الفيزياء الحديثة ( فيزياء 3 ث ) إزدواجية الموجة و الجسيم.

شرح الطبيعة المزدوجة الموجة والجسيم

لكي يتم فهم معنى كلمة الطبيعة المزدوجة (إزدواجية الموجة و الجسيم) لابد من فهم أولا الطبيعة المنفردة. تعني الطبيعة المفردة في الفيزياء الكلاسيكية أنه يتم تصنيف النظام المختص بالدراسة إما جسيم أو موجة . فإذا كان جسيما تطبق عليه قوانين الأجسام مثل قوانين بقاء كمية التحرك و قوانين الحركة وقوانين التصادمات وخلافه. بالنظر إلى الجانب الأخر : إذا كان موجة لأنه يطبق عليه قوانين الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود وخلافه. و الخلاصة أن  الطبيعة المفردة هي إما أن يكون النظام جسيم أو موجة و لا يمكن أن يكون كليهما في نفس الوقت.

خصائص الجسيمات والموجات

طبيعة الجسم تختلف عن طبيعة الموجة كون كل منهما له خصائصه التي تميزه. فالجسيم له كتلة و كمية تحرك و يتصادم و يدفع باقي الأجسام. أما الموجة  فهي اضطراب في الوسط فليست لها كتلة ولكنها طاقة تسير داخل الوسط من نقطة الى نقطة اخرى بسرعة تسمى سرعة الموجة و طول موجي و تردد.

خصائص الجسيمات 

فإذا كان الشيء الذي نتحدث عنه له كتلة و كمية تحرك و يتصادم و يدفع الأجسام و يكسبها كمية التحرك كان هذا الشيء جسما و يصنف في الفيزياء الكلاسيكية على أنه جسم ذو طبيعة منفردة.

خصائص الموجات

فإذا كان الشيء الذي نتحدث عنه هو اضطراب في وسط أدى الى انطلاق طاقة و انتشارها داخل هذا الوسط فان ما نتحدث عنه هو الموجة. للتأكد من أنها موجة فلابد أنها تنعكس وتنكسر وتتداخل و تحييد وبالتالي إذا قامت بهذه الخواص فاننا نطلق على هذا الشيء موجة. فهذا هو تعريف الموجة و الطبيعة الموجية المنفردة في الفيزياء الكلاسيكية.

الفرق بين الجسيم والموجة.

الذي سبق ذكره يعد الفرق الجوهري بين الجسيم و الموجة

الطبيعة المزدوجة للجسيم و لموجة الإشعاع الكهرومغناطيسي

الإشعاع الكهرومغناطيسي هو موجه كما تعتبر الفيزياء الكلاسيكية ذا طبيعة منفردا لأنه يعاكس و ينكسر و يتداخل و يحيد. بذلك يحقق كل الشروط الواجب توافرها لكي يطلق عليه موجة و النظرية التي تصف هذا الإشعاع هي النظرية الموجية للضوء أو نظرية هايجنز. لكن ظهرت بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها النظرية الموجية مثل تأثير  كومبتون و الظاهرة الكهروضوئية. هذه الظواهر  استدعت إعادة التفكير في الضوء بأنه قد يحمل طبيعة اخرى غير طبيعته الموجية و هي الطبيعية الجسيمة. فعندما يتم التفكير في الضوء وكأنه جسيم يمكن بذلك تفسير ظاهرة كومتون. لذلك تم إثبات أن الضوء يحمل صفة جسمية وليس ذا طبيعة منفرد و لكنه ذا طبيعة مزدوجة. يسلك في بعض الأحيان سلوك الجسيم و يسلك في الأحيان الاخرى سلوك الأمواج . و يطلق على ذلك الطبيعة المزدوجة ( إزدواجية الموجة و الجسيم ). 

الطبيعة المزدوجة للضوء.

السؤال الأهم هو: متى يتم التعامل مع  الضوء كموجة كهرومغناطيسية (النموذج الماكروسكوبي للضوء) و متى يتم التعامل معه جسيم النموذج الميكروسكوبي  للضوء؟

 الجدول يلخص مقارنة بين الطبيعة الجسيمية و الموجية و يجاوب على متى يتم استخدام كلا منهما؟

الضوء	الطبيعة الموجية	الطبيعة  الجسيمية
يطلق عليه	النموذج الماكروسكوبي(العيني)	النموذج الميكروسكوبي (المجهري)
كيف ينظر للضوء	مجالات مغناطيسية وكهربية مهتزة و متعامدة على بعضها البعض ويكون اتجاه اهتزاز هذه المجالات عمودي على اتجاه انتشار الموجة	بلايين  من الكمٌات  المنفردا من الطاقة يسمى الكم منها الفوتون و يمكن تصوره كـ كرة نصف قطرها يساوي الطول الموجي
ما الذي يدعم هذه الطبيعة	الانعكاس الانكسار التداخل الحيود و التي يتم تفسيرها باستخدام النظرية الموجية للضوء	وجود بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها إلا باعتبار أن الضوء جسيم مثل ظاهرة كومتون
يطبق عندما يسقط الضوء على سطح و تكون	المسافات البينية أقل بكثير من الطول الموجي للفوتونات. فلا تخترق الفوتونات السطح و تتفاعل مع السطح	المسافات البينية أكبر بكثير من الطول الموجي للفوتونات. تخترق الفوتونات السطح و تتفاعل مع الذرات.
شدة الضوء	تقاس بـ شدة المجال الكهربي أو شدة المجال المغناطيسي.	تقاس بعدد الفوتونات أو  معدل الفوتونات

الطبيعة المزدوجة للضوء pdf

لمزيد من التفاصيل حول التجربة يجب مشاهدة الفيديو

يمكنك امتحان على الفيديو بالطريقة الحديثة من هنا.