الدرس: 4-4 الجسيمات (الدقائق) والموجات

بعض الظواهر مثل الظاهرة الكهروضوئية وظاهرة الامتصاص والإشعاع من الدلائل القاطعة على أن الضوء يسلك سلوك الجسيمات، كما أن هناك ظواهر أخرى مثل التداخل والحيود والاستقطاب تبين أن الضوء يسلك سلوك الموجات، أي السلوكين هو الصحيح؟

إن الإجابة على هذا السؤال تعتمد على الظاهرة التي هي قيد الدراسة فإن بعض التجارب يمكن تفسيرها عندما يسلك الضوء سلوك الجسيمات أي أن الضوء يظهر صفة جسيمية والبعض الآخر يمكن تفسيرها عندما يسلك الضوء سلوك الموجات أي أن الضوء يظهر صفة موجية، فالضوء الذي يمكنه إخراج الإلكترونات من سطوح المعادن كما في الظاهرة الكهروضوئية بمعنى أن الضوء يسلك سلوك الجسيمات، فإن نفس هذا الضوء يمكن أن يحدث حيوداً بمعنى أن الضوء يسلك سلوك الموجات.

اذكر الظواهر التي يسلك فيها الضوء؟

1. سلوك الجسيمات.
2. سلوك الموجات.

أي الظواهر تعد من الدلائل القاطعة على أن الضوء يسلك سلوك الجسيمات؟ وأيها يدل على أن الضوء يسلك سلوك الموجات؟

الظواهر التي يسلك فيها الضوء سلوك الجسيمات هي:

• الظاهرة الكهروضوئية وظاهرة الامتصاص.

الظواهر يسلك فيها الضوء سلوك موجات:

التداخل والحيود والاستقطاب تبين أن الضوء يسلك سلوك الموجات.

أثبت ریاضیاً أن الطول الموجي المرافق للفوتون يتناسب عكسياً مع زخم الفوتون؟ كيف يمكننا رياضياً تفسير السلوك المزدوج للفوتون؟

إن طاقة القوتون تعطى وفق العلاقة ومن علاقة اينشتاين في تكافؤ الكتلة مع الطاقة:

$\begin{array}{r}E=hf\\ \\ E=m{c}^2\\ \\ m{c}^2=hf\because f=\frac{c}{\lambda }\\ \\ m{c}^2=\frac{hc}{\lambda }\\ \\ mc=\frac{h}{\lambda }\\ \\ \lambda =\frac{h}{mc}\because P=mc\\ \\ \lambda =\frac{h}{P}\end{array}$

فوتون زخمه (3.315x10^-4kg.m/s)، احسب مقدار:

1. طوله الموجي المنهج.

2.طاقته.

$\begin{array}{r}\begin{array}{rl}& \mathbf{I}\lambda =\frac{h}{P}=\frac{6.63\times {10}^{-34}}{3.315\times {10}^{-4}}=2\times {10}^{-30}\mathrm{m}\\ & \\ & {\mathbf{I}}_E=hf\\ & \end{array}\\ \begin{array}{rl}E& =\frac{hc}{\lambda }\\ & \\ & =\frac{6.63\times {10}^{-34}\times 3\times {10}^8}{2\times {10}^{-30}}=9.945\times {10}^4\mathrm{J}\end{array}\end{array}$

فوتون طول موجته (3nm) أسقط على سطح فلز، ما مقدار:

1. زخم الفوتون.

2. طاقته الحركية.

$\begin{array}{r}\lambda =\overline{P}\\ \\ 3\times {10}^{-9}=\frac{6.63\times {10}^{-34}}{P}\\ \\ P=\frac{6.63\times {10}^{-34}}{3\times {10}^{-9}}=2.21\times {10}^{-25}\mathrm{Kg}\cdot \mathrm{m}/\mathrm{s}\\ \\ E=hf=\frac{hc}{\lambda }=\frac{6.63\times {10}^{-34}\times 3\times {10}^8}{3\times {10}^{-9}}=663\times {10}^{-19}\mathrm{J}\end{array}$