معلومات ثقافية

معلومات عن الفوتون في الفيزياء

مرحباً بكم زوار الروا في هذا المقال سنتحدث عن معلومات عن الفوتون في الفيزياء

تعتبر الفوتونات من أهم الجسيمات التي تم توصل العلماء إليها في قسم الفيزياء.

وفي هذا المقال سوف نتعرف عن كافة المعلومات التي تخص الفوتونات، من حيث طريقة اكتشافها والعلماء الذين اكتشفوها وتاريخ اكتشافها وخصائصها الفيزيائية وتسميتها بذلك الاسم.

معلومات عن الفوتون في الفيزياء وتعريفه

  • يعد الفوتون جسيم أولي للطاقة الكهرومغناطيسية والذي يعمل على حمل القوة الكهرومغناطيسية.
  • كما يسهل على الباحثين ملاحظة قوة الفوتون على المستوى الميكروسكوبي والمستوى الماكروسكوبي.
  • وذلك بسبب أن الفوتون ليس له كتله ساكنه تمسح له بالتفاعل على مسافات بعيدة، مثله مثل أي جسيم أولي.
  • كما يتميز الفوتون بخاصية تجمع بين الموجة والجسيم تسمي بالخاصية الازدواجية.
  • كذلك قد يتمكن الجسيم الواحد في الانكسار والتداخل تحت العدسات.
  • بالإضافة إلى كونه يستطيع أن يعطي نتيجة محددة عند تحديد موضعه.

اقرأ أيضًا: بحث عن قانون الإزاحة

علم الفوتون في الفيزياء

  • اتفق كلا من ابن الهيثم وإسحاق نيوتن أن الضوء عبارة عن تيارات من جسيمات صغيرة جدا، تغيب عنها كل المؤهلات الحسية ماعدا الطاقة.
  • أما مع دخول القرن التاسع عشر استطاع كل من توماس يونغ وفرسنل أوغست، تفسير ظاهرة انكسار وتداخل الضوء.
  • وهنا ظهرت فكرة الموجة، وفي عام تنبأ جيمس كلرك أن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية.
  • وقد تم اكتشاف الفوتون عام ١٩٩٠ عندما وصف ماكس بلانك الضوء على أنه تيارات من جسيمات تسمى كمان.
  • وكل من الطاقة حزمه والحزمة لا يمكن تقسيمها.
  • كما لاحظ أنتون لينارد عام ١٩٠٢ أن كمية الطاقة المعطاة للإلكترون تعتمد فقط على لون الضوء.
  • كذلك توصل العالم ألبرت أينشتاين عام ١٩٠٥ أن طاقة الفوتون تعتمد على طولها الموجي، حيث إن فوتون الضوء البنفسجي طاقته أعلى من فوتون الضوء الأحمر.
  • وذلك لأن الطول الموجي للون البنفسجي أعلى من الطول الموجي للون الأحمر.
  • كذلك توصل العالم آرثر كومبتون عام١٩٢٢ أن الفوتونات ماهي إلا جسيمات.
  • وأيضا عند اصطدام فوتونات الأشعة السينية بالإلكترون ينفران ويتباعدان، وتعطي الفوتونات بعض طاقتها للإلكترون.
  • يقوم الفوتون بالتحرك في الفراغ بسرعة تصل إلى 299792458 متر/ثانية وسرعته ثابتة، ولا تتغير السرعة إلا حينما يقوم بالدخول إلى وسط آخر.
  • يتم نشأة الفوتون في الغلاف الذرى الإلكتروني، فعندما تتعرض الذرة إلى طاقة حرارية.
  • ويصل أحد الكتروناتها طاقة فإنه ينتقل إلى مستوى طاقة أعلى تاركا خلفه فارق طاقة على هيئة فوتون له تردد محدد وطول موجي محدد.
  • والفوتونات عبارة عن أشعة كهرومغناطيسية بعضها يمكن رؤيته، وتتصنف ضمن الأشعة المرئية وبعضها لا يرى وتتصنف ضمن الأشعة السينية.
  • حيث إنها تتميز بسرعة نفاذ عالية جدًا، حيث تنشأ الأشعة السينية عندما يقفز الإلكترون من مستوى طاقته إلى مكان فارغ بالقرب من النواه.
  • كما يوجد عدد من الفوتونات التي تتميز بعلو طاقتها بشكل مبالغ حيث تصل إلى عدة ملايين إلكترون مثل أشعة غاما، والتي تنشأ في نواة الذرة.

تسمية الفوتون في الفيزياء 

  • عندما توصل ماكس بلانك عام ١٩٠٠ أن الطاقة في الأمواج الكهرومغناطيسية، تسير في حزم صغيرة وقد أطلق عليها اسم كموم جمع كلمة كم.
  • كما توصل أيضاً ألبرت أينشتاين عام ١٩٠٥ أن الطاقة في الأمواج الكهرومغناطيسية، تسير على هيئة حزم من الطاقة وأطلق عليها كموم الضوء.
  • أما كلمة فوتون فقد ظهرت عندما قام غلبرت لويس عام ١٩٢٦ بنشر نظرية تخمينية، تنص على أن الفوتونات لا تستحدث ولا تفنى.
  • وبالرغم من أن هذه النظرية لم تلقي القبول من العديد من الفيزيائيين، إلا أنه تم استخدام اسم فوتون مباشرة بعد نشر النظرية.
  • وغالبًا ما يشار للفوتون برمز Y وذلك تيمنا بأشعة غاما التي اكتشفها العالم باول فيلارد عام ١٩9.

مقالات قد تعجبك:

الخصائص الفيزيائية للفوتون

  •  الفوتون عديم الشحنة الكهربائية وبالرغم من ذلك فهي مستقرة.
  • كما إن الفوتون عديم الكتلة وبالرغم من ذلك فهي جزيئات متحركة.
  • كذلك الفوتون لا يضمحل في الفضاء الفارغ.
  • وأيضا الفوتون هو البوزون الحامل للقوة الكهرومغناطيسية.
  • تعتبر كل الأعداد الكمية للفوتون هي صفر.
  • يمكن تدميرها أو إنشاؤها بواسطة عدد من العمليات الطبيعية عن طريق امتصاص الضوء أو انبعاثه.
  • كما يمكن أن تكون لها تفاعلات مع جسيمات مختلفة أخرى مثل الإلكترونات.
  • ظهرت الفوتونات لأول مرة قبل 15 مليار سنة أثناء حدوث الانفجار الكبير.
  • ولا توجد الفوتونات في ضوء الشمس فقط بل هي تتواجد في أشعة كثيرة وأبرزها:
  • الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية وموجات الراديو والبث التليفزيوني.
  • كذلك الأشعة الصادرة عن أفران المايكروويف.

قد يهمك: بحث عن قانون كيرشوف في الفيزياء

وظائف الفوتونات

  • تعتبر الوظائف الأساسية للفوتونات نقل الأشعة الضوئية ونقل الضوء للعين حتى تحدث عملية الإبصار.
  • تستخدم في الأجهزة الطبية.
  • أمواج البث الإذاعي والتليفزيوني في بث القنوات.
  • تستخدم الفوتونات في أجهزة التفتيش في المطارات وأجهزة الأمن وتفتيش الحقائب.
  • أشعة الضوء الفوق بنفسجية والأشعة تحت الحمراء.
  • توجد في جميع أجهزة التحكم عن بعد مثل جهاز التحكم في التليفزيون.
  • والأدوات المستخدمة في التحكم في الأجهزة.

أهم مميزات الفوتونات

  • ومن أهم مميزات تلك الفوتونات أنها موجودة في الكثر من الأماكن حولنا في كافة أنحاء العالم.
  • ولا يمكن أن تصطدم مع بعضها البعض، حيث إنها لو كانت تصطدم لما تمكنا من رؤية الأضواء ولا تمكننا من إنشاء محطات فضائية.
  • العلاقة بين طاقة وزخم حركة الفوتون هي “E = pc”، حيث أن “E” هي الطاقة و”p” هي مقدار متجه زخم الحركة و”c” هي سرعة الضوء.
  • كما يملك الفوتون دوران مغزلي لا يعتمد على تردده.
  • من المعترف به في الوقت الحالي أن الفوتون عديم الكتلة السكونية، ولكن إذا كان الفوتون عديم الكتلة فلا يُمكن أن يتحرك بسرعة “c” في الفراغ.
  • بل يجب أن تكون سرعته أقل وأن تعتمد على تردده.
  • ولكن من الواضح والمعروف عن “c” بأنها سرعة تحرك الضوء هو خطأ، بل هي ثابت طبيعي، يُمثل الحد الأقصى للسرعة التي يُمكن لأي جسم التحرك بها نظريًا.
  • وهكذا فهي مازالت سرعة الأمواج في أمواج الجاذبية والجاذبية، لكنها ليست سرعة الفوتونات.
  • أوضحت التجارب التي قام بها كومبتون بأن حفظ الطاقة وزخم الحركة يتم بشكل جيد جداً في العمليات الابتدائية.
  • وأن اهتزاز الإلكترون وتوليد فوتون جديد يخضع للسبيبة خلال 10 بيكو ثانية، وذلك عندما قام بور وزملاؤه بوضع نهاية مشرفة للنموذج الخاص بهم.
  • ومع ذلك ألهم فشل نموذج نظرية بوهر-كرامرز-سلاتر الفيزيائي فيرنر هايزنبيرغ، في تطويره لميكانيكا المصفوفات.
  • كما حاول العديد من الفيزيائيين في تطوير النماذج النصف تقليدية، والتي تصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بأنه غير مكمم.
  • كذلك تخضع فيها المادة لقوانين ميكانيكا الكم.
  • وبالرغم من أن الأدلة على وجود الفوتونات من التجارب الفيزيائية والكيميائية كانت ساحقة، فإنها لن تؤخذ نتيجة مطلقة.
  • نظراً لاعتمادها على التفاعل بين الضوء والمادة، ومع ذلك دحضت تمامًا كل النظريات النصف تقليدية المعقدة للمادة في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين.
  • بالتجارب المرتبطة بالفوتون، ومنذ ذلك الوقت تم نشر نظرية أينشتاين بأن التكميم خاصية للضوء نفسه ليتم إثباتها.

شاهد أيضًا: موضوع تعبير عن علماء الفيزياء كامل

وبذلك نكون عرضنا كافة معلومات عن الفوتون في الفيزياء التي تخص الفوتونات، من حيث طريقة اكتشافها والعلماء الذين اكتشفوها وتاريخ اكتشافها.

كما نرجو منكم نشر هذا المقال في كافة وسائل التواصل الاجتماعي، لتعم الفائدة للجميع دمتم بخير.

السابق
أشهر مطاعم دهب
التالي
معلومات لا تعرفها عن محمد أبو تريكة