مصدر طاقة الفوتون الضوئي

[قسوره]

هل تعلموا أن منتدى الفيزياء التعليمية هذا موقع مميز جدا وفكرته رائعة ، لكن للأسف ينقصه العديد من المتخصصين القادرين على الإجابة على اسئلة الزوار ، والرواد، وعندما تنعدم تلك الميزة سيهجر الموقع وهذا ما لانتمناه..... ومن باب شهادة الحق فإن ما قام به الاستاذ الصادق هو العمل الأكثر تميزا واكثر إفادة مع احترامي للجميع ولكن يد واحدة لاتصفق كما يقولون ... تحياتي

[astronaute]

بارك الله فيك أخي ..
هذا الانتقال الالكتروني لم أدرسه بعض لكن سبق وأن قام أستاذ علوم الحياة والارض بتقديم لمحة خاطفة عنه ، لكن الآن تعمقت أكثر نسبيا فيه رغم أني لم أفهم المصدر الرياضي للمعادلات لأن من عادتي عدم الااخذ بالمعادلات دون برهان رياضي يثيرني وأقتنع به . ..
×
لي سؤآلـ بسيط رغم أني أظنه شبه غبي الا أني لا زلت في السنين الثانوية وما هذا الاا فضول فيزيائي [ من أين يكتسب الالكتروني كتلته المفقودة لما يعود الى المستوى السابق ؟ ] ..
وشكرا جزيلا أخي

[murad abuamr]

بارك الله فيك أخي ..
هذا الانتقال الالكتروني لم أدرسه بعض لكن سبق وأن قام أستاذ علوم الحياة والارض بتقديم لمحة خاطفة عنه ، لكن الآن تعمقت أكثر نسبيا فيه رغم أني لم أفهم المصدر الرياضي للمعادلات لأن من عادتي عدم الااخذ بالمعادلات دون برهان رياضي يثيرني وأقتنع به . ..
×
لي سؤآلـ بسيط رغم أني أظنه شبه غبي الا أني لا زلت في السنين الثانوية وما هذا الاا فضول فيزيائي [ من أين يكتسب الالكتروني كتلته المفقودة لما يعود الى المستوى السابق ؟ ] ..
وشكرا جزيلا أخي

يكتسبها من الفوتون عندما يمتصُّه .

[astronaute]

فهمت الآن
شكرا جزيلا أخي الطيب .

[الموحدة لله]

والآن علينا تحديد مقدار الطاقة الكلية للإلكترون بعد الإشعاع ، والطاقة الكلية هي مجموع طاقتي الحركة وطاقة الوضع (ملاحظة الطاقة الكلية هي نفسها الطاقة الميكانيكية) .

فمن خلال المعادلات يمكن الإثبات بسهولة أنّ الطاقة الكلية أو الميكانيكية تساوي سالب قيمة الطاقة الحركية ، وتساوي أيضاً نصف مقدار طاقة الوضع ، والتي بدورها تساوي سالب مجموع طاقات الفوتونات الضوئية المنبعثة بسبب نزول الإلكترون إلى مستويات أقل ، مرة واحدة فقط .

أي أنّ الإلكترون لو نزل إلى مستوىً أدنى ، ثمّ عاد وامتص فوتوناً وارتفع ، ثمّ عاد ونزل بإشعاعه الفوتون ، فإننا نحتسب طاقة الفوتون مرة واحدة في حساب الطاقة الميكانيكية للإلكترون ، وهذا أمرٌ بديهي .

ومن هنا نصل للقاعدة الخامسة التي يجب معرفتها .

القاعدة الخامسة : الطاقة الكلية أو الميكانيكية للإلكترون تساوي سالب مجموع طاقات الفوتونات الضوئية المنبعثة مرة واحدة فقط .

للأسف أجد نفسي لم أفهم هذه الجزئية من هذا المقال الرائع

فكيف ان الطاقة تساوي سالب الطاقة الحركية + نصف طاقة الوضع ؟

ايضا لم يتم احتساب طاقة الفوتون مرة واحدة رغم حدوث الانتقال او الانبعاث عدة مرات ؟

عذرا لو الاسئلة ساذجة ولكن ربما لضعف تصوري لها ... او عدم ربطي لها رياضيا

[فيزيائي مفعم]

لكن ما قد يغفل عنه الكثيرون أنّ طاقة الفوتون الضوئي الخارج من الذرة مصدرها كتلة الإلكترون ، أي أنّ الإلكترون الذري الذي انتقل من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل يفقد من كتلته بمقدار ما تحمل طاقة الفوتون الضوئي من الكتلة .


لذلك فإنّ ذرة الهيدروجين مثلاً حينما يخرج منها فوتون ضوئي فإنّ كتلتها يجب أن تقل ، والنقص الحاصل في هذه الكتلة ذهب من كتلة الإلكترون .


من المفيد الآن توضيح الأمر بالمعادلات :


إنّ طاقة الفوتون المنبعث من ذرة الهيدروجين عندما يحدثُ انتقالٌ للإلكترون من المستوى n إلى المستوى m تعطى كالتالي :




حيث أنّ ألفا هي ثابت البنية الدقيق والذي يعطى من المعادلة التالية :





وme هي كتلة الإلكترون .

بناءً على ما تقدم فإنّ الإلكترون في ذرة الهيدروجين سيفقد من كتلته ما مقداره الطاقة الصادرة ، على مربع سرعة الضوء ، كالتالي :





لذلك فإنّ أعظم فقد في كتلة الإلكترون ستكون عندما يتم أسر الإلكترون الحر لكي يستقر في المستوى الأرضي ، أي أنّ n تساوي المالانهاية ، و m تساوي الواحد ، وفي هذه الحالة فإنّ كتلة الإلكترون المفقودة تساوي المقدار التالي :



إذن فالقاعدة الأولى لدينا هي : مصدر طاقة الفوتون هو كتلة الإلكترون .

ومن خلال الطرح السابق ندرك أنّ الكتلة المفقودة من الإلكترون هي كتلة مكمَّاة ، أي أنها تأخذ قيماً محددة ، لذلك نعلم خاصية إضافية من خصائص الإلكترونات أنّها قابلة للتقسيم ضمن القواعد السابقة .

وبهذا نصل للقاعدة الثانية لدينا وهي : الكتلة الإلكترونية المفقودة هي مقادير مكمَّاة .

من المهم أيضاً أن نتذكر أنّ الإلكترون فور نزوله إلى المستوى الأقل فإنه يكتسب طاقةً حركية وطاقة وضع تختلفان عن طاقة حركته وطاقة وضعه السابقتين ، ولكن يا ترى ما مقدار كل منهما ؟

إنّ الطاقة الحركية التي يكتسبها الإلكترون تساوي تماماً مقدار الطاقة التي أشعتها الذرة لنزول الإلكترون كالتالي :



أي أنّ قوانين الطبيعة منحت بأمر الله تعالى الإلكترونَ طاقةً تساوي تماماً الطاقة التي فقدها من كتلته .

لكننا نعلم أنّ أيّ مقدار من الطاقة يحمل مقداراً من الكتلة ، لذلك فإنّ الإلكترون يعود ليكتسب كتلة حركية تساوي الكتلة التي فقدها جراء إشعاع الذرة للفوتون .

والقاعدة الثالثة لدينا : يكتسب الإلكترون طاقة حركية تساوي طاقة الفوتون الذي نتج عن نزوله .

لكن إذا كان الإلكترونُ قد فقد طاقةً بسبب الإشعاع ، وعاد واكتسب نفس المقدار من الطاقة على شكل طاقة حركية ، فإنّه الآن لدينا ضعف المقدار من طاقة الفوتون قد اكتسبناه من الطبيعة بلا مقابل ، وهذا خرقٌ لمبدأ حفظ الطاقة ولا شك .

لكنّ الذي يحدثُ أنّ الإلكترون يكتسبُ مقداراً سالباً من طاقة الوضع يساوي في المقدار المطلق له ضعف الطاقة الحركية للإلكترون ، أي أنه يساوي مجموع طاقة الفوتون الذي تم إشعاعه + الطاقة الحركية التي تمّ اكتسابها .

لذلك فطاقة الوضع التي اكتسبها الإلكترون فور نزوله تعطى كالتالي :




ومن هنا نصل للقاعدة الرابعة وهي : القيمة المطلقة لطاقة وضع الإلكترون في الذرة تساوي دائماً ضعف الطاقة الحركية له .

والآن علينا تحديد مقدار الطاقة الكلية للإلكترون بعد الإشعاع ، والطاقة الكلية هي مجموع طاقتي الحركة وطاقة الوضع (ملاحظة الطاقة الكلية هي نفسها الطاقة الميكانيكية) .

فمن خلال المعادلات يمكن الإثبات بسهولة أنّ الطاقة الكلية أو الميكانيكية تساوي سالب قيمة الطاقة الحركية ، وتساوي أيضاً نصف مقدار طاقة الوضع ، والتي بدورها تساوي سالب مجموع طاقات الفوتونات الضوئية المنبعثة بسبب نزول الإلكترون إلى مستويات أقل ، مرة واحدة فقط .

أي أنّ الإلكترون لو نزل إلى مستوىً أدنى ، ثمّ عاد وامتص فوتوناً وارتفع ، ثمّ عاد ونزل بإشعاعه الفوتون ، فإننا نحتسب طاقة الفوتون مرة واحدة في حساب الطاقة الميكانيكية للإلكترون ، وهذا أمرٌ بديهي .

ومن هنا نصل للقاعدة الخامسة التي يجب معرفتها .

القاعدة الخامسة : الطاقة الكلية أو الميكانيكية للإلكترون تساوي سالب مجموع طاقات الفوتونات الضوئية المنبعثة مرة واحدة فقط .

أتمنى أن أكون قد أفدتكم ، وانتظروا بقية السلسلة إن شاء الله .

وأخيراً لا تنسونا من صالح دعائكم .

اخي الحبيب مراد انتابتني فرحة عارمة و انا اقرء مقالك الرائع و لا تمنعني روعته ان نتناقش انك اخي الغالي لم تثبت حسابيا ان كتلة الالكترون تنقص و سارسل لك دراسة نظرية تثبت ان كتلة الالكترون ثابتة و انا المتغير فيه هو سرعته حسب المدار بخلاف الفوتون الذي هو ثابت السرعة متغير الكتلة على ما ناقشناه في رابط كتلة الفوتون و اثبته علماء انجليز و سوريين اما نقصان كتلة الهيدروجين باصدار فوتونات فنرجو الدعم العلمي لهذه المعلومة .... لو كانت طاقة الفوتون مكتسبة من كتلة الفوتون لانطفا المصباح بمجرد نزول و صعود الكتروناته المصدرة للضوء لان كتلتها ستفنى الا الان المعتمد ان طاقة الفوتون ماخوذة من طاقة الربط التي كان يتمتع بها الالكترون لذلك اذا زادت طاقته صعد الى اعلى لان طاقة الربط تقل فلما يعود لسوية الدنيا تخرج تلك الكمية الطاقية من طاقة الربط على شكل ضوء لهذا طاقة الشعاع الصادر يساوي الفرق بين طاقتي السويتين التي شغلهما الالكترون .و ليس الفرق بين كتلتي الالكترون كما يستلزم المقال

اما اختي الموحدة فان كلامك يدل ان تعدد الانبعاث دال على ان كتلة الالكترون لا تنقص ابدا و ما كتبه الاخ مراد فيما لم تفهميه هو اجتهاد منه يشكر عليه بناه على ان الالكترون يكسب كتلته من طاقة الفوتون الممتصة. و هو منقود في ذلك .........................هذا في حدود ما اعلمه و الله اعلم

[فيزيائي مفعم]

يكتسبها من الفوتون عندما يمتصُّه .

الالكترون يكتسب طاقة بامتصاص الفوتون باجماع الفيزيائيين قديما و حديثا اخي مراد بارك الله فيك انتظر بفارغ الصبر باقي السلسلة