يختلف المنحنى باختلاف المادة ذاتها..
الآلية الثانية : عند ملاحظة النتائج البيانية، لوحظ أن هناك خلفية متصلة من الاشعاع، وقد ثبت أنها نتيجة تباطؤ اليكترون داخل المادة الهدف ، وهو معروف بالاسم الألماني Bremsstrahlung، وقد أصبحت هذه الكلمة متضمنة في اللغة الإنجليزية وتعني حرفيا كما قلنا، إشعاع الفرملة..


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=273

ظاهرة كومبتون : في حين لا يحدث الأثر الكهروضوئي على الالكترونات الحرة، من الممكن أن يحدث أثر كومبتون على الالكترونات الحرة ضعيفة الارتباط بالذرة. ملخص الظاهرة انه عند سقوط فوتون طاقته hv1 على إلكترون حر يكتسب الإلكترون جزءا من هذه الطاقة فينطلق بسرعة معينة بينما يفقد الفوتون هذه الطاقة وتصبح طاقته hv2 ، ويتشتت عن مساره.


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/imgqua/compton.gif

ظاهرة إنتـــــــاج وفنـــــــــاء الأزواج:
عند دراستنا لتصادم عنيف لجسيمين، مثل بروتونين، فإننا نكتشف ظواهر مختلفة كيفيا عن دراستنا لتصادم كرتي زجاج مثلا..
على سبيل المثال: إذا تصادم بروتون ذو طاقة عالية بآخر فقد يحدث أن يبقى البروتونان بعد التصادم وقد نجد نواتج التفاعل بالإضافة إليهما واحدا أو أكثر من الجسيمات الأولية مثل ميزون باي pi meson ، ونقول أن ميزونات باي والمسماة ايضا البيونات قد خلقت في التفاعل ، وليس هذا هو الشيء الوحيد الممكن حدوثه عند تصادم بروتون بآخر؛ فقد يختفي البروتونان ويظهر بدلا عنهما عدد من الجسيمات الجديدة تماما، والمعروفة بميزونات K وهيبرونات..
بالمثل، يمكن أن يحدث في تصادم عنيف بين إليكترونين أن تتكون نواتج التفاعل من ثلاثة اليكترونات وبوزيترون واحد( البوزيترون هو جسيم أولي مماثل للإليكترون في خواصه إلا أن شحنته موجبة)
من ناحية أخرى، إذا تصادم إليكترون مع بوزيترون فقد يختفي هذا الجسيمان ( ونقول فنيا أو تلاشيا) ليخلفا إشعاعا كهرومغناطيسيا على صورة أشعة غامـــا..
أي أنه إذا تصادم أي جسيم مع مضاده فأنهما يفنيان...
ومن الأمثلة المشهورة على عملية خلق الأزواج نذكر خلق زوج من الإليكترون – بوزيترون (خلق جسيم – مضاد جسيم) عندما يمر شعاع غاما خلال المجال الكهربي لذرة ما. أي أن الجسيمات المادية يمكن خلقها من الإشعاع الكهرومغناطيسي.
يبين الشكل رسما للغرفة السحابية Cloud Chamber ..


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=274
الغرفة السحابية ويظهر فيها أثر الجسيمات المشحونة

والغرفة السحابية تعتبر من أقدم الوسائل للكشف عن الجسيمات المشحونة بالرؤية المباشرة، حيث استخدمها ويلسون لأول مرة عام 1912. والغرفة السحابية يملأ فراغها بالهواء النقي تماما من الغبار والمشبع ببخار الماء عند درجة حرارة الغرفة. وعند تحرك المكبس فجأة وبسرعة عالية إلى أسفل يحدث تمدد مفاجئ لخليط الهواء وبخار الماء يؤدي إلى الانخفاض المفاجئ في درجة حرارة الخليط ويصبح بخار الماء في حالة فوق التشبع. فإذا مرت في هذه اللحظة جسيمات مشحونة وأدت إلى تكوين أزواج اليكترونية أيونية داخل الفراغ الداخلي، يتكثف بخار الماء فوق المتشبع على الايونات ويظهر أثر لقطرات الماء المتكثفة على الايونات بطول أثر الجسيمات المشحونة.
ويمكن بالتالي رؤية أثر الجسيم إما بالعين المجردة أو التصوير في هذه اللحظة وذلك بإدخال ضوء من فتحة جانبية والتصوير خلال الغطاء العلوي الشفاف للغرفة..
ويمكن استخدام الغرفة السحابية أيضا في تحديد شحنة الجسيم واندفاعه وبالتالي طاقته.
الغرفة السحابية عند التصوير


http://www.cosmicrays.org/img/cern/th_dsc03467.jpg


وهناك طرق أخرى كثيرة لخلق الأزواج، ودعنا نتحدث عن مثال بسيط:
إذا مر جسيم ذو شحنة وطاقة وليكن إليكترونا أو بوزيترونا خلال لوحي رصاص، فمن الممكن أن يعاني الجسيم انحرافا ولو بسيطا في مجال إحدى ذرات اللوح ( المجال الكهربائي للنواة ذاتها). مثل هذا الانحراف يمثل حركة معجلة، وبالتالي ينبعث إشعاع كهرومغناطيسي على صورة شعاع غاما المفعم بالطاقة.( الجسيم يمكن بالطبع أن ينحرف بوساطة عدد من ذرات اللوح الواحد، وفي هذه الحالة ينبعث عدد من كمات جاما).
وتخلق أشعة جاما الناتجة بهذه الطريقة أزواجا من الإليكترون – بوزيترون في المجالات التي تعترضها أثناء عبورها الألواح. هذه الجسيمات المشحونة تؤدي بدورها إلى مزيد من أشعة غاما، والأشعة الجديدة تكون أزواجا جديدة وهكذا. على هذا يمكن أن يؤدي جسيم ذو طاقة عالية أو إشعاع غاما وحيد إلى حزمة من أشعة غاما والكيترونات وبوزيترونات. وتترك الجسيمات المشحونة أثرا يمكن أن يرى كما قلنا في الغرفة السحابية .

الآن، بعد أن تحدثنا عن ألف الحكاية، دعنا نتحدث عن يائها، ومن خلق الأزواج الجسيمية إلى كيفية فنائها...
كما عرفنا من قبل، أول من اكتشف البوزيترونات هو كارل أندرسون عام 1932 وذلك خلال دراسته للأشعة الكونية. ومعروف في الوقت الحاضر أن البوزيترونات تنشا في عملية اضمحلال كثير من الجسيمات غير المستقرة، على سبيل المثال كما في اضمحلال نظير الكبريت المشع P30 . كما تشاهد البوزيترونات أيضا كما قلنا عند مرور أشعة غاما خلال المادة، والفكرة النهائية التي كوناها هي أن شعاع جاما قادر على تخليق زوج إليكترون – بوزيترون في المجال الكهربي للنواة. هذه العملية تعرف بإنتاج زوج كهرومغناطيسي.

الآن، عندما يصطدم البوزيترون، أو يتفاعل، مع الإلكترون، فإن هذا الزوج من الجسيمات يمكن أن يفنى، وهذا يعني أن الجسيمات تختفي وتتحول طاقاتها تماما إلى إشعاع كهرومغناطيسي.
هل تلاحظون العملية ؟ : إشعاع كهرومغناطيسي يمر داخل المجال الكهربائي لنواة ما يخلق زوج إليكترون - بوزيترون،
إلكترون – بوزيترون يتصادمان يولد إشعاع كهرومغناطيسي..إذن فالعملية عكسية تماما..

دعونا نفهم ما الذي يحدث:هناك احتمالان: الأول، أن يصطدم البوزيترون تصدما مباشرا مع أحد اليكترونات المادة فيفنى معها وينتج إشعاعا كهرومغناطيسيا، أو إشعاع غاما..
الثاني، أنه عندما يصطدم البوزيترون مع ذرات المادة يفقد الجزء الأكبر من طاقته الحركية أثناء التصادمات المتعددة مع الذرات، وهذا يؤدي إلى ابطاء سرعته، فتنتشر البوزيترونات المبطئة تلك في أنحاء المادة ، وفي النهاية يتم اصطيادها بالإليكترونات في الذرات، وتحت ظروف ملائمة قد يكون البوزيترون بالفعل مع إليكترون واحد "ذرة" شبيهة بذرة الهيدروجين، تعرف بالبوزيترونيوم (وقد نوقشت في المنتدى من قبل) ، وفي النهاية يتم تفاعل البوزيترونات المبطأة مع الالكيترونات ويحدث الفناء..

الآن، دعنا نتحدث بصيغة معادلات مبسطة لفهم ما يحدث في عملية الفناء ،

لنفترض أن الإليكترون والبوزيترون كان عمليا في حالة سكون عندما حدث التفاعل( في محاور إسناد المعمل) ، ولنفترض أيضا للتبسيط أن التفاعل حدث في حيز حر، بمعنى أنه في معزل عن باقي الجسيمات.


http://upload8.postimage.org/47430/eqn11.jpg (http://upload8.postimage.org/47430/photo_hosting.html)




نلاحظ قبل كل شيء أنه لا بد من وجود اثنين من الفوتونات( أو كمات جاما)، أي أن n>2 ، وإلا ما كان باستطاعتنا أن نطبق قانوني حفظ الطاقة والزخم.( بمعنى أن لو كان كل من الإليكترون والبوزيترون في حالة سكون، هذا يعني أن الزخم الابتدائي يساوي صفر، لكن لو ابنعث إليكترون واحد فطرفي المعادلة لا يتساويان)
الآن لو انبعث فوتونان : كمية الحركة الابتدائية (الزخم) تساوي صفرا ،لأنهما ساكنان، وبالتالي يجب أن يكون الزخم النهائي يساوي صفرا.. وهذا ما يحصل بالفعل ، فزخم الفوتونين متساو في المقدار ومتعاكس في الاتجاه، وهذا يعني تساوي طاقيتهما ، ومن ثم تساوي تردديهما..


http://upload8.postimage.org/47541/eqn22.jpg (http://upload8.postimage.org/47541/photo_hosting.html)

أما الطول الموجي للفوتونات المنبعثة فيساوي طول موجة كومبتون للإليكترون h/mc=0.0243A ، ويناظر هذا الطول الموجي طاقة سكون الإليكترون mc2=0.511MeV


يمكننا على هذا أن نبحث عن شعاعي جاما المتكونين في عملية الفناء. إذ يجب أن ينطلقا في اتجاهين مختلفين متعاكسين وان يكون الطول الموجي لكل منهما مساويا للطول الموجي لكومبتون الإليكترون. وقد وجد بالتجربة فعلا أن هذه التنبؤات صحيحة في كل تفاصيلها: فالفناء إلى شعاعي جاما قد حدث بالفعل، وفضلا عن ذلك فقد وجد أيضا أن تولد ثلاث أشعة من اشعة جاما من عملية الافناء قد حدث فعلا..

هناك نقطة مهمة واحدة يجب علينا أن نشرحها..قلنا أن زوج إليكترون- يوزيترون لا يمكنه أن يفنى في شكل فوتون واحد في فراغ الحيز وذلك لأن كلا من الطاقة والزخم لا يمكن أن يحققا قوانين الحفظ..بالتالي فإن العملية عكسية: العملية التي يتغير فيها فجأة فوتون واحد إلى زوج إليكترون – بوزيترون يجب أن تكون مستحيلة!!...
من ناحية أخرى ذكرنا أن أزواج الكيترون – بوزيترون تولد عند مرور فوتونات عالية الطاقة خلال جسم مادي..وتوضيح هذا الاختلاف الظاهري هو أن العملية هذه ممكنة وتحدث بالفعل ،حيث تنتقل كمية معينة من الطاقة ومن الزخم إلى النواة، وعندئذ يكون من الممكن أن تتوازن معادلات البقاء..


على العكس من عملية الفناء، تكون العملية التي ينتج فيها زوج نتيجة تصادم فوتونين ، هذه العملية لم يتم مشاهدتها على الاطلاق، والسبب في ذلك هو أننا لا نستيطع أن ننتج حزما مركزة بما فيه الكفاية من الفوتونات عند طاقة عالية تساعد على حدوث هذه العملية على مستوى المشاهدة بالعين المجردة..
ولكننا نعتقد اعتقادا راسخا في امكانية رؤية هذه الظاهرة بالعين في حال امكننا انتاج مثل تلك الحزم..
وعلى عكس عملية انتاج الازواج في مجال النواة تكون العملية التي يفنى فيها زوج إليكترون – بوزيترون في مجال النواة إلى فوتون واحد مع اكتساب النواة للطاقة والزخم لتوازن معادلات حفظهما،هي عملية ممكنة الحدوث..ولكنه تبين أن حدوث عملية افناء اثنين من الفوتونات تكون على وجه العموم هي الغالبة، لذا فهذه هي النظرية السائدة..

حتى فكرة جديدة وحوار آخر هادف،،لكم تحيات أسرة المنتدى العزيزة

[HazemSakeek]

http://www.w6w.net/album/35/w6w_w6w_200504251459079a653220.gif

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

بداية كل الشكر والتقدير لكل من ساهم في اعداد مواضيع الندوة العلمية الاولى واخص بالذكر الاخوة والاخوات الاعضاء الافاضل
NEWTON
ايمان_1994
سعاد الغامدي
Sweeet
QuarK

على الجهد المبذول في اعداد هذه المواضيع والتي ستكون محور نقاشنا المفتوح ابتداء من يوم الخميس وحتى يوم الاثنين الموافق 30-4-2007. وهذه المواضيع سوف يتم نشرها على مجلة الموقع بعد انتهاء النقاش.

ان نجاح هذه الندوة العلمية لن يكتمل الا بتحقيق الهدف المنشود منها وهو الحور العلمي كافضل طريقة للفهم الفيزياء، ندعو جميع الاعضاء المشاركة في النقاش بطرح مشاركاتكم واسئلتكم واستفساراتكم واضافاتكم حول موضوع الندوة وسوف نقوم من خلال هذه الصفحة الاجابة على جميع استفساراتك واسئلتكم.

ملاحظة: عبارات الشكر والتشجيع سوف تحذف الا اذا تبعها موضوع او استفسار او سؤال.

بانتظار تجاوبكم العلمي الفعال
http://www.3rb100.net/folder1/3rb100_7wrJHWaTd0.gif

[HazemSakeek]

مرحبا بالجميع وسابدأ الحوار بمشاركتي هذه

لقد اوضح نيوتن في مقدمته عن الضوء ان الضوء يظهر الخاصية الجسيمية في بعض الظواهر ويظهر الخاصية الموجية في ظواهر اخرى وهذه الظواهر المعروفة مثل الانعكاس والانكسار والحيود والتداخل، اما بالاطلاع على المواضيع التي تعرف بالفيزياء الحديثة استعرضت ظواهر جديدة للضوء وكلها تستند إلى ان الضوء مكون من جسيمات سواءً الظاهرة الكهروضوئية او ظاهرة كمبتون او ظاهرة انتاج اشعة اكس او انتاج وتلاشي الجسيمات.


سؤالي هو
كيف ساعد مبدأ تكميم الضوء في تفسير كل هذه الظواهر مع اختلافها؟

هل مبدأ التكميم يتجاهل الخاصية الموجية للضوء ويتعامل معه على انه جسميات فقط؟

لماذا استحق اينشتين جائزة نوبل عن تفسير الظاهرة الكهروضوئية في حين ان بلانك هو من وضع فكرة التكميم عندما فسر اشعاع الجسم الاسود؟
[line]

هذه اسئلة واستفسارات عن الموضوع بصفة عامة وهي ليست موجهة لمن كتب المواضيع فقط انما الدعوة مفتوحة للجميع وسنتناول المزيد من الاسئلة المتخصصة.
تحياتي

[رشوان محمود]

السلام عليكم
هكذا نرضي لمنتدانا العلمي ..
حوار شيق جدا و مفيد جدا جدا
و استكمالا لما ورد ..


[color=#00008B][B]سؤالي هو
كيف ساعد مبدأ تكميم الضوء في تفسير كل هذه الظواهر مع اختلافها؟


مبدأ التكميم جاء بعد ان فشل النظريات في معاملة الضوء علي انه موجات فقط , و افتراض ان الضوء مكون من كمات اثبت صحته , و دلت عليه التجارب العمليه , واستطاع تفسير ما فشلت فيه الفيزياء الكلاسيكيه



هل مبدأ التكميم يتجاهل الخاصية الموجية للضوء ويتعامل معه على انه جسميات فقط؟


مبدأ التكميم لا يتلاشي الخاصية الموجية , ولكننا تارة نعتبر الضوء موجه , و تارة اخري نعتبر الضوء مؤلف من جسيمات فمثلا نعتبر الضوء موجه عندما ندرس ظواهر مثل الانعكاس و الانكسار ...... , و نعتبره مؤلف من جسيمات عندما ندرس ظواهر اخري مثل الظاهرة الكهروضوئيه .....

اما السؤال الثالث ؟؟!! .. حيرتني يا دكتور حازم
في انتظار اجابه

[إيمـان]

السلام عليكم
اعتقد ان بلانك عند تفسيره لاشعاع الجسم الاسودباستخدامه لمبدا تكمية الطاقة لم تلاقي نظريته قبولا من غيره ولم يستطع ان يقنعهم بها لانهم اعتبروا ان ما قام به مجرد لعبة بالارقام ليحصل على المعادلة الصحيحة
لكن اينشتاين عمم مبدا التكمية ليشمل جميع الموجات الكهرومغناطيسية وفسر الظاهرة الكهروضوئية بناء على التعميم ولم يستطع احد اثبات خطأ التفسير فحصل على جائزة نوبل


طبعا في انتظار اجابة

[احمد عبد الستار]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اولا اتقدم بخالص الشكر للدكتور حازم على هذة الفكرة البناءة واحيى روح الجدية فى الاخوة الكرام الذين قدمو لنا هذة المواضيع
NEWTON
ايمان_1994
سعاد الغامدي
Sweeet
QuarK

والذين اجبرونى على ان اشارك ولو بشكل بسيط مما قدموة من جهد

وساحاول ان اتكلم عن التاثير الكهروضوئى وان شاء الله لى عودة مع باقى الموضوع

هناك علاقات مميزة للظاهرة الكهرو ضوئية والتى ذكرت الاخت ايمان حياها الله على هذا المجهود بعضها فى الاعلى وساحاول استعراض شئ حول هذا الموضوع

وضمن العلاقات المميزة لهذة الظاهرة وهى التى تربط بين فرق الجهد المؤثر على اللاكترونات الكهروضوئية والتيار الكهروضوئى I وعند زيادة فرق الجهد بين اللوحين الباعث والمجمع يزداد التيار الى ان يصل الى حالة التشبع saturation وتعرف حالة التشبع على انها وصول جميع الكترونات المتحررة او المنبعثة الى اللوح المجمع

وعند عكس فرق الجهد الجهد الموجود بين اللوحين بحيث يصبح اللوح لاباعث موجب واللوح المجمع سالب فان قيمة التيار تقل تدريجيا والسبب فى النقص التدريجى بدلا من الانهيار اللحظى للتيار وهو وجود طيف من طاقة الحركة للالكترونات الكهروضوئية وذلك للالكترونات ذات الطاقة العظمى فلا تفقد طاقة حركتها بالكامل الا عند قيم فرق الجهد العالية وعندما ينعدم التيار عند فرق جهد معين يسمى هذا بفرق جهد الايقاف كما ذكرت الاخت ايمان بالاعلى ولكن لم اجد صورة للمنحنى ولكن هو شبية بمنحنى الشحن للمكثف ولكن مع وجود جزء منة فى الجزء السالب للمحاور وتقاطع هذا الجزء السالب مع محور X يكون هو جهد الايقاف لان محور X هنا يمثل بفرق الجهد

وايضا هناك منحنيات الانبعاث الكهرو ضوئى

الاول يصف شدة الاشعة على اللوح وشدة التيار مع ثبوت التردد وهو شبية بمنحنى شحن المكثف

والمنحنى الثانى يصف العلاقة بين التيار الكهرو ضوئى وتردد الاشعة وهو ايضا شبية بمنحنى شحن المكثف ولكن منحنى شحن المكثف يبدأ من الصفر وهذا المنحنى بيدأ من قيمة وهى التردد حيث التردد ممثل فى محور X



وهذا المنحنى يوضح العلاقة بين الطاقة http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=275 والطول الموجى للضوء المرئى


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=276


وهذة مجموعة من العروض للموضوع


هذا عرض مبسط تستطيع من خلالة ملاحظة تغير شدة الضوء والمعدن والطول الموجى
http://www.ifae.es/xec/phot2.html

وهذا عرض جافا ولكن اكثر شمول
http://www.walter-fendt.de/ph14e/photoeffect.htm

وهذا عرض فى منتهى الروعة وقوى جدا
http://phet.colorado.edu/simulations/photoelectric/photoelectric.jnlp

ملحوظة الى اى قارئ للموضوع ليس معنى الكترون كهروضوئى انة الكترون من نوع اخر ولكن بكل بساطة هو الكترون عادى تم تحريره باستخدام الفوتونات او الضوء لذلك سمى بهذا الاسم

نيوتن عذرا الصور غير ظاهرة ياريت تعدلها لكى نتفاعل مع الموضوع اكثر

تحياتى لكم

[s.alghamdi]

بسم الله الرحمن الرحيم

أولا أتقدم بالشكر لكل من ساهم في هذا الموضوع سواء بالمشاركة او بالإثراء ...

و اسمحوا لي بأن أضيف بعضا من المداخلات ...

بالنسبة للظاهرة الأولى الظاهرة الكهروضوئية ....


نظرية آنشتاين الكمية للتأثير الكهروضوئي ...
Einstein’s Quantum Theory of Photoelectric Effect

لقد أدى فرض بلانك إلى تكميم طاقة الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الإلكترونات الموجودة في جدران فجوة الجسم الأسود , و كان بلانك يعتقد حين ذاك أنه طالما أنبعثت الموجات الكهرومغناطيسية المكممة ( و التي لها طاقة E=nhv (n=0,1,2,3 ) فإنه سوف تنتشر في فراغ الفجوة ( كما تنتشر الموجات المائية خلال الماء) و ينطبق عليها جميع النظريات التقليدية للموجات الكهرومغناطيسية .

و لتفسير الملامح الكيفية للتأثير الكهروضوئي و إزالة غموض المعنى الحقيقي لفرض بلانك قدم آنشتاين في عام 1905م نظرية كمية جديدة مغايرة للنظرية التقليدية للضوء و تنبأ بأن تجارب التأثير الكهروضوئي تعتبر من إحدى التجارب التي تصلح لإختبار صحة أي من النظريتين . و في هذه النظرية أقترح آنشتاين تركيز الطاقة المكممة و المنبعثة من الإلكترونات الموجودة في جدران فجوة الجسم الأسود في عدد معين من رزم الطاقة أو بتعبير آخر كمات من الطاقة و التي سميت بعد ذلك بالفوتونات .
و لم يركز آنشتاين إهتمامه إلى الخواص الموجية المألوفة لإنتشار هذه الفوتونات و لكنه أهتم بالطريقة الشبه جسيمية لإنبعاثها و امتصاصها .
و لذلك فرض آنشتاين عدة فروض تتعلق بالخواص الجسيمية للطاقة المنبعثة , ثم طبق إقتراحه و فروضه على تجربة التأثير الكهروضوئي.

و يمكن تلخيص إقتراح و فروض آينشتاين و النتائج المترتبة على تطبيق ذلك كما يلي :

1- الإقتراح بأنه لأي حزمة من الأشعة الضوئية أحادية اللون التي لها طول موجي محدد و تردد محدد ستكون الطاقة على هيئة رزم من الطاقة (bundles of energy) أو كمات من الطاقة (quanta of energy) و كل كمة من الطاقة تسمى فوتون.

2- الإفتراض بأن كل فوتون يجب ان يكون في البداية متجمع في حجم صغير جدا و يظل متجمعا في نفس الحجم بينما يتحرك من مصدره بسرعه تساوي سرعة الضوء.

3- الإفتراض بأن ما يحتويه الفوتون من طاقه E يجب ان يرتبط بالتردد حسب العلاقة
E=hv حيث....
h ثابت بلانك و v التردد

4- الإفتراض بأنه في العمليات الكهروضوئية تكون هناك عملية إمتصاص كامله للفوتون (complete photon absorption) بواسطة أحد الإلكترونات الموجوده داخل المعدن (إحتمال تصادم فوتونين بنفس الإلكترون في نفس اللحظه تكاد تكون منعدمه عمليا ) أو بتعبير آخر يكتسب الإلكترون طاقة E=hv

5- و نتيجه لتطبيق الإقتراح و الفروض المذكوره يتضح انه إذا كان w هو الشغل الذي يجب أن يبذل لتحرير الإلكترون سوف ينبعث من سطح المعدن و كان hv اكبر من الشغل w فإن الألكترون سوف ينبعث من سطح المعدن بطاقة حركية إبتدائية تعطى بالعلاقه الإبتدائية التالية :
K=hv-w

و في هذه المعادله يجب أن ينقسم الشغل إلى قسمين
القسم الأول :
يمثل ما يجب أن يُبذل للتغلّب على القوة التي تجذب الإلكترون للذرات الموجوده على سطح المعدن .

القسم الثاني :
يمثل الجزء المفقود من طاقة الإلكترون نتيجة لتصادماته المتعدده أثناء عملية تحريره من داخل المعدن إلى خارجه .

نلاحظ من المعادلة الآخيره ان الإلكترونات التي لها أقل طاقة ربط مع ذرات سطح المعدن و التي لا تفقد اي طاقه نتيجة لتصادماتها الداخليه المتعدده ...
ستكون لها أكبر طاقة حركة إبتدائية.

:":":":":":":":":":":":":":":":":":":":":":

ظاهرة Bremsstrahlung لانتاج اشعة اكس
المداخله تتعلق بجسيمات بيتا فمن ارد الإستزاده حول هذا الموضوع يتفضل مشكورا في هذا الرابط إنحلال بيتا (http://hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=2767)

عند مرور جسيمات بيتا في ماده ماصه فإنها تفقد طاقتها نتيجه لنوعين من التفاعل .... تفاعل تصادمي Collisional interaction

و تفاعل ينتج عنه إشعاع كهرومغناطيسي radiative interaction و سأوضح بإذن الله التفاعل الثاني ...
عندما تقترب جسمات بيتا السالبه من سحابة الإلكترونات الموجوده حول نواة الذرة فإن جسيمات بيتا تقل سرعتها بسبب التنافر و بذلك تفقد طاقة .
و الطاقة المفقودة في هذه الحاله تشع على هيئة موجات كهرومغناطيسية تسمى بأشعة الكبح او الفرملة Bremsstrahlung

:":":":":":":":":":":":":":":":":":":":":":

ظاهرة كمبتون ....Compton Effect

نلاحظ انه في عملية إستطارة الفوتونات مع تغير طولها الموجي تسمى بإستطارة كمبتون و بالمقابل فإن عملية استطارة الفوتونات بدون تغير أطوال موجاتها تسمى بإستطارة طومسون (Thomoson scattering)
و ذلك لأنه أكتشف في بداية القرن التاسع عشر طريقة تقليدية مختلفه تماما عن الطريقة الكمية لكمتون إلا أنها و لمدى معيّن من الأطوال الموجيه تفسر نفس الظواهر التي يتم ملاحظتها تجريبيا بالطريقة الكمية . و في هذه الطريقه اعتبر طومسون ان حزمة أشعة إكس الساقطه هي عباره عن موجات كهرومغناطيسية لها مجال كهربي متذبذب يتفاعل مع الشحنات (الإلكترونات) الموجوده في ذرات الهدف و ان هذا التفاعل يجبر الإلكترونات بأن تكون لها ذبذبات تسارعيه (oscillating acceleration) . و بسبب هذا التسارع سينبعث من الإلكترونات موجات كهرومغناطيسية لها نفس تردد الموجات الساقطه و في جميع الإتجاهات . و بطريقة أخرى ستقوم الإلكترونات المرتبطه بالذره بإمتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية من الحزمة الساقطة و تستطير في جميع الإتجاهات و بدون تغيير اطوال موجاتها . و لهذا فإن ....
إستطارة طومسن تعبر عن الحالة التي تتطابق فيها النتائج التقليديه مع الكمية .

تم بحمد الله

[HazemSakeek]

كل التحية والتقدير لكل المشاركات التي ساهمتم بها لاثراء الموضوع وتوضيحه وبانتظار تفاعل اكثر في هذه الندوة من خلال الاسئلة والاجابات.
[line]

احب ان اؤكد على الرابط الذي وضعه احمد في مشاركته وهو
http://phet.colorado.edu/simulations...oelectric.jnlp

وبالفعل اجمل ما يمكن لفهم الظاهرة الكهروضوئية ووسيلة شرح غاية في الروعة وكأنك في مختبر يحتوي على عدة انواع من مصادر الضوء ويمكنك ان تتحكم في ترددها وشدتها والتحكم في فرق الجهد المطبق وقطبيته وكل ذلك يظهر على شكل رسم بياني

[HazemSakeek]

عندما قرأت موضوع انتاج وتلاشي الجسيمات حيث يتحول الفوتون إلى جسيم ومضاده في وكذلك يتلاشى الجسيم ومضاده وينتج عنهما فوتونان


وقد يبدوا الموضوع اشبه بالخيال العلمي لمن يحاول ان ينظر الى كرتين من التنس تتحولان الى موجة او موجيتن يتحولان الى كرتين ولكن لكون ان للضوء خاصية مزدوجة فإن هذا ممكناً وقد تم التحقق من هذه الظاهرة في عملياً واحب ان استفسر عن بعض الامور وهي:

(1) هل تحدث ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات في الطبيعة ايضا؟

(2) هل اكتشفت ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات في المختبر اولا ام في الطبيعة اذا وجدت طبعاً؟

(3) تعلم ان اصغر جسيمين يمكن ان يتلاشيا هما الالكترون والبوزيترون وبحساب الطاقة الناتجة عن تحول كتلتيهما وجدنا ان الفوتون الذي يحمل هذه الطاقة هو فوتون جاما. هل من الممكن ان تتلاشى الجسيمات الاولية لانتاج فوتونات بطاقات اقل مثل كوارك ومضاده اذا وجد؟

تحياتي

[HazemSakeek]

لماذا استحق اينشتين جائزة نوبل عن تفسير الظاهرة الكهروضوئية في حين ان بلانك هو من وضع فكرة التكميم عندما فسر اشعاع الجسم الاسود؟

عندما طرحت موضوع استحقاق اينشتين لجائزة نوبل في عام 1905 عن تفسيره للظاهرة الكهروضوئية بالرغم من ان العالم بلانك هو من ادخل مبدأ التكميم واستخدمه في تفسير الطيف الناتج عن اشعاع الجسم الاسود.

حسب ما ورد في الموقع
http://www.faqs.org/docs/qp/chap03.html
تكمن الاجابة والتي تتلخص في
ان العلماء قبل العام 1905 كانوا على قناعة تامة ان الضوء له طاقة وهذه الطاقة تعتمد على شدة الاشعة Intensity وقد ورد ذكر ذلك في موضوع الاخت ايمان ولهذا توقع العلماء ان تزداد عدد الالكترونات المتحررة من المعدن كلما زادت شدة اشعة الضوء الساقطة عليه وان طاقة الالكترونات تزداد كلما زادت شدة الاشعة ولكن هنا بدأت المشكلة في تفسير النتجية العملية في ان طاقة الالكتونات لم تتغير بزيادة شدة الاشعة كما انه وجد ان ليست كل ترددات الضوء قادرة على تحرير الكترونات مهما زادت شدة الاشعة؟

هذه النتائج التي ظهرت مع التجارب العديدة لفهم الظاهرة الكهروضوئية استمرت لعشرات السنوات دون تفسير حيث اكتشفت الظاهرة في في العام 1887 بواسطة العالم Heinrich Hertz سميت قديما باسمه.

عندما قام العالم بلانك بتفسير اشعاع الجسم الاسود ادخل مبدأ التكميم فقط على ان طاقة الالكترونات -المتصادمة مع جدران الجسم الاسود- الباعثة للاشعاع والاشعاع الكهرومغناطيس المنبعث له خصائص موجية تنتشر في الفراغ كما تنتشر امواج الماء في الماء.

ماذا اضاف اينشتين؟
لقد حول اينشتين انظار العلماء من خلال ورقة علمية نشرها بالالمانية في عام 1905 بعنوان
On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light

حيث انتقد النظرية الكلاسيكية للضوء ووضع نظرية جديدة وهي النظرية الكمية للضوء واستخدم الظاهرة الكهروضوئية للحكم على اي النظريتين اصح كتحدي للعلماء المتعصبين لنظرية ماكسيول لاشعة الكهرومغناطيسية.

نعلم ان اينشتين في النظرية الكمية افترض ان الضوء نفسه مكون من كمات من الطاقة سميت بعد ذلك الفوتون وطاقة الفوتون تعتمد على التردد فقط وان زيادة شدة الاشعة ما هو الا زيادة عدد الفوتونات

لاحظ هنا ان هناك فرق كبير في استخدام التكميم من قبل بلانك ومن قبل اينشتين حيث ان اينشتين لم يفسر الظاهرة الكهروضوئية انما قام بنفي النظرية الكلاسيكية للضوء واستبدلها بنظرية جديدة ولهذا استحق جائزة نوبل بالرغم من انه ثاني شخص بعد بلانك استخدم النظرية الكمية.

كيف وضع اينشتين هذه النظرية وكيف استدل على ان طاقة الفوتون تساوي ثابت بلانك في التردد. وهل استرشد بالنظرية الكهرومغناطيسية لوضع النظرية الكمية للضوء ام لا! لا اعلم ولكن لاحظ معي ان النظرية النسبية وضعت لتفسر فشل نتائج وتوقعات تجربة مايكلسون-مورلي وكذلك النظرية الكمية للضوء جاءت اثر فشل النظرية الكلاسيكية للضوء والتي استمر هذا الفشل لاكثر من 15 سنة.

تحياتي

[HazemSakeek]

لقد ورد في موضوع انتاج اشعة اكس للاخت سعاد ما يلي


نلاحظ أنه لطاقة معينه من الإلكترونات يوجد طيف مستمر من الأطوال الموجيّه و لا توجد أشعة لها طول موجي أقصر من ادنى طول موجي محدد اي أن الطيف المستمر يبدأ من قيمة محدده يطلق عليها أحيانا أصغر طول موجي قطعي (minimum wavelength cutoff)

واحب فقط ان اضيف ان هذا ايضا وضع النظرية الكلاسيكية للضوء موضع التساؤل والشك لماذا هناك حد ادني للطول الموجي للطيف المنبعث من تعجليل الالكترونات وانحرافها بجوار النواة تحت تأثير قوى التجاذب، حيث انه من المفترض وحسب النظرية الكلاسيكية للضوء ان كل الاطوال الموجية ممكن ان تصدر نتيجة لذلك. اما ان النتيجة العملية التي تظهر في منحنيات الشكل 2 في مشاركة سعاد تظهر ان لكل طاقة الكترون محددة هناك طول موجي ادني (اقل طول موجي في الشكل) هذا ايضا تأكيد على فرضية اينشتين للضوء.

وانه كلما كانت طاقة الالكترونات المعجلة كبيرة انتجت فوتونات بطول موجي اقل، اي بتردد اكبر اي بطاقة اكبر.

[line]
وادني طول موجي معناه ان الاكترون قد اعطى كامل طاقته خلال التصادم اي انه تفرمل وتوقف تماماً اما اذا لم يتوقف بعد التصادم فتنتج اشعة اكس باطوال موجية مختلفة اكبر من الطول الموجي الادنى.

وللتذكرة فإن ملايين الملايين من الاكترونات التي تصطدم بالهدف ولهذا هناك توزيع متصل لطيف اشعة اكس.


تحياتي

[QuarK]

السلام عليكم جميعا،،
في البداية جزى الله خيرا كل من تفاعل معنا وشارك في هذه الندوة..
لم يعلق احدهم على انتاج وفناء الجسيمات الا دكتوري الأعز حازم،،رغم ان الموضوع بسيط للغاية..
حسنا،،دعنا معا في الاسئلة التي طرحها،،
أولا:

(1) هل تحدث ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات في الطبيعة ايضا؟

بالطبع ،،هذه العلمية مستمرة ولا تنتهي،،وكلما تلاقى جسيم مع مضاده لحصل الفناء،،او لتحول فوتون جاما إلى جسيم ومضاده...
بمعنى آخر: احدى الخواص الأساسية للجسيمات ومضاداتها هي انهم يستطيعون افناء بعضهم البعض،،ولنقل الى فوتونات،،ولكن الحالة الغالبة هي أن يكون الفناء إلى جسيمات أخرى، على سبيل المثال يميل نظام البروتون -مضاد البروتون الى ان يفنى الى ميزونات..لأن هذه العلمية أكثر احتمالا من ان يفنى الى فوتونات...

لكن،،هل تحدث في الطبيعة..
نعم تحدث وباستمرار كما قلنا،،سواء عملية انتاج الازواج او فنائها..وما التجارب الا محاكاة بسيطة لفهم ما يحصل في الطبيعة..
لكن هنا،،قلت كما سبق انه لم يتم مشاهدة، مشاهدة عملية رأي العين،،تم فيها اصطدام فوتون بآخر لإنتاج جسيم ومضاده..والسبب كما قلت أنه لم يمكننا بعد انتاج حزم مركزة من فوتونات يمكنها ان تنتج جسيم ومضاده ويمكن رصدهما بالرؤية المباشرة...

قد يتساءل المرء، اذا كان حقيقيا ان الجسيمات المضادة تلعب دورا في هذا العالم مماثل لدور الجسيمات،،قلماذا لا نرى لها أثرا في حياتنا؟؟
يعني،،لماذا لا تكون البزويترونات "أكثر انتشارا"، ولم يتم اكتشافها في وقت أكثر تبكيرا؟؟
هذا يرجع الى لحظة الانفجار الكبير،،
تقول النظريات ان قوانين التماثل تم خرقها للحظات،،مما جعل اعداد الجسيمات اكبر من مضاداتها،افنت الجسيمات مضاداتها،،ولأن خرق التماثل سبب زيادة عدد الجسيمات بقيت الجسيمات تلك وكونت العالم،،وهذا لا يعني انه لم يعد هناك جسيمات مضادة،،هي موجودة لكن بقلة ومتباعدة للغاية..
لهذا نحن مكونون من عالم جسيمات وليس مضاداتها..وهذا هو التفسير الوحيد..

لكن،،
نحن لا نعرف ان هذا الخلل في التماثل امتد لكل الكون ام انه هنا،،فقط قريب منا ويمكن ملاحظته..
يعني كل الاكتشافات تتحدث عن كواكب واقمار ونجوم مكونة من بروتونات، ونيترونات،، وليس مضاد البروتونات او مضاد النيترونات..
لكن هذا لا يثبت ان باقي الكون لا يحوي كواكب من مادة مضادة،،او عوالم مضادة كاملة..
لكن يمكننا ان نشعر بأمان لأن متوسط الانفصال بين المجرات من رتبة 3 ملايين سنة ضوئية..يعني ليس علينا ان نخشى الفناء الى فوتونات واشعاعات جاما نتيجة ارتطامنا بمجرة اخرى..مضادة...

ثانيا:

(2) هل اكتشفت ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات في المختبر اولا ام في الطبيعة اذا وجدت طبعاً؟

حسنا،،ربما كان الوضع متزامنا،،
اول حديث عن المادة المضادة بدأه ديراك،،
واول كشوفات للبحث عن الجسيمات الكونية كانت في مختبر ويلسون،،وهو يبحث عن ميزون يوكاوا..
الآن،،اكتشافات ويسلون لم يكن بالإمكان فهمها لو لم يكن هناك حديث عن مادة مضادة،،مادة تشبه المادة الأصلية في كل شيء الا ان الشحنة ،مثلا كانت معاكسة( ولا يعني هذا ان مضاد الجسيم يكون فقط مخالف له في الشحنة)...

ثالثا:

(3) تعلم ان اصغر جسيمين يمكن ان يتلاشيا هما الالكترون والبوزيترون وبحساب الطاقة الناتجة عن تحول كتلتيهما وجدنا ان الفوتون الذي يحمل هذه الطاقة هو فوتون جاما. هل من الممكن ان تتلاشى الجسيمات الاولية لانتاج فوتونات بطاقات اقل مثل كوارك ومضاده اذا وجد؟

عزيزي،،قاعدة جسيم + جسيم مضاد = فناء..قاعد تطبق على اي جسيم في الكون..
يعني لم اقل ان اصغر جسيمين يمكن فناؤهما هما الاليكترون والبوزيترون،،هذا مثال،،
يمكن فناء اي جسيم ومضاده..مهما كان نوع هذا الجسيم..
اظنك تفهمني الان،،"ليس شرطا" ان يكون الفناء الى فوتونات،،بل ان الصورة الأعم هي الفناء الى جسيمات أخرى..ومسألة مشاهدة فوتونين يتحولان الى جسيم ومضاده نادرة الحدوث ان لم تكن رؤيت بالعين حتى الآن..
لكن الامر صحيح نظريا،،ومع تقدم تقنيات تركيز الاشعة سيرى معمليا..
يعني،،تسأل عن الكواركات..
طيب،،
حسنا،،تحدثنا باسهاب عن شجرة العائلة الجسيمية..
هناك قسم كامل اسمه "الميزونات"..
الميزونات هي عبارة عن كوارك + مضاد كوارك!!!
ومع هذا فهي تكون جسيمات مستقرة،،
ليس معنى هذا ان هناك خرقا للقاعدة..
الأمر ببساطة ان الكواركات ستة انواع كما عرفنا،،الميزونات تتكون من كوارك من نوع معين + مضاده كوارك من نوع آخر,,,
يعني على سبيل المثال، كوارك فوق + مضاد كوارك تحت...هل فهمتني؟؟
ولو صدف ان تكون ميزون من كوارك فوق + مضاد كوارك فوق سيفنيا بعد فترة زمنية وجيزة...

هل انت معي الآن؟؟

تحياتي للجميع وجزيتم خيرا

[sweeet]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اعتذر عن تأخري بالمناقشة في هذه الحلقة العلمية الرائعة لظروف خارجة عن ارادتي،،

وحبيت أثني على الاخت ايمان مجهودها الرائع،،فلقد أثارت اعجابي حقا،،
اما بقية اخواني كوارك ونيوتن وسعاد،،تعودت منهم هذا،،فهم دائما الافضل والاروع،،

وحتى لا يحذف دكتور حازم مشاركتي،،يجب ان اقول شيئا مفيدا بالموضوع،،

وجدت عن الظاهرة الكهروضوئية بكتاب الفيزياء فكر وفلسفة للكاتب د.محمد عاكف جمال احببت ان اضعه هنا حيث قد يجيب عن تساؤل دكتور حازم عن سبب حصول اينشتاين على جائزة نوبل ،،رغم انه السؤال قد أجيب عليه سابقاً،،

""لوحظ في اواخر القرن التاسع عشر ان سطوح المعادن المعرضة لضوء ذي تردد مرتفع(الاشعة فوق البنفسجية) تقوم ببعث الالكترونات،ولوحظ ايضا ان الطاقة الحركية لهذه الالكترونات لا تعتمد على الشدة الضوئية، الا ان عدد هذه الالكترونات المنبعثة يتناسب مع شدة المصدر الضوئي. عرفت هذه الظاهرة ب(الكهروضوئية) وقد بقيت النتائج التجريبية هذه تنتظر حلاً،اذ ان المفهوم الموجي للضوء لم يكن قادرا على تفسير هذه الظاهرة.
اعاد اينشتاين عام 1905 تفسير الضوء مستخدما المفهوم الكمي لبلانك،فعرّف الضوء على انه مجموعة من (الكمات)المستقلة عن بعضها،وعرّف هذا (الكم) بانه رزمة Parcelمن الطاقة،وفسر الظاهرة الكهروضوئية وفق علاقة رياضية بسيطة،فالطاقة الحركية القصوى للالكترون المتحرر Emaxيمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية:
Emax =hv-W

حيث ان hv :طاقة الكم الضوئي ، W:دالة الشغل
فلغرض تحرر احد الالكترونات فان (كماً) من الضوء يتم امتصاصه من قبل هذا الالكترون ويفقد الالكترون جزءاً من الطاقة للوصول الى المستوى الصفري لطاقة الذرة وهو ما يعرف بدالة الشغل work function.
لم يُعرف آينشتاين الضوء كجسيمات ،اما المفهوم الجسيمي للضوء فقد تطور تدريجياً،فاينشتاين لم يتحدث عن زخم الكم الضوئي حتى عام 1917 اما قوانين حفظ الطاقة وحفظ الزخم للكم الضوئي فلم تكتب قبل عام 1923.
تعزز المفهوم الجسيمي ل(الكم الضوئي) عندما استطاع كمبتون ان يحلل نتائج استطارة الاشعة السينية بوساطة الالكترونات عام 1923،اذ لم يكن من الممكن تفسير هذه النتائج دون هيكل رياضي يعتبر فيه الكم الضوئي ماهية لها طاقة ولها زخم(الصفات الجسيمية)،وهنا تجدر الاشارة الى ان كمبتون قد استخدم العلاقات الرياضية التي تسمح بها النظرية النسبية للتعبير عن القوانين الخاصة بحفظ الطاقة والزخم.
اما تسمية (الفوتون) فانها لم ترد قبل عام 1926،ففي هذا العام نشر الكيميائي لويس بحثا ذكر فيه ان الضوء يتكون من نوع خاص من الذرات سميت فوتونات،لم تلق هذه الفكرة أي قبول في الاوساط العلمية فاهملت ، الا ان تسمية الفوتون كانت مناسبة تماما ل(الكم الضوئي).
لقد كانت الظاهرة الكهروضوئية بمثابة العودة الثانية للفعل الكمي منذ وروده للمرة الاولى عام 1900 في نظرية بلانك عن اشعاع الجسم الاسود.""

تقبلوا مرور طيفي السريع
سويتي

[Qasaimeh]

رائـــــــــع يا أخوتي


ألف شكر لكل من شارك بهذ الموضوع




لي عدة أسئلة

أختي ايمان ماذا يعني "العتبة"؟؟؟؟؟؟؟؟

أختي سويت هل تعنين أنه كلما قلت طاقة الموجة زاد طولها؟؟؟

[إيمـان]

تردد العتبة :- اقل تردد للضوء يكفي لتحرير الالكترون من سطح الفلز

[s.alghamdi]

حياك الله يا قسايمه في الحلقه العلميه

دعني اجيب على اسئلتك و أستميح أختاي عذرا :) .... لكن الحوار سوف يغلق غدا كما نوه الدكتور الفاضل ...


أختي ايمان ماذا يعني "العتبة"؟؟؟؟؟؟؟؟
العتبه تعني الحد الأدنى من المسموح ... على سبيل المثال لو لديك صندوق هذا الصندوق اقل قوه يحتاجها لرفعه مثلا... 150 نيوتن
فتكون عتبة القوة لرفع الصندوق 150 نيوتن حيث انه لو بذلنا مقدار 130 نيوتن فأنه لا يمكننا رفع الصندوق ...

أختي سويت هل تعنين أنه كلما قلت طاقة الموجة زاد طولها؟؟؟

http://www.m5zn.com/uploads/3ccb496bc5.JPG

صحيح ما ذكرت في سؤالك فمن المعادله نلاحظ ان العلاقه بين الطول الموجي و الطاقه علاقه عكسيه .

أتمنى بأن أكون قد وفقت في الإجابة على أسئلتك :)

[HazemSakeek]

بارك الله فيك سويتي على الاضافة القيمة للموضوع والتي وضحت دور اينشتين في تفسير الظاهرة الكهروضوئية وفرضيته في التعامل مع الضوء على انه كمات من الطاقة

واشكرك عزيزي عبدالله على تفاعلك مع الموضوع واستفسارك على النقاط التي لم تكن واضحة لك وقد قدمت ايمان وسعاد الاجابة الشافية لاسئلتك بارك الله فيكم جميعاً

تحياتي

[HazemSakeek]

اشكرك اخي كوارك على توضيحك لاستفساراتي حول انتاج وتلاشي الجسيمات وقد اوضحت الامور بشكل مبسط وان انتاج الجسيمات وتلاشيها لا يكون بتحول الجسميات إلى ضوء او تحول الضوء إلى جسميات انما يشمل ايضا تلاشي الجسميات الى جسميات اخرى.

تحياتي

[HazemSakeek]

http://abeermahmoud.jeeran.com/27-basmallah.gif

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اعزائي نختتم الان فعاليات الندوة العلمية الاولى والتي تم فيها مناقشة احد مواضيع الفيزياء الحديثة بعنوان "الخاصية المزدوجة للضوء" من خلال الظواهر الفيزيائية التالية:

(1) الظاهرة الكهروضوئية Photoelectric Effect
(2) ظاهرة Bremsstrahlung لانتاج اشعة اكس
(3) ظاهرة كمبتون Compton Effect
(4) ظاهرة انتاج وتلاشي الجسيمات Pair Production and Annihilation

وقد شارك في اعداد مواضيع هذه الندوة اخوة واخوات لنا في اسرة منتدى الفيزياء التعليمي هم:

http://i148.photobucket.com/albums/s18/fatona2007/fawa2.gif

NEWTON
ايمان_1994
سعاد الغامدي
Sweeet
QuarK

http://i148.photobucket.com/albums/s18/fatona2007/fawa2.gif

كل الشكر والتقدير لكل من ساهم في الاعداد لهذه الندوة وقدم المواضيع وناقشها وفكر معنا وفادنا واستفاد منا ولا يسعنا الا ان ندعو لهم بان يكون كل حرف من حروف هذه المواضيع في ميزان حسناتهم.


وإلى اللقاء في الندوة الثانية باذن الله في 1-5-2007