الفيزياء الذرية

سلسلة جديدة من محاضرات الدكتور حازم فلاح سكيك الاستاذ المشارك في قسم الفيزياء – جامعة الأزهر – غزة لمقرر الفيزياء الذرية والجزيئية. لتحميل محاضرات الفيزياء الذرية

ان النجاح الذي حققته فرضية بوهر لتركيب الذرة واتفاقها مع نتائج التجارب العملية كان له الأثر الكبير في قبول هذه الفرضية وانتشارها ولكن بقى سؤال وهو ما علاقة مبدأ تكميم العزم الزاوي المداري للإلكترون حول النواة الذي بنى عليه بوهر فرضيته وفرضية بلانك بتكميم الطاقة الكلية لجسم (إلكترون) يتحرك حركة توافقية بسيطة.  في عام 1916

من نتائج نموذج بوهر تبين ان مستويات الطاقة للذرة مكممة وذلك من خلال قيم محددة لمستويات الطاقة التي يمكن للألكترون ان يتواجد فيها في الذرات ذات الإلكترون الوحيد.  وهذا بالطبع هو نفس الحال للذرات المتعددة الإلكترونات، كذلك ان اشعاع الحسم الاسود فسره العالم بلانك على اساس وجود الذرات في مستويات طاقة مكممة، ولاجراء تجربة عملية

من المحاضرات السابقة تم التعامل مع كتلة النواة على انها كبيرة جداً اي لا نهائية الكتلة بالمقارنة مع كتلة الإلكترون وتم التعامل مع كتلة النواة على انها ثابتة ولا تتحرك في الفراغ.  وهذا تقريب جيد يمكن استخدامه لذرة الهيدروجين التي تحتوي على اقل كتلة نواة وان هذه الكتلة تساوي 2000 مرة كتلة الإلكترون.  ولكن من

فرضية بوهر Bohr’s Postulates كل النتائج التي اكتشفها العلماء حول الطيف الذري وفرضيات التي وضعها العالمان تومسون ورذرفورد كانت متوفرة للعالم بوهر وكان على نموذجه الذي وضعه ان يقدم حلاً للمشاكل التي واجهت النموذجين السابقيين للذرة من حيث تفسير استقرار الذرة وتفسير الطيف الكهرومغناطيسي المنبعث من ذرة الهيدروجين. في العام 1913 تمكن العالم بوهر Nile

ان الطيف الكهرومغناطيسي المنبعث من الذرة له من الأهمية في علم الفيزياء الذرية في التعرف على العناصر المختلفة حيث ان لكل عنصر من العناصر الموجودة في الطبيعة طيف كهرومغناطيسي خاص به ولا يوجد عنصرين لهما نفس الطيف.  ولدراسة الطيف الكهرومغناطيسي نحتاج إلى تحليل الضوء المنبعث من اثارة ذرات العنصر اما بواسطة المنشور prism او بواسطة

قام العالم رذرفورد في العام 1911 بعمل تجربة عملية لاختبار نموذج تومسون للذرة، علمكاً بأن رذرفور هو أحد طلبة العالم تومسون. حصل العالم رذرفورد على جائزة نوبل في الكيمياء في العام 1908 وذلك لتجاربه على اضمحلال العناصر المشعة وهذا ما جعل جائزة نوبل التي حصل عليها في الكيمياء، وكانت التجربة التي استخدمها لاختبار نموذج تومسون

بعد ان قام رزرفورد بتجربة تشتت جسيمات الفا على ذرة نموذج تومسون وتبين ان نموذج تومسون غير صحيح ولم ينجح في تفسير تشتت جسيمات الفا، وضع رزرفورد نموذجاً جديد للذرة وهو ان الشحنة الموجبة مركزة في حيز أقل سماه النواة nucleus نصف قطره 10-14m  حتى يفسر التشتت الكبير الذي رصده في تجربته وأن الشحة السالبة

Thomson’s Model: In the late 19th century, chemists and physicists were studying the relationship between electricity and matter. They were placing high voltage electric currents through glass tubes filled with low-pressure gas (mercury, neon, xenon) much like neon lights. Electric current was carried from one electrode (cathode) through the gas to the other electrode (anode)

منذ بداية القرن العشرين أصبح من المعروف أن المادة غير قابلة للتجزئة إلى مالانهاية، بل انها تتكون من جسيمات مادية قطرها في حدود 10-10 m سميت بالذرات (Atoms). وجاءت أولى الدلائل على وجود الذرات من دراسة التفاعلات الكيميائية وسلوك الغازات، كما حصل الفيزيائيون على دلائل مباشرة على وجود الذرات باستخدام المجاهر الحديثة ذات القدرة التكبيرية