الميكانيكا الكمية: مقدمة في عالم الذرات والجسيمات – العلوم الفيزيائية — السنة الثالثة ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — المنهاج الجزائري

الميكانيكا الكمية: مقدمة في عالم الذرات والجسيمات

الميكانيكا الكمية هي فرع من الفيزياء يدرس سلوك المادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري. هذا الدرس موجه لتلاميذ السنة الثالثة ثانوي شعبة علوم تجريبية كمقدمة أساسية.

مفهوم الكم (Quantum)

الكم يعني أصغر كمية منفصلة من الطاقة. الفكرة الأساسية: الطاقة ليست متصلة بل مكممة (quantized)، أي أنها تأخذ قيماً محددة منفصلة.

فرضية بلانك (1900)

ماكس بلانك افترض أن الذرات تصدر الطاقة على شكل حزم منفصلة تسمى كوانتا، حيث E = h.ν حيث h = 6.626×10⁻³⁴ J.s هو ثابت بلانك.

تأثير ما بعد الصورة (الفوتوكهربائي)

أينشتاين استخدم فكرة الكم لتفسير ظاهرة انبعاث الإلكترونات من سطح معدن عند سقوط ضوء عليه. الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات: Eᴋ = hν – W (حيث W دالة الشغل).

مبدأ هيزنبرغ للارتياب

من المستحيل تحديد موضع وزخم جسيم بدقة في آن واحد: Δx.Δp ≥ h/4π.

تمارين

تمرين 1: احسب طاقة فوتون تردده 5×10¹⁴ Hz (ثابت بلانك h=6.63×10⁻³⁴ J.s).
تمرين 2: سطح معدن دالة شغله 2.0eV، سقط عليه ضوء تردده 6×10¹⁴ Hz. هل يحدث تأثير كهروضوئي؟
تمرين 3: طول موجة دي بروي المصاحبة لإلكترون سرعته 10⁶ m/s (mₑ=9.11×10⁻³¹kg).

الطاقة النووية: الانشطار والاندماج النوويان ← راجع درس الطاقة النووية

الضوء: طبيعته وسرعته وانتشاره ← راجع درس الضوء