الفوتونات الناتجة عن قفزات الإلكترونات

2011 مكتبة الفيزياء أسس فيزياء الكمّ

إدوارد ويليت

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفوتونات الإلكترونات الفيزياء

أشار بوهر إلى أن انتقال الإلكترون من أحد المدارات المستقرة إلى مدارٍ آخر من أجل زيادة أو تقليل دورانه يتطلب إما اكتساب طاقة أو فقدانها.

وإذا فقد الإلكترون قدرته على الدوران وانتقل إلى مستوى مداري أقل انخفاضاً، فسيطلق هذا الإلكترون طاقة على شكل فوتون حسب وصف بوهر.

يكتسب الإلكترون عادة الطاقة من خلال اصطدامه بجسيم آخر، ويصبح التصادم أكثر احتمالاً عندما نقوم بتسخين المواد؛ لأن ذرّاتها تبدأ بالاهتزاز بسرعة أكبر.

ويمكن أن يمنح مثل هذا التصادم الإلكترون في بعض الأحيان طاقة إضافية تؤدي إلى جعله يقفز إلى مستوى مداري أعلى، ثم يعود بعد وقت قصير ليستقر مرة أخرى في مداره النظامي، ويقوم الإلكترون جرّاء ذلك بإطلاق فوتون.

عندما يبلغ الإلكترون أدنى مدار له يصبح غير قادر على فقدان المزيد من الطاقة، وخلافاً لنموذج (رذرفورد) الكوكبي الأصلي المتعلق بالذرّة، نجح نموذج (بوهر) في تفسير سبب عدم تعرّض الذرّات للانهيار.

كما تمكن بوهر من حساب ما يجب أن يكون عليه تردد الإشعاع الذي يقوم الإلكترون بقذفه عندما يقفز من مدار مستقر عالٍ إلى آخر أقل ارتفاعاً في الهيدروجين المُسخَّن، وقد تطابق هذا التردد بصورة دقيقة مع معادلة بالمر.

كما أن الخطوط الطيفية الحادة التي تمت ملاحظتها في الهيدروجين المسخَّن جاءت نتيجة فوتونات ذات ترددات محددة أطلقتها الإلكترونات أثناء هبوطها من مدار عالٍ إلى مدار مستقر منخفض.

لقد أشار بلانك في البداية إلى أن الطاقة يمكن أن تكون على شكل حِزَم منفصلة أطلق عليها اسم "الكموم"، ثم قام أينشتاين بتطبيق نظريته على الضوء واستنتج ظهور الفوتون، في حين استخدم بوهر أفكارهما وقام بتطبيقها على نموذج الذرّة، فغيّر بذلك المفهوم العلمي للبنية الأساسية للعالَم المادي.

إن الجهود المتضافرة التي بذلها هؤلاء العلماء أدت إلى ظهور فرعٍ جديد من العلوم اسمه: "فيزياء الكمّ".