نظرية الكم والازدواجية الموجية-الجسيمية
| English | العربية |
|---|---|
| wave–particle duality/weɪv ˈpɑːtɪkl djuːˈælɪti/ | ثنائية الموجة-الجسيم |
| photon/ˈfəʊtɒn/ | فوتون |
هل الضوء موجة أم جسيم؟ نعم.
- يثبت الانتشار والتداخل أن الضوء موجة. ويثبت الظاهرة الكهروضوئية أنه جسيم.
- كلاهما صحيح في آنٍ واحد — فالضوء بطريقة ما كلاهما، اعتمادًا على كيفية اختباره.
- هذا هو ازدواجية الموجة والجسيم، وهو قلب الغريب في الفيزياء الكمومية.
- حتى الإلكترونات، التي تُعتبر عادةً "جسيمات"، تظهر سلوكًا موجيًا أيضًا.
الضوء يأتي في حزم
- يأتي طاقة الضوء في حزم صغيرة تسمى الفوتونات.
- يحمل كل فوتون طاقة $E = hf$ — ثابت بلانك $h$ مضروبًا في التردد.
- الحزمة الأفتح تحتوي على عدد أكثر من الفوتونات، وليست فوتونات أكبر حجمًا.
- ضوء ذو تردد أعلى يعني فوتونات ذات طاقة أعلى (الأزرق > الأحمر؛ الأشعة السينية > المرئي).
طاقة الفوتون الواحد تعطى بالمعادلة:
$E = hf$ — ثابت بلانك مضروباً في التردد.
شعاع ضوء أكثر سطوعاً بنفس اللون يحتوي على:
أكثر سطوعاً = عدد أكبر من الفوتونات؛ طاقة كل فوتون تعتمد فقط على التردد.
عندما يظهر كل وجه
- يظهر الضوء جانبه الـموجي في التداخل والانتشار والانكسار.
- يظهر جانبه الـجسيمي عند اصطدامه بالمادة — طاردًا الإلكترونات، أو كفوتونات في كاشف.
- السلوك الذي تراه يعتمد على التجربة، وليس على تغير الضوء نفسه.
- لا صورة وحدها مكتملة؛ تحتاج إلى كليهما.
يظهر الضوء طبيعته ____ في التداخل والانحراف.
التداخل والانحراف هما سلوكيات موجية.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول الازدواجية الموجية-الجسيمية.
الضوء والمادة كلاهما موجة وجسيم؛ الفوتونات لها $E = hf$. السطوع يعني عدد فوتونات أكبر، وليس فوتونات أكثر طاقة.
موجات المادة أيضًا
- اقترح لويس دي برولي أن الجسيمات أيضًا لها طول موجي: $\lambda = \dfrac{h}{p}$.
- الإلكترونات المقذوفة نحو البلورة تنتشر، تمامًا مثل الموجات — مما يؤكد ذلك.
- الأجسام الكبيرة لها أطوال موجية ضئيلة للغاية، لذا لا نلاحظ طبيعتها الموجية أبدًا.
- الازدواجية عالمية؛ فقط مخفية للأشياء بحجم يومي.
دليل موجي أم جسيم؟
يظهر الضوء كلا الطبعين. رتب كل تجربة بما تثبت.
الجسيمات مثل الإلكترونات لها أيضاً طول موجي ويمكنها الانحراف.
تم تأكيد $\lambda = h/p$ دي برولي بالانحراف الإلكتروني.
ضوء أكثر إشراقًا يعني فوتونات أكثر، ليس فوتونات أكثر طاقة. طاقة الفوتون الواحد ثابتة بناءً على التردد ($E = hf$)، وليس السطوع. لذا لا يزال ضوء الأزرق الخافت يمتلك فوتونات أعلى طاقة من ضوء الأحمر الساطع.
أيهما يحتوي على فوتونات أعلى طاقة؟
ضوء أزرق له تردد أعلى، لذا $E = hf$ يعطي فوتونات أعلى طاقة.
أيهما يمتلك فوتونات أعلى طاقة: ضوء أحمر أو أزرق؟
- ضوء الأزرق له تردد أعلى، لذا وفقًا لـ $E = hf$ فإن فوتونه تحمل طاقة أكثر.
- زيادة سطوع ضوء الأحمر تضيف فوتونات أكثر لكنها لا ترفع طاقة كل فوتون.
ازدواجية الموجة والجسيم: الضوء ( والمادة) يتصرف كـ موجة وكتيار من الجسيمات. يأتي الضوء في فوتونات طاقتها $E = hf$ — الحزمة الأفتح تحتوي على فوتونات أكثر، ليست أكبر. حتى الجسيمات لها طول موجي ($\lambda = h/p$)، عادة ضئيل جدًا لدرجة لا تُذكر.