تعريف معادلة دي برولي

أول من قال بأن للجسيمات المادية خصائص موجية هو العالم

دي برولي هو أول من افترض وجود خصائص موجية للجسيمات المادية

وهو عالم فرنسي ففي عام 1923 اقترح فرضية لشرح نظرية التركيب الذري حيث افترض أن للجسيمات خصائص الموجات وبعد عدة سنوات قام العلماء المتخصصون في أشعة الأضواء والالكترونات باختبار فرضية دي بروي وتأكد هؤلاء العلماء من أن هذه النظرية صحيحة حيث وجد العلماء أن الإلكترونات تحيد مثل الضوء كما قال دي برولي.

فرضية دي برولي هي

تفترض فرضية دي برويلي أن الإلكترونات وجزيئات المادة الأخرى يمكن أن تتصرف كموجات

في البداية استخدم دي بولي عدة نظريات أولها معادلة أينشتاين الشهيرة المتعلقة بالكتلة والطاقة والتي تنص على E=mc2  حيث أن e ترمز إلى الطاقة و m ترمز إلى الكتلة وc ترمز إلى سرعة الضوء، وباستخدام نظرية بلانك التي تنص أن كل كم من الموجة يحتوي على كمية منفصلة من الطاقة حيث معادلة بلانك E= hv حيث أن e هي الطاقة وh هو ثابت بلانك وv هو التردد ونظراً لأن دي بروي يفترض أن الجسيمات والموجات لهما نفس الخصائص فقد افترض أن الطاقتين ستكونان متساويتين وإذا mc2=hv ونظراً لأن الجسيمات الحقيقية لا تتحرك بسرعة الضوء فقدم دي برولي السرعة (v) تساوي السرعة (c)، mv2=hv ومن خلال المعادلة استبدل دي برولي v بالطول الموجي ووصل للمعادلة النهائية التي تربط الطول الموجي والجسيم بالسرعة، وموجة دي برولي تسمى أيضاً موجة المادة وتعني جانب من جوانب الخصائص لأي كائن مادي وتتغير هذه الخصائص بتغير المكان والزمان وذلك وفقاً للمعادلات الرياضية التي تصف الموجات عن طريق قياس سلوك الموجات والجسيمات للضوء وتم توضيح ذلك تجريبياً.

تفسير موجات دي برويلي يظهر ظهور الجسيمات الغير ذرية في أماكن غير متوقعة تماما، لأن موجاتها تخترق الحواجز بنفس طريقة انتقال الصوت عبر الجدران. ومن خلال هذا الاكتشاف، تم معرفة أن نواة الذرة الثقيلة قد تطرح أحيانا جزءا منها في عملية تسمى تحلل ألفا. ومع ذلك، فإن الجسيم الألفا الناتج لا يحمل طاقة كافية لتجاوز حاجز القوة المحيط بالنواة. ومع ذلك، كموجة، يمكن للجسيم الألفا اختراق الحاجز بشكل محدود وأن يكون له احتمالية للوجود خارج النواة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لموجات دي برويلي أن تدور في حلقة مغلقة تشبه حركة الإلكترونات حول النواة. وإذا كانت الموجات تتوافق مع الحلقة، فإنها يمكن أن تستمر في الدوران. ونتيجة لذلك، تختار الإلكترونات حول الذرة تشكيلات أو حالات معينة فقط من بين العديد من الخيارات المتاحة لها. وتعتبر خصائص الموجة للجسيم مرتبطة بقوة خارجية تشكل قاعدة في ميكانيكا الكم وتعرف بمعادلة شرودنجر. ويشير مبدأ الفيزيائي الألماني فيرنر هايزنبرغ، الذي وضعه في عام 1927، إلى أنه لا يمكن قياس موضع وسرعة الجسم بدقة في نفس الوقت، حتى من الناحية النظرية، حيث لا يوجد معنى لتحديد الموضع الدقيق والسرعة الدقيقة للجسم في الطبيعة.

اثبت العالم دي برولي أن الالكترونات تحيد مثل الضوء

أثبت العالم دي برولي أن الإلكترونات تتصرف كموجات مشابهة للضوء بسبب مشابهة الخصائص الموجية بينهما

قام العالم دي برولي بتطوير النظرية التي اقترحها إينشتاين، والتي تشير إلى أن الضوء ذو الأطوال الموجية القصيرة يتصرف في بعض الأحيان كأنه جسيمات، وهذه الفكرة تم تأكيدها في عام 1923. وأوضح دي برولي أن المادة على المقياس الذري يمكن أن تكون لها خصائص الموجات، ونظرية دي برولي أجابت عن أسئلة العلماء فيما يتعلق بحركة الإلكترونات داخل الذرة، حيث أثبتت التجارب أن الإلكترون يجب أن يتحرك حول النواة، وتوجد قيود لحركته. وقدمت نظرية دي برولي تفسيرا لحركة الإلكترون المقيدة، حيث تكون الموجة مقيدة في الشكل والحركة بالشحنة النووية، وفي عام 1923، لم يكن هناك دليل تجريبي على نظرية دي برولي، التي تشير إلى أن الإلكترون يتصرف في بعض الأحيان كطاقة مشعة.

طول موجة دي برولي هي

طول موجة دي برولي هي :قيمة 𝜆 تقريبا تساوي ضرب الارتفاع بالضغط، مقسومة على 100

مفهوم الطول الموجي لدي برولي يعد أمرا مهما أثناء دراسة ميكانيكا الكم. ويشير الطول الموجي إلى العلاقة بين جسم ما وكتلته، ويعرف أيضا باسم الطول الموجي. وعادة ما يكون الطول الموجي لأي جسيم عكسيا لقوته. وأوضح دي برولي أن المادة تتصرف مثل الجسيمات والموجات في آن واحد، وهذا ما يشبه طبيعة الضوء الذي يتصرف كجسيم وموجة. وقد تمت تجربة لإثبات هذا. واقترح دي برولي أن الجسيمات يمكن أن تكون لها خصائص جسيمية وخصائص موجية. وتم اكتشاف الطبيعة الموجية للإلكترونات لتأكيد نظرية دي برولي. وتحتوي جميع الأشياء التي نستخدمها في حياتنا اليومية على أطوال موجية صغيرة وغير مرئية، ولذلك لا نعتبرها موجات. بالنسبة لدي برولي، فإن الأطوال الموجية مرئية في الجسيمات غير الذرية. وبالنسبة للإلكترونات، فإنها تدور حول النواة في الذرات وتحتوي على موجات دي برولي في دوائر مغلقة، حيث تكون الموجات ثابتة وتتناسب بالتساوي مع الدائرة. وتدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ثابتة.

تطبيقات فرضية دي برولي

عمل المجاهر الالكترونية وهذا يرجع إلى حقيقة أن الالكترونات تتصرف كموجات ويتم تزويد الالكترونات بالطاقة بطريقة تشبه أنبوب التلفزيون ثم باستخدام الموجات المغناطيسية حيث يرتبط الطول الموجي للالكترونات في دي برولي بالطاقات الحركية في المجهر الالكتروني ويمكن رؤية الأطوال الموجية التي تقل عن مئة ألف مرة عن الضوء المرئي.

يساعد المجهر الإلكتروني على الكشف عن تفاصيل دقيقة جدًا، ويتم استخدامه في المختبرات لدراسة الكائنات المجهرية مثل الفيروسات والبكتيريا.

يرتبط طول موجي برولي بطول موجي الجسيمات بكتلتها، حيث يتم استخدامه لتحديد كائن محدد في نقطة معينة حيث تتركز الإلكترونات لإنشاء صورة لهذا الكائن المحدد.

نبذة عن العالم دي برولي

هو عالم فيزيائي فرنسي مشهور، اشتهر بعمله في نظرية الكم في عام 1924. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929. ولد في أغسطس 1892 وكان ينتمي إلى عائلة ثرية. بعد تخرجه من المدرسة في عام 1909، اختار دراسة التاريخ وحصل على شهادته في عام 1910. بدأ بعدها في دراسة العلوم وحصل على درجة في علم الفيزياء عام 1913. خدم في الجيش وتم تعيينه بعد ذلك. قام بإجراء عدة تجارب في الهندسة والاتصالات اللاسلكية. بعد انتهاء الحرب، انضم إلى شقيقه موريس في المختبر وأجرى عدة تجارب على الأشعة السينية. استنتج دي برولي من ذلك التجارب الطبيعة المزدوجة للضوء، وتحديدا ازدواجية الموجة والجسيم. اكتشف نظرية دي برولي وقدم تفسيرا لحركة الإلكترونات حول النواة. تم إثبات ذلك بواسطة طومسون وكلينتون دافيسون وليستر جيرمر. أظهرت المادة خصائص تشبه الموجات. استكمل دي برولي أعماله في جامعة السوربون بعد حصوله على الدكتوراة. تم تعيينه أستاذا للفيزياء النظرية في معهد هنري الذي تم إنشاؤه في عام 1928. عمل دي برولي كمستشار للطاقة الذرية الفرنسية بعد عام 1945. حصل على جائزة كالينجا عام 1952 من اليونسكو. أصبح عضوا في الجمعية البريطانية وعضوا في الأكاديمية الفرنسية للعلوم. توفي في مارس 1987 عن عمر يناهز 94 عاما.

من أهم مؤلفات دي برولي

• كتاب بحثي في نظرية الكم تم تأليفه في عام 1924.
• كتاب عن الموجات والحركات تم تأليفه عام 1928.
• تم تأليف كتاب ميكانيكا الموجة غير الخطية عام 1960.
• هذا الكتاب هو مقدمة لنظرية فيجر للجسيمات الأولية والذي تم تأليفه عام 1963.