الطبيعة المزدوجة للموجات والجسيمات

يقصد بـــ الطبيعة المزدوجة لأى شيئ  ..... أننا قد نتعامل مع هذا الشيئ على انه موجه فى بعض الاحيان ونتعامل معه على أنه جسيم فى أحيان اخرى ...

والطبيعه المزدوجه موجوده للعديد من الموجاتوالجسيمات واهم الامثله على ذلك هو  

1- الالكترون  ( فهو جسيم ... وعندما يتحرك فيض من الالكترونات تصاحبها موجات لها نفس الخواص الموجيه المعروفه....)

2- الضوء ( فهو موجه ... وعند سقوطها على بعض الجسيمات ذات الابعاد الصغيره جدا مثل الذره  أو الالكترون فإن الضوء الذى  يتكون من كمات صغيره من الطاقه تسمى الفوتونات . هذه الفوتونات لها خواص جسيمه مثل الكتله وكمية التحرك أى أن هذا الفوتون قد يكون قادر على تحريك الالكترون عندما يصطدمان معا وهذا ما يحدث فعلا فى ظاهرة كومتون ..)

الطبيعة المزدوجة للضوء

* الضوء موجه

الضوء موجه لها تردد وطول موجى  وهو يتكون من حزمة ( شعاع ) من الفوتونات بما لها من مجال مغناطيسي وكهربى متعامدان على بعضهما وعلى اتجاه سريان حزمة الفوتونات وعلى ذلك فإن الشعاع الضوئى هى موجه كهرومغناطيسيه قابله لـــ(الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود)  كما أنها تسير فى خطوط مستقيمه

 ويسمى هذا النموذج الموجى  للضوء  بـــــ ( النموذج الماكروسكوبى ) حيث يمكن تطبيقه عندما  يسقط الضوء على  عائق ابعاده اكبر  بكثير من الطول  الموجى  للموجة  طريق  فوتونات الضوء

  

* الضوء يعامل معاملة الجسيمات

حيث يدرس الفوتون منفردا ونتصوره كجسيم مثل الكرة نصف قطرها = الطول الموجى للموجة (λ) وتتذبذب بمعدل (ʋ) وهذه الكره لها 

كتله  تساوى   

كمية تحرك  تساوى    

 ويسمى هذا النموذج الجسيمى للضوء  بــــ ( النموذج  الميكروسكوبى) ويمكن أن

يطبق اذا اعترض الفوتونات عائق فى حجم الذرة او الالكترون  

أى أن   

 - الخواص الموجيه هى خواص حزمة الفوتونات كلل .

         - طاقة شعاع الضوء = طاقة حزمة الفوتونات

         - شدة الموجه تدل على مدى تركيز شعاع الفوتونات

         - مقياس شدة الموجه الضوئيه هو شدة المجال الكهربى أو المجال المغناطيسى المصاحب لشعاع  الضوء

         - الحركه الموجيه تكون مصاحبه لتيار الفوتونات باعداد كبيره

         - حجم العائق هو الذى يحدد طريقة تعاملنا مع الفوتون ..فلو كانت أبعاد العائق قريبه من الطول الموجى للضوء(أو أقل منه)نتعامل مع الفوتون على أنه كرة نصف قطرها=(λ)     وتتذبذب بمعدل(ʋ)   ....

 أما عندما يكون العائق أكبر بكثير من الطول الموجى فإننا  

 نتعامل مع شعاع الفوتونات على أنه موجه كهرومغناطيسيه بما لها من خواص موجيه 



وعلى ذلك فإن هناك بعض أنواع الاشعه يمكنها إختراق المواد والنفاذ خلال المسافات البينيه لها مثل أشعة X  أو جاما  γ   والبعض الاخر لايستطيع النفاذ  ولكنه ينعكس على الاجسام فعندما يسقط الضوء على سطح ما  فإننا نقارن الطول الموجى للضوء الساقط مع المسافات بين الذرات حيث :- 

- إذا كانت الطول الموجى أكبر بكثير من المسافات البينيه فإن الفوتونات تعامل هذا السطح على أنه سطح متصل وتنعكس من عليه  مثل الموجات

-إذا كانت الطول الموجى مقاربه للمسافات البينيه فإن الفوتونات تنفذ بين الذرات مثلما يحدث مع أشعة Х

                         الطبيعة المزدوجة للالكترون  

الطبيعه الموجيه للجسيم

يوجد فى الكون قدر كبير من التماثل فكما أن الموجات لها طبيعه جسيميه فكذلك الاجسام طبيعه موجيه ..وقد أثبت دى برولى الطبيعه الموجيه للاجسام  حيث

(معادلة دى براولى للجسيمات ) 

وهى تبين علاقة الطول الموجى للموجة المصاحبة لجسيم متحرك  مع كمية حركتة الخطيه   وهى تنص على  أن   

الطول الموجى للموجة المصاحبة لجسيم متحرك يساوى النسبة بين ثابت بلانك وكمية حركة الجسيم   

                                                    

فكما أنه يمكن النظر الى الضوء على أنه شعاع مكون من مجموعه هائله من الفوتونات لها موجه مصاحبه تصف سلوكها الجماعى(انتشار - انكسار - حيود - انعكاس - تداخل ). ويكون الفوتون الواحد له نفس المعلومات(الصفات الوراثيه للموجه ) من حيث التردد والطول الموجى والسرعه

 

فإنه يمكن النظر الى شعاع الالكترونات على أنه مكون من مجموعه هائله من الالكترونات لها موجه ( ولها طول موجى معين) مصاحبه تصف سلوكها الجماعى(انتشار - انكسار - حيود - انعكاس - تداخل  ). ويكون الالكترون الواحد له نفس المعلومات( الصفات الوراثيه للكل) من حيث الشحنه والكتله والدوران حول نفسه(اللف المغزلى)وكمية التحرك. وبالتالى 

يمكن استخدام ومعاملة شعاع من الالكترونات مثل شعاع من الضوء ..كما يحدث فى الميكروسكوب الضوئى و الميكروسكوب الالكترونى

*وكما أن شدة الموجه المصاحبه لشعاع الفوتونات تدل على تركيز الفوتونات

* فإن شدة الموجه المصاحبه لشعاع الالكترونات تدل على تركيز الالكترونات