يعد الضوء والطاقة الكمومية أحد الموضوعات المهمة التي نتناولها للكثيرين الطلاب في مختلف مستويات التعليم، نلقي الضوء على بعض النظريات العلمية التي تهم العديد من الباحثين، والعلاقة الوثيقة بين الضوء والطاقة الكمومية، حيث تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض، والتي سنناقشها بالتفصيل في مقالتنا.
محتويات
ما هو الضوء والطاقة الكمومية؟
- إنها وحدة تعبر عن الجزء الصغير من الطيف المغناطيسي.
- ما يمكن رؤيته بالعين المجردة هو “الإشعاع المغناطيسي”.
- كما أنه ينتقل عبر أشعة جاما بأطوال موجية معينة.
- ما بين 700 نانومتر للضوء الأحمر و 400 نانومتر للضوء البنفسجي.
- مع العلم أن الشمس هي أكبر مصدر على وجه الأرض للطيف المغناطيسي بأكمله
خصائص الضوء والطاقة الكمومية
خصائص أطول الضوء هذه هي الخصائص التي تنطبق على الطيف الكهرومغناطيسي، وهي كالتالي:
الخصائص البصرية
تمثله جميع الخصائص التي تحددها العين، مثل الانعكاس والانكسار والاستقطاب والانتشار والحيود.
الخصائص الإيجابية
هذا يعبر عن مكونات الضوء لأنه يتكون من موجتين، واحدة كهربائية والأخرى مغناطيسية.
طاقة الضوء والكم
العلاقة بين الضوء والطاقة الكمومية قريبة جدًا من الطاقة الكمومية تفسيرات من الضوء والمادة وانتقال الموجات، ونعرض ذلك بالتفصيل من خلال النقاط التالية:
- نحتاج إلى معرفة أن الطاقة الكمومية هي مجرد تعبير لوصف الحد الأدنى من الطاقة التي يتم تبادلها بين الجسيمات، سواء كانت سالبة أو موجبة.
- حيث أشارت نظرية الكم للضوء والمادة إلى أن الأمر يتعلق بوحدتين، تتكونان من مجموعة من الجسيمات ذات الحجم الصغير جدًا، ولكنها تتميز بخصائصها الموجية مع ارتباط قوي.
- ومن ثم فإننا نرى طبيعة الضوء تعمل كجسيمات وموجات من خلال الوصول إلى كتلة جسم صغير للغاية.
- لأن الضوء عبارة عن جسيمات صغيرة تعرف باسم “الفوتونات” بينما نرى المادة مكونة من “الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات”.
- مما سبق يمكننا أن نرى أن الضوء يعمل كجسيم وكموجة.
- حيث أوضح جيمس كلارك ماكسويل أن الضوء ليس أكثر من موجة كهرومغناطيسية تنتشر عبر الفضاء بسرعة معينة تعني سرعة الضوء.
- وعليه، هناك ارتباط بين تردد الضوء وطوله الموجي الذي تحدده المعادلة التالية.
- التردد = سرعة الضوء / موجة الضوء
- حيث تكون سرعة الضوء 3 * 10 ^ 8 م / ث. يرقى إلى
- لاحظ أن موجات الضوء تختلف بسبب التداخل والحيود.
الطاقة حسب السعة والشدة
- تتغير طاقة الموجة أيضًا وفقًا لسعة الموجة وشدتها.
- يتراوح أطول طول موجي من 400 إلى 750 نانومتر.
- ما يفسر عمل الضوء كجسيم “فوتون” يعبر عن طاقة الضوء.
- في الضوء الساطع والمشرق، تصدر العديد من الإلكترونات ذات الطاقة الحركية المنتظمة.
- نجد أن الطاقة الحركية تعتمد على الإلكترونات التي ترتكز على شيء ما.
- وفقًا لذلك، هناك تغيير في تردد الضوء، والذي يرجع إلى التغيرات في الطاقة الحركية لجميع الإلكترونات المنبعثة.
- وفقًا لما سبق، نجد أن الطاقة الحركية تنتهي عند مستوى تردد الضوء للحصول على ذلك من المعادلة التالية.
- التردد = طاقة الفوتون * ح
- نستنتج مما سبق أن الضوء ينتقل من خلال حزمة منفصلة تسمى الفوتون، والتي يجب أن تحمل طاقة كافية لإخراج الإلكترون.
- أخيرًا، تجمع الطاقة الكمومية بين تفسير سلوك الضوء والمادة، لأنها تجمع بين خصائص جميع الجسيمات وتفاعلها مع بعضها البعض، ومن ناحية أخرى، مع الذرات من أجل رؤية أن الضوء ينبعث في فراغ بواسطة “الفوتونات”. الجسيمات التي تتكون عندما ينتقل الإلكترون من مستوى طاقة مرتفع إلى مستوى طاقة أقل حيث يتعرض لطاقة معينة لضمان ارتباط الضوء والطاقة الكمومية ارتباطًا وثيقًا.
ألوان الطيف الكهرومغناطيسي
نلاحظ أن الطول الموجي يختلف بين المرئي وغير المرئي، حيث تشير الموجات المرئية إلى الطيف الكهرومغناطيسي، وسنقوم بإلقاء الضوء عليه في الأسطر التالية:
- يتم توزيع الألوان في الطيف على النحو التالي (أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، بنفسجي).
- ويرجع ذلك إلى الاختلاف في الأطوال الموجية التي تصدر العديد من الموجات الكهرومغناطيسية.
- يوزع الترددات ومستويات الطاقة مع النطاقات السفلية.
- يتم تمثيل الطيف الكهرومغناطيسي في (موجات الراديو، وأشعة جاما، والأشعة تحت الحمراء المرئية، والأشعة فوق البنفسجية، والميكروويف، وأشعة جاما).
- يتركز كل منها أيضًا في موضعه عبر الطيف، باستثناء الألوان الستة المذكورة.
- حيث يختلف التقسيم حسب نوع الطيف، أضاف نيوتن اللون السابع (النيلي).
- في حين قد تكون هناك بعض الألوان التي يمكن أن تظهر وتتلاشى بعد أن يكون الطيف في مكانه، فإن الخط الفاصل هو الكميات اللانهائية بين الألوان وظلالها من الظلام الشديد إلى الفاتح جدًا عبر الطيف.