ثابت البلانك و الكمومية

مصطفى سلام · #1 09-07-2014, 19:05

ثابت البلانك
_ هو ثابت فيزيائي له الرمز h وهو يستخدم لوصف الكوانتا "أصغر مقدار للطاقة" فهو بذلك يلعب الدور الرئيسي في ميكانيك الكم.يعود اكتشافه إلى العالم الألماني ماكس بلانك عام 1900 م. يقابل هذا الثابت قيمة أخرى هي قيمة هذا الثابت مقسومة على 2\pi ورمزه \hbar ويلفظ "آش بار" وفي تلك الحالة يسمى "ثابت بلانك المخفض" الذي يسمى أحيانا ثابت ديراك نسبة للعالم بول ديراك.

2_ القيمة ثابث البلانك
قيمة ثابت بلانك هي 6.63 ضرب 10 اس ناقص 34 جول في الثانية

3_الاستخدام

يستخدم ثابت بلانك في وصف كمومية الطاقة في النطاق الصغري ، نطاق الذرات و الجزيئات وما هو دونها من جسيمات أولية كالإلكترون و البروتون . في هذا العالم الصغري يختلف سلوك الطبيعة اختلافا جذريا عن سلوكها في النطاق الكبير من المنظور إلى الكواكب والنجوم والمجرات . في الأنطمة الكبيرة تتحكم فيها الجاذبية وتتحكم في سلوكها قوى كهرومغناطيسية (كهربائية ومغناطيسية) ، أما في النطاق الصغري ففيها تسود الكمومية وتتغير الطاقة بقفزات ولا تتغير مستمرة . فعلى سبيل المثال: إذا كان لدينا فوتون من الضوء ذو طاقة \ E وتواتر \nu \ فإن العلاقة بين تواتر الفوتون وطاقته تعتمد على ثابت بلانك طبقا للمعادلة:

E = n hv

حيث n عدد حقيقي كامل مساويا 1 ، 2 ، 3 ، وهكذا.
معنى ذلك أن طاقة الفوتون لا تستطيع إلا أن تتخذ القيم 1 h.\nu أو 2 h.\nu أو 3 h.\nu وهكذا. وبالتالي لا يمكن للفوتون اتخاذ القيمة مثلا 1.5 h.\nu أو 3.4 h.\nu للطاقة ، فطاقته تقفز بين مستويات للطاقة منفصلة discret values ، وهذا ما نراه بالتجارب العملية في دراسة طيف الهيدروجين وأطياف العناصر أخرى. نجد أن طاقة الفوتونات تتبع هذا النمط العجيب "الكمي" أو "الكمومي" ، وهكذا اكتشف الإنسان الظاهرة الكمومية، والتي تنطبق على الذرات والجزيئات والجسيمات الأولية تحت الذرية.

4_ طيف الذرة الهيدروجين
طوط طيف الهيدروجين ينقسم طيف انبعاث ذرات الهيدروجين إلى عدة مجموعات أطياف ، وتعطي معادلة ريدبرج أطوال موجاتها . تنشأ تلك الخطوط الطيفية من انتقال الإلكترون في ذرة الهيدروجين بين مستويات طاقة مختلفة . وتستخدم مسلسلات أطياف بصفة خاصة في علم الفلك بغرض التعرف على أماكن وجود الهيدروجين في الكون ، وكذلك في حساب الانزياح الأحمر الذي نرصده في الأجرام السماوية البعيدة عنا . كذلك اكتشفت عدة أطياف أخرى بتقدم تقنية المطيافية.

5_ المعادلة ريدبرج
تعطي معادلة ريدبرج فرق الطاقة بين مستويين في نموذج بور لذرة الهيدروجين ، وبذلك تعطي أطوال الموجات الضوئية (فوتون الصادرة من الذرة أو الممتصة فيها .

[3]

{1 \over \lambda} = R \left( {1 \over (n^\prime)^2} - {1 \over n^2} \right) \qquad \left( R = 1.097373 \times 10^7 \ \mathrm{m}^{-1} \right)

حيث :

n مستوى الطاقة الباديء منه الإلكترون ،
n' مستوي الطاقة النهائي ،
R ثابت ريدبرج .[4]

تعطي تلك المعادلة قيما حقيقية عندما تكون n أكبر من n'

6_ صيغة ريدبرغ تستخدم في الفيزياء الذرية لوصف الخطوط الطيفية للعديد من العناصر الكيميائي
في الفيزياء والكيمياء سلسلة لايمان أو مجموعة خطوط لايمان (Lyman series) سلسلة انبعاث الأشعة فوق البنفسجية لطيف ذرة الهيدروجين عند انتقال الإلكترون
من المستوى n ≥ 2 إلى 1=n) n عدد كم رئيسي ويشير إلى مستوى الطاقة للذرة) عند انتقال الإلكترون من المستوى n=2 إلى المستوى n=1 يسمى انتقال لايمان–ألفا ,أما انتقال الإلكترون من المستوى n=3 إلى المستوى n=1 يسمى انتقال لايمان–بيتا , وكذلك فإن انتقال ليمان–جاما هو انتقال الإلكترون من المستوى n=4 إلى n=1 ...الخ