فبعد اكتشاف كمومية الضوء من أينشتاين عندما كان يجري تجارب على التأثير الكهروضوئي ظهرت المشكلة: هل الضوء موجات أم جسيمات ؟ ويناءا على تلك التجربة فكر دي برولي ، إذا كان للفوتون خواص الجسيمات وخواص الموجات في نفس الوقت ، إذاً لاظهرت الجسيمات التقليدية أيضا تلك الخاصتين في نفس الوقت. ومن ميكانيكا الكم نعرف أن الكم Quant لا يتخذ مكانا محددا ، وإنما يمكن عن طريق ميكانيكا الكم حساب احتمال وجوده في مكان معين ، وهذا الاحتمال تقوم موجة احتمالية بوصف مكانه. وتوصف موجة الاحتمال عن طريق معادلة موجية ، مثل معادلة شرودنگر أو معادل ديراك. وتلك المعادلات تقوم بوصف الجسيمات التقليدية عن طريق حزم موجية تتبعها. وتمكن كلينتون دافيسون و لستر جرمر اثبات تلك الحقيقة عام 1927 للإلكترون عن طريق تجارب تداخل أجروها بواسطة تصويب فيض الإلكترونات على بلورة أحادية من النحاس. وبالتالي فقد أثبت العالمان صحة معادلة دي برولي عن الموجة المادية. فرضية دي برولي ، موجة دي برولي. [1] وبينت تجربة أخرى مشهورة للإلكترونات تسمى تجربة الثقبين، أجراها كلاوس جونسون عام 1960 في جامعة توبنگن بألمانيا. كما أجريت تجارب مماثلة عن التداخل باستخدام جسيمات أولية ، وباستخدام ذرات أو حتى جزيئات ، وأثبتت كل تلك التجارب افتراض دي برولي.
ذات صلة معادلة برنولي قانون برنولي للطيران مفهوم مبدأ برنولي يقوم مبدأ برنولي (بالإنجليزية: Bernoulli's Principle) الذي صاغه دانيال برنولي على أنّه مع زيادة سرعة المائع المتحرك سواء كان سائًل أم غازًا، ينخفض الضغط داخل المائع ، [١] وينص على أنّ الطاقة الميكانيكية الكلية للمائع المتحرك والتي تشمل طاقة الجاذبية الكامنة (طاقة وضع الجاذبية)، والطاقة المرتبطة بضغط المائع والطاقة الحركية لحركة المائع، تبقى ثابتة، وتُعد الأساس للعديد من التطبيقات الهندسية التي سيتم التطرّق لها لاحقًا. [٢] الصيغة الرياضية لمعادلة برنولي تربط معادلة برنولي بين الضغط، والطاقة الحركية، وطاقة الجاذبية الكامنة لسائل في الحاوية، وتتمثل المعادلة بمقدار ثابت ينتج من مجموع الضغط الممارَس من السائل، والطاقة الحركية، وطاقة الوضع لوحدة الحجوم، والتي يُمكن تمثيلها بالصيغة الرياضية التالية، والموضحة بالرموز باللغتين الإنجليزية والعربية: [٣] p + 1/2 ρ v 2 + ρgh =constant ض+ ½*ث*ع 2 + ج*ث*ف= ثابت وتمثل الرموز ما يأتي: [٣] p أو ض: الضغط الذي يمارسه السائل. v أو ع: سرعة السائل. ρ أو ث: كثافة السائل. 1-2 نظرية الكم والذرة – كيمياء 2 ثانويه 29. h أو ف: ارتفاع الحاوية. g أو ج: الجاذبية الأرضية.
كانت التجربة تتلخص في سقوط حزمة من الإلكترونات على بلورة فلز النيكل مما يؤدي إلى تشتتها. وكانت النتيجة غير المتوقعة لهذه التجربة أن الإلكترونات كانت تتشتت بنمط معين و عند زوايا خاصة فقط. ويمكن تفسير الظاهرة بفرض خواص موجية للالكترونات. أو بعبارة أخرى تنعكس الإلكترونات بنفس الطريقة التي لابد أن تنعكس بها الموجات وبالتالي كان ذلك البرهان المباشر لفكرة دي برولي أن للإلكترونات خواص موجية تجربة دافيسون و جيرمر ونعلم أن ظواهر الحيود والتداخل هي تجربة مميزة الأمواج دون عن غيرها. وجد طومسون الأبن أنه يمكن للإلكترونات أن تتداخل مع بعضها البعض لتكون مناطق فيها الالكترونات كثيرة والمناطق بلا الإلكترونات. وذلك مثل التداخل الموجوده في الضوء ومن ثم كانت تجربة اخرى لكي تثبت الخواص الموجية للالكترونات. حيود الألكترونات موجات دي برولي أهم التطبيقات على الطبيعة الموجية للالكترونات هو الميكروسكوب الإلكتروني الذي يمكن تعديل الطول الموجي للالكترون عن طريق اكسابه طاقة حركة الإلكترون. _ تعليم على الانترنت. و يمكن كتابة العلاقة بين طاقة حركة الالكترون و طوله الموجي كما يأتي والتحكم في الطول الموجي للإلكترون يؤدي إلى التحكم في قوة تكبير الميكروسكوب الالكتروني فكلما زاد الطول الموجي كلما زادت قدرته التكبيريه.
تم اكتشاف الخاصية الموجية للإلكترونات في عام 1927م من خلال التجربة التي أجراها العالمان دافيسون وجيرمر Davison and Germer حيث تم في هذه التجربة إثبات حيود الإلكترونات وتم حساب الطول الموجي للإلكترونات ليتوافق مع فرضية ديبرولي. ولتفسير سبب تأخر اكتشاف الخاصية الموجية للإلكترون بعد اكتشاف الخاصية الجسيمية له, فإن ذلك يعود إلى صغر الطول الموجي للجسيمات فإذا قمنا باستخدام فرضية ديبرولي لحساب الطول الموجي للجسم كتلته 1 كيلوجرام يتحرك بسرعة مقدارها 1م/ثانية لوجدنا أن الطول الموجي المصاحب لهذا الجسم هو على النحو التالي: ولهذا فإن لكي نستطيع ملاحظة الخاصية الموجية للجسيمات المادية فإن كلا من كتلة الجسم وسرعته يجب أن تكون صغيرة وهذا يعني أن الخاصية الموجية للجسيمات المادية لا يمكن ملاحظتها إلا في الجسيمات الذرية مثل الإلكترون والبروتون والنيوترون. يمكننا حساب طاقة حركة الإلكترون الذي يجب ان يمتلكها ليكون له طول موجي يساوي 1 انجستروم من خلال المعادلة التالية: العلاقة بين كتلة الجسيم الأولى وطول الموجة المقترنة به صاغ دي بروي العلاقة بين كتلة الجسيم الأولي وطول الموجة المقترنة به بالعلاقة: =h/m.
إن أول ما سوف نتطرق له هو مبدأ عدم اليقين أو مبدأ الشك او مبدأ الريبة لهايزنبيرغ. تظهر اهمية هذا المبدأ عند محاولة رصد وقياس الجسيمات الذرية. ينص مبدأ الشك على أن هناك مقدار من الشك في قياس سرعة وموضع جسيم ولنفترض ان هذا الجسيم هو الكترون. الآن وطبقا لمبدأ الشك فإن هناك حد معين من الدقة لكلا من موضع وسرعة الإلكترون. أي ان قياساتنا لموضع وسرعة الإلكترون سوف تكون دقيقة بنسبة معينة. كما انه لو حاولنا زيادة مقدار دقة قياس موضع الإلكترون، فان مقدار الشك في قياس سرعة الالكترون سيصبح أكبر. بالتالي، إذا تمكنت من تحديد موضع الإلكترون بدقة عالية، فلن تكون قادرًا على قياس سرعته بدقة كبيرة. بالمقابل، إذا تمكنت من قياس سرعة الإلكترون بدرجة عالية من الدقة، فلن تتمكن من تحديد موضع الإلكترون بدقة. (2) فرضية دي برولي بعد ان وضحنا بشكل مبسط مفهوم مبدأ الشك ننتقل إلى مبدأ آخر وهو الطبيعة المزدوجة للجسيمات والتي تعتبر من المواضيع الاساسية في ميكانيكا الكم. في هذا المبدأ فإن كل جسيم مادي يمكن ان يوصف على انه جسيم أو موجة. وضع هذا المبدأ العالم دي برولي في العام 1924 في رسالة الدكتوراة والتي جاء نصها على النحو التالي: إذا كان الضوء يتصرف بطبيعة مزدوجة فان الجسيم المادي مثل الإلكترون يصرف أيضا بطبيعة مزدوجة.
المعلومات الشعبية