بسم الله الرحمن الرحيم
هذا المقال الحصري والذي يوضع الآن للمرة الأولى على صفحات المنتديات جاء نتيجة لوعد قطعته على الأخ العزيز رجب مصطفى ، وهو إن شاء الله واحدٌ من سلسلة مقالات أضع فيها بعضاً من المعلومات التي قد تكون جديدة على الكثيرين من طلبة العلم ، وأضيف إليها طرحاً جديداً من أفكاري التي لن تتناقض إن شاء الله مع الحقائق العلمية ، وستجدون أنّ هذه الأفكار الجديدة جديدة في الطرح والربط فقط ، لكنها ليست جديدة من ناحية الاكتشاف العلمي ، ونبدأ الآن بحول الله :
لعل الكثيرين من طلبة العلم يعلمون أنّ الفوتونات الضوئية الخارجة من الذرة ، ناشئة من الأساس عن الانتقالات الإلكترونية من مستويات ذرية أعلى إلى أخرى أقل .
وربّما يعلمون أيضاً أنّ طاقة هذه الفوتونات تساوي الفرق في الطاقة الكلية للإلكترونات بين تلك المستويات الذرية .
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 .
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة قسوره
مواقع النشر (المفضلة)