مقدمة في الفيزياء الحديثة — الفصل الخامس: ازدواجية الموجة والجسيم

شرح ومحتوى الدرس

تتناول هذه الوحدة مقدمة في الفيزياء الحديثة، وتركز على ظاهرة إشعاع الجسم الأسود، حيث يُظهر منحنى بلانك أن شدة الإشعاع تختلف مع الطول الموجي، وأن الطول الموجي ذا الشدة العظمى يتناسب عكسيًا مع درجة الحرارة المطلقة (قانون فين). وتوضح الوحدة أن الفيزياء الكلاسيكية عجزت عن تفسير هذا السلوك، فقدم بلانك فرضية الكم، التي تنص على أن الإشعاع يصدر على شكل فوتونات، طاقة كل منها hv. كما تناقش الوحدة ظاهرة التأثير الكهروضوئي، حيث لا يمكن تفسير انبعاث الإلكترونات من المعدن عند سقوط الضوء إلا بافتراض أن الضوء جسيمات (فوتونات)، وقد فسر أينشتين هذه الظاهرة بمعادلة hv = hv₀ + KE. وتشمل الوحدة أيضًا ظاهرة كومتون، التي تثبت الطبيعة الجسيمية للفوتونات من خلال تصادمها مع الإلكترونات، مع الحفاظ على كمية الحركة والطاقة. وتختتم الوحدة بمناقشة الطبيعة الموجية للجسيمات، حيث اقترح دي برولي أن للجسيمات طولًا موجيًا مصاحبًا، وهو ما يفسر عمل المجهر الإلكتروني. كما تتضمن الوحدة تطبيقات عملية مثل الاستشعار عن بُعد والتصوير الحراري والرؤية الليلية.