ما هي الفيزياء الحديثة؟
الفيزياءعصري يحدد المفاهيم الجديدة للفيزياء التي تم تطويرها خلال العقود الثلاثة الأولى من القرن العشرين ، والتي نتجت عن الافتراضات النظرية لعلماء الفيزياء البرت اينشتاين و ماكس بلانك. بعد ظهور رنظرية النسبية أينشتاين و توضيحمن الموجات الكهرومغناطيسيةظهر هذا المجال الجديد من الدراسة ، مما وسع الآفاق المحدودة للفيزياء الكلاسيكية.
أكثر شمولاً من الفيزياءكلاسيكي ال الفيزياء الحديثة قادر على شرح ظاهرة مقاييس كثير صغير (الذري و دون الذري) وسرعات عالية جدًا ، قريبة جدًا من سرعة الضوء. فيزيائيو القرن XX أدركت أن المعرفة الحالية لم تكن كافية لشرح ظواهر مثل التأثير الكهروضوئي أو ال إشعاع الجسم الأسود. وهكذا ، بدأت عدة فرضيات تثار حول طبيعةيعطيضوء و شيء وحول التفاعل بينهما.
اكتشافات مهمة في الفيزياء الحديثة
تميزت العديد من التجارب بتاريخ وتطور الفيزياء الحديثة. من بينها ، يمكننا الاستشهاد بأولئك الذين قدموا لنا فهماً أعمق لبنية المادة والذرات وكذلك طبيعة الضوء. تحقق من بعض الأمثلة على هذه الاكتشافات المهمة التي شكلت بداية الفيزياء الحديثة:
في عام 1895 ، اكتشف ويلهم رونتجن وجود الأشعة السينية ، وهي نوع غير مرئي من الإشعاع شديد الاختراق.
في عام 1896 ، انطوانبيكريل اكتشف وجود النشاط الإشعاعي.
بعد بضع سنوات ، في عام 1900 ، قام الفيزيائي الألماني الأعلىبلانك اقترح أن الطاقة التي يحملها المجال الكهرومغناطيسي لها قيم محددة، مضاعفات كل بكمية دنيا وثابتة.
في عام 1905 ، من خلال نظريته النسبية ، ألبرتاينشتاين أظهر أن الإطارات تتحرك بسرعات كثيرطويل،التالي à ● السرعة التكاثر يعطيضوءتجربة مرور الوقت وقياس المسافات بطرق مختلفة.
في عام 1913 ، نيلزبوهر اقترح أن مستويات طاقة الإلكترونات المنتشرة حول النوى الذرية هي محددة، أي أن طاقتها تعطى بواسطة عدد صحيح مضاعف لقيمة دنيا.
في عام 1924 ، أ ازدواجيةلوح-جسيم أنشأه الفيزيائي لويسدي بروجلي ، أظهر أن أي جسم يمكن أن يتصرف مثل الموجة.
في عام 1926 ، أ علم الميكانيكاالكم نتيجة لعمل الفيزيائيين ويرنرهايزنبرغ و إروين شرودنغر.
وبعبارة أخرى ، فإن ملف الفيزياءعصري تمكنت من استكشاف طبيعة العالميةمجهري والكبيرة سرعاتنسبي، وتقديم تفسيرات قيمة للعديد من الظواهر الفيزيائية التي ، حتى ذلك الحين ، أسيء فهمها.
معالم الفيزياء الحديثة
→ النظرية الذرية
ال نظريةذري نشأت بين المفكرين اليونانيين حكاياتفيميليتس والذرات ديموقريطس و ليوسيبوس. بالنسبة لهؤلاء المفكرين ، كانت المادة مكونة من جسيمات أصغر غير قابلة للتدمير وغير قابلة للتجزئة ، والتي كانت تسمى الذرات.
اكتسبت النظرية الذرية قوة بفضل النماذج الذرية المختلفة المقترحة خلال الدراسات الفيزيائية. انظر أدناه بعض العلماء المهمين ونظرياتهم الذرية:
يوحنادالتون: كان يعتقد أن الذرات كانت ضخمة وغير قابلة للتجزئة وأن المواد تتكون من مجموعات ذرية بنسب مختلفة.
ج. ج. طومسون: وفقًا لهذا العالم ، فإن الإلكترونات ، التي لها شحنة كهربائية سالبة ، مبعثرة على سطح شحنة موجبة.
إرنسترذرفورد: بالنسبة إلى رذرفورد ، كان للذرات شحنة كهربائية موجبة مركزة في منطقة شديدة الكثافة ومحدودة تسمى النواة الذرية.
نيلزبوهر: وفقًا لنموذج بوهر ، كانت الإلكترونات موجودة حول النوى الذرية مع الطاقة كمية ، أي أنها تشغل فقط مستويات معينة من الطاقة ، والتي كانت مضاعفات أ الأصغر.
نرى أيضا: النماذج الذرية
كان للمفهوم الحالي لماهية الذرات عدة مساهمات عبر التاريخ ، حيث خضع لعدة تغييرات. جاءت بعض أهم المقترحات لفهمنا للذرات والمادة من فيزيائيين مثل دي بروجلي ،هايزنبرغ و شرودنغر. الدفع:
لويس دي بروجلي: اقترح وجود موجات المادة ، وهي خاصية تشرح السلوك المزدوج للإلكترونات.
ويرنرهاينسنبيرج: اقترح مبدأ عدم اليقين ، مشيرًا إلى أنه لن يكون من الممكن تحديد موضع وكمية حركة الجسيمات الكمومية في وقت واحد وبدقة كاملة.
اروينشرودنغر: من خلال معادلته ، كان قادرًا على تحديد المناطق الأكثر احتمالًا للعثور على إلكترون حول النواة الذرية.
نظرةأيضا:ولادة ميكانيكا الكم
→ إشعاع الجسم الأسود
بالنسبة للفيزياء ، يتم تصنيفها على أنها الجسمأسود أي جسم قادر على امتصاص كل الإشعاع الساقط عليه وإعادة بثه في صورة إشعاع حراري حسب درجة حرارته.
كانت مشكلة إشعاع الجسم الأسود أحد الأسئلة الرئيسية المفتوحة في الفيزياء في بداية القرن العشرين. من خلال فرضية قياس طاقة الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الأجسام السوداء ، قام الفيزيائي الألماني ماكس بلانك قدم الحل لهذه المشكلة.
→ تجربة قطرة الزيت
ا تجربة قطرة الزيت, يؤديها الفيزيائي روبرتأندروزميليكان ، كان قادرًا على تحديد ترتيب حجم الشحنة الكهربائية لـ الإلكترونات. يتكون الجهاز المستخدم في هذه التجربة من زجاجة رذاذ ترش بينها قطرات زيت صفيحتان مرتبتان كهربائياً في الاتجاه العمودي ، بحيث تكون القطرات ثابتة على هواء. حتى إجراء هذه التجربة ، لم تكن شحنة الإلكترونات معروفة ، فقط النسبة بينها الشحنة وما تملكه معكرونة.
نظرةأيضا: اكتشاف الإلكترون
→ تجربة فرانك هيرتز
ا تجربة - قام بتجاربفيفرانك هيرتز التحقق من صحة النموذج الذري الذي اقترحه نيلزبوهر. أظهرت هذه التجربة أنه من الممكن فقط إثارة ذرات الغاز منها المستوياتمحدد من الطاقة ، فضلا عن تكميم مستويات الطاقة ، التي اقترحها بوهر.
→ تجربة رذرفورد
الشهير تجربة رذرفورد كان يؤديها في الواقع اثنان من طلابه ، هانزجيجر و إرنستماردسن. في هذه التجربة ، تم قصف ورقة ذهبية رفيعة حبيباتألفا (النوى الذرية للهيليوم) بسرعة عالية. وقد لوحظ بعد الاصطدام أن زوايا بعض هذه الجسيمات اختلفت بشكل كبير. أيضا ، في بعض الحالات ، كان هناك ارتداد من جسيمات ألفا ، مما يشير إلى وجود نوى ذرية ثقيلة وكثيفة للغاية.
→ اكتشاف عدسات الجاذبية
ظاهرة عدسةالجاذبية يحدث بسبب تشويه الزمكان الذي تمارسه الكتل الكبيرة ، مثل تلك الخاصة بالنجوم والكواكب. وفقا للنسبية العامة التي اقترحها ألبرتاينشتاين، الجاذبية التي تمارسها الأجسام الضخمة هي نتيجة التشوه في تضاريس الزمكان. نتيجة لذلك ، عند الانتشار خلال الزمكان المشوه ، فإن الضوء سيخضع لانحراف.
لاحظ علماء الفلك هذه الظاهرة من خلال قياس مدة الكسوف الكلي للشمس الذي حدث في عام 1919. أجريت القياسات في وقت واحد في مدينة سوبرال، وتقع في ولاية سيارا ، قيد التشغيل هم انهمتوماس و أمير.
نظرةأيضا: أينشتاين وسيارا
→ تجربة ميكلسون مورلي
تجربة ميشيلسون مورلي أثبت أن الموجات الكهرومغناطيسية قادرة على الانتشار في الفراغ نفسه ، لذا فهي لا تحتاج إلى وسيط للقيام بذلك. لإثبات هذه الخاصية ، الباحثون ألبرتميكلسون و إدواردمورلي استخدم مقياس تداخل كبير (جهاز يستخدم للتحقيق في تداخل الضوء) مغموس في بركة مليئة الزئبق. بهذه الطريقة ، سيتم تجنب الاهتزازات من أي نوع ، القادرة على التأثير على القياس شديد الحساسية.
في التجربة المعنية ، تم قياس الوقت الذي ينعكس فيه الضوء بواسطة المرايا المحاذية بدقة. إذا تحركت الأرض في الوسط الذي ينتشر فيه الضوء ، فيجب ملاحظة انحرافات صغيرة في الحزم المنعكسة ، والتي لم تحدث. وهكذا أثبت الباحثون النظرية المقترحة.
→ التأثير الكهروضوئي
ا صنعت منكهرضوئي كانت ظاهرة دون تفسير مرضٍ حتى تم تطوير الدراسات بواسطة ألبرتاينشتاين. من خلال القدرة على شرح هذا التأثير ، اينشتاين حصل على أ نوبلفيالفيزياء. من خلال فكرة الأعلىبلانك، قام ألبرت أينشتاين بتوسيع نظرية تكميم الطاقة من إشعاع الجسم الأسود إلى أي نوع من الإشعاع ، وبالتالي تأسيس فكرة ازدواجية الموجة والجسيم.
النسبية العامة
ال النسبيةجنرال لواء هو تعميم للنظرية النسبية الخاصة ، التي طورها أيضًا الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين. وفقًا لهذه النظرية ، فإن الأجسام الضخمة ، مثل الكواكب والنجوم ، قادرة على تشويه نسيج الزمكان. هذا التشوه ، بدوره ، يؤدي إلى الجاذبية.
تعمل جاذبية النجوم والكواكب على تشويه شكل الزمكان ، مما يؤدي إلى ارتفاع الجاذبية.
______________________
*اعتمادات الصورة: Benjamin Couprie، Institut International de Physique de Solvay / ويكيميديا كومنز.
بي. رافائيل هيلربروك
