: مقدمة

)الميكانيكا( , علم الحركة علم تشمل التي ةالكالسيكي بالفيزياء يسمى ما فشل كان الظواهر بعض تفسير في ( , الكهرومغناطيسية الحرارية )الديناميكا الحراري التحريك

الميكانيكا تشمل التي الحديثة بالفيزياء اآلن يسمى ما ميالد إلى مدعاة الفيزيائية الكاملة التفرقة هو الكالسيكية الفيزياء ركائز أهم من كان , وقد الكم , ميكانيكا النسبية

حيث التفرقة هذه من جزءا ألغت الحديثة الفيزياء أن . إال والجسيمات الموجات بين شروط وعند الموجات سلوك تسلك الجسيمات فإن معينة شروط عند أنه على نصت أن أي المزدوجة بالطبيعة يسمى ما , وهذا الجسيمات سلوك الموجات تسلك أخرى

ذلك على األمثلة , ومن موجة أنه على وأحيانا جسيم أنه على أحيانا يعامل الجسيم. فوتونات المسماة الضوء جسيمات

Quantum Theory الكمية النظرية نشوء ليشرح اقتراحاته بالنك وضع عندما م1900 عام في الكمية النظرية نشوء بدايات كانت

غير الساخنة األجسام تشعها التي الطاقة لدراسة أجريت التي التجارب نتائج بواسطتها( السوداء ) األجسام العاكسة

افترض , كما تردده مع تتناسب الكهرومغناطيسي اإلشعاع طاقة أن بالنك افترض فقد [ وليس الكمية النظرية سميت هنا ] )كمات( ومن متقطعة بصورة يتم الطاقة تبادل أن

قوانين من المشتقة الكهرومغناطيسية النظرية تفترض كانت كما مستمر شكل على. التقليدية الميكانيكا

: الكهروضوئي التأثير . الكهروضوئي التأثير ظاهرة تفسيرها في ةالكالسيكي الفيزياء فشلت التي الظواهر من

تيار اليمر ( , فإنه1-11) الشكل في كما دائرة تكوين عند بأنه الظاهرة هذه وتتلخص الشعاع يعمل , حيث مناسب ضوئي لشعاع المعدني اللوح تعرض إذا إال الدائرة في

إلى اإللكترونات هذه ,وتنطلق المعدن سطح من اإللكترونات بعض تحرير على الضوئي أنه وقتها في العلماء حير . ومما والمصعد المهبط بين الجهد فرق تأثير تحت المصعد

انطالق عنده يبدأ للضوء معينا ترددا هناك إن , بل اإللكترونات يحرر شعاع أي ليس. التيار سريان ثم ومن اإللكترونات

, آلخر معدن من يختلف اإللكترونات لتحرير المطلوب التردد أن العلماء الحظ وقد لهذا الكالسيكية النظرية تفسير . وكان إلكتروناته لتحرير مناسب تردد معدن فلكل

تجعلها طاقة اإللكترونات اكتساب إلى يؤدي مما المعدن يسخن الضوء أن هو الظاهرة شدة زادت مهما أنه , إذ التفسير هذا أفشل بالتردد ذلك ارتباط ,ولكن منه تتحرر

تردد دام ما اإللكترونات تتحرر أن يمكن فال المعدن على المسلط ( الضوء ) كثافة اإللكترونات عدد فإن المناسب الحد إلى التردد زيادة عند , أما معين تردد دون الضوء

أن بالذكر . وجدير الضوء شدة مع طرديا تتناسب المار التيار شدة ثم , من المتحررة إضاءة في للتحكم استخدامها ذلك ومن كثيرة تطبيقات لها الكهروضوئي التأثير ظاهرة. ذلك يتم كيف ( وفسر2-11) الشكل . الحظ الطرق

الكهروضوئي التأثير ظاهرة تعريف. مناسب ضوئي شعاع بواسطة ما معدن إلكترونات تحرير إمكانية هي

: الضوء طبيعة لتفسير أينشتين فروض وكان الضوء سلوك خاللها من الفروض من عددا أينشتين وضع بالنك فروض على اعتمادا . وهذه الكهروضوئي التأثير الظاهرة تفسير إلى الوصول هو الفروض لهذه الداعي

: هي الفروض "فوتونات" تسمى الجسيمات من عدد )د( من تردده الذي الضوئي الشعاع يتكون.1

[ . × د = هـ ]ط قدرها محددة طاقة فوتون كل ويحمل

فهي الكلية الشعاع طاقة , أما جول.ث34- 10 × 6.6 ويساوي بالنك )هـ( ثابت حيث. منها يتكون التي الفوتونات طاقة مجموع تساوي تردد مع طرديا تتناسب فهي محددة الفوتون طاقة أن الفرض هذا في والجديد

( . معينة لقيم صحيحة مضاعفات أي مكماة طاقة الفيزيائيون الفوتون)د( , )يسميها)د( الفوتون )هـ( × تردد بالنك )ط( = ثابت الواحد الفوتون طاقة الفوتونات × عدد الفوتون = طاقة الكلية الشعاع طاقة .تختلف محددة ارتباط طاقة المعدن سطح ذرة إلكترونات من إلكترون لكل.2

طاقة وكانت اإللكترونات هذه بأحد الفوتون اصطدم , فإذا العنصر نوع حسب االلكترون هذا , فإن بمعدنه اإللكترون ارتباط طاقة تساوي أو من أكبر الفوتون

طاقة من أقل الفوتون طاقة كانت إذا , أما ويتحرر الفوتون طاقة يمتص سوف الفوتون طاقة من جزء أي يمتص ولن يتحرر لن اإللكترون , فإن اإللكترون ارتباط

من أكثر طاقة يمتص أو الفوتون طاقة من جزء يمتص أن إللكترون , واليمكن. فوتون

أوضح ,حيث الكرهوضوئي التأثير لظاهرة تفسيرا أينشتين وضع الفروض هذه على وبناء التيار سريان عدم ثم , ومن اإللكترونات تحرير على األشعة بعض مقدرة عدم سبب أن لتحرير الالزمة الطاقة من أقل الشعاع هذا فوتونات طاقة أن , هو الدائرة في

المعدن إلكترونات تحرير على األشعة بعض مقدرة أن , كما المعدن سطح إلكترونات ارتباط طاقة من أكبر الشعاع هذا فوتونات طاقة أن إلى يعود التيار سريان ثم ومن

تحرر عن )الناتج التيار شدة تتناسب ذلك وعند تساويها أو المعدن بسطح اإللكترونات. المعدن سطح على المسلط الكهرومغناطيسي الشعاع كثافة مع اإللكترونات( طرديا

يمكن المتحرر اإللكترون طاقة فإن والمصعد المهبط بين المؤثر الجهد فرق وبإهمال: التالية العالقة من حسابها بسطح اإللكترون ارتباط طاقة – الفوتون طاقة = المتحرر اإللكترون طاقة

. المعدن له العتبة" ويرمز " تردد ما معدم إلكترونا لتحرير كاف ضوئي لشعاع ترد أقل ويسمى معدن من العتبة( يختلف )تردد التردد هذا أن سابقا ذكرناه ما تتذكر ( , ولعلك0)د بالرمز

معدن. لكل المميزة الفيزيائية الصفات من وهو به خاص عتبة تردد معدن لك أن إذ آلخر: يلي كما السابقة العالقة كتابة يمكن العتبة تردد تعريف وبعداإللكترون( ارتباط )طاقة0× د هـ–)للفوتون( × د )لإللكترون( = هـ طح

: مالحظة فإن تعلم , وكما للفوتون الموجي الطول على اعتمادا الموضوع هذا تعالج المراجع بعض االعتماد عند ولذا الموجي الطول مع وعكسيا التردد مع طرديا تتناسب الفوتون طاقة. ذلك مراعاة يجب الموجي الطول على

: مثال في فولت إلكترون كيلو999.999 وطاقته هيرتز 15 10×3 تردده الضوء من شعاع ؟ الواحدة الثانية في الشعاع هذا فوتونات عدد , كم الواحدة الثانية : الحل

× د = هـ الفوتون أن: طاقة بما

جول 19 -10 × 19.8 = 15 10 × 3 × 34 -10 × 6.6= الفوتونات × عدد الفوتون = طاقة الشعاع طاقة

الفوتون ÷ طاقة الشعاع = طاقة الفوتونات : عدد إذا في فوتون80808= 19 -10 × 19.8 ÷ 19 -10 × 1.6× 3 10 × 999.999=

. الثانية

: للذرة بور نموذج للصف الكيمياء كتاب في ذلك معك مر , وقد الذرة مكونة معرفة العلماء من كثير حاول , ونظرية م1898 طمسن , ونظرية م1800 دالتون نظرية ذلك من وكان الثانوي األول

عدا القديمة النظريات جميع فشل ثبت , وقد م1913 بور , ونظرية م1911 رذرفورد , ولهذا فرضياتها من كثير صحة العملية والمالحظات بالتجارب ثبت فقد بور نظرية. عليها دراستنا سوف السبب

تحتوي حيث الهيدروجين ذرة وهي معروفة ذرة أبسط على بور فروض اقتصرت لقد: التالية الفروض بور . ووضع واحد وإلكترون واحد بروتون على

الجذب قوة تأثير تحت دائري مدار في النواة حول اإللكترون : يتحرك األول الفرض المدار قطر ونصف اإللكترون سرعة معرفة ويمكن والنواة اإللكترون بين الكهربائية

: التالي النحو على فيه يتحرك الذي ثابت دائري مدار في يتحرك اإللكترون أن بما الكهربائية الجذب = قوة المركزية الجذب : قوة إذا2/نق2× ش 9 10 × 9= /نق2ع ك

اإللكترون مدار قطر : نصف , نق النواة حول اإللكترون : سرعة عاإللكترون : شحنة , ش اإللكترون : كتلة ك

: فقط لإلطالع يدور , كما / ثانية كم2000 بسرعة دائري شبه مدار في النواة حول اإللكترون يدور

من اثنان فيه يوجد الواحد المجال أن , وبما النواة حول دورانه أثناء نفسه حول اإللكترون هذين أحد فإن شحنتيهما تشابه بسبب تنافر بينهما يحدث ال فحتى اإللكترونات قوة نشوء إلى يؤدي مما اآلخر دوران التجاه معاكس باتجاه نفسه حول يدور اإللكترونين

. الكهربائية التنافر قوة على تتغلب اإللكترونين بين مغناطيسية تجاذب هي محددة قيما تأخذ النواة حول لإللكترون الزاوية الحركة : كمية الثاني الفرض

: أن , أي2π على )هـ( مقسومة بالنك ثابت من صحيحة أعداد عن عبارة

= الزاوية الحركة كمية

3, 2, 1) الصحيحة القيم وتأخذ اإللكترون فيه يوجد الذي المدار رقم عن = تعبر ن حيث بها يوجد أن يمكن التي للمدارات – القطر نصف أن . كما الكسور تقبل , .... ( وال: أن , أي األول اإللكترون مدار قطر نصف من صحيحة قيما يأخذ – اإللكترون

1× نق2( = نن) نق مستوى أي في اإللكترون مدار قطر نصف أنجستروم0.529 = 1نق حيث

مكماة" كمية اإللكترون مدار قطر نصف أن " أي م10-10 × 0.529 = متر10-10 ويعادل الصغيرةجدا المسافات لقياس مسافة وحدة : األنجستروم ملحوظة

النواة حول اإللكترون مدار قطر نصف يكون أن يمكن ال أنه نالحظ السابقة العالقة ومن وجود إلى يقودنا . وهذا1نق القطر نصف من صحيحة قيما بل1 نق1.7 أو1 نق1.5=

)حسب إلكترونات بها يوجد أن يمكن ال الطاقة مستويات بين تفصل النواة حول مناطقبور( . فروض

: بالعالقة فتعطى النواة حول يدور وهو مدار أي في اإللكترون طاقة أما

= نط

(evفولت) إلكترون13.6= - وقيمتها األول المدار في اإللكترون طاقة هي1ط حيث ألنها سالبة قيما , وتأخذ الذرة مدارات )ن( من مدار أي في اإللكترون طاقة فهي نط أما

. ربط طاقة من انتقل إذا , أما له المحدد مداره في مادام طاقة اإللكترون يشع ال : الثالث الفرض

من انتقل إذا طاقة يمتص , بينما طاقة يشع فإنه النواة من قريب مدار إلى بعيد مدار مدار من انتقاله أثناء يمتصها أو يشعها التي الطاقة , وكمية بعيد مدار إلى قريب مدار , اإللكترون بينهما انتقل اللذين المدارين طاقتي بين الفرق عن عبارة هي آخر إلى

: التالية بالعالقة ذلك كتابة ويمكن اإللكترون طاقة – النهائي المدار في اإللكترون )اوالمشعة( = طاقة الممتصة الطاقة

. اإلبتدائي المدار في ن ط – ن� = ط ط

ط =

13.6= - ط( )

)النهائي( اإللكترون إليه انتقل الذي : المدار ن� حيث)االبتدائي( اإللكترون منه انتقل الذي ن: المدار

× )ط= هـ العالقتين خالل من الموجي وطوله الفوتون تردد حساب يمكننا ط وبمعرفةد(

نستخدم فإننا الموجي طوله أو الفوتون تردد حساب عند أننا مالحظة ( مع × ل , )ع= د. للطاقة المطلقة القيمة : مثال المدار إلى األول المدار من إلكترونها فانتقل الهيدروجين ذرة على ضوئي شعاع سقط: , احسب الثالث

الساقط الشعاع - طاقة1. الساقط الشعاع - تردد2. الشعاع لهذا الموجي - الطول3

: الحل

( )13.6)ط( = - الساقط الشعاع طاقة

( -ـــ × ) ـــ13.6 = - فولت إلكترون12.089( = × )- ـــ13.6= - جول 10-19 × 1.6 × 12.089=

× د = هـ : ط العالقة من الشعاع - تردد2 × د 10-19 × 1.6 × 12.089=

15 10 × 2.9= : د إذا

× ل = د : ع العالقة من للشعاع الموجي - الطول3 × ل15 10 × 2.9 = 8 10 × 3= متر 7- 10 × 1= : ل إذا

الذرة إثارة تعرضت إذا , أما الطبيعية مستوياتها في إلكتروناتها توجد التي هي المستقرة الذرة أكثر أو واحد ( فإن إثارتها على قادر مناسب تردد ذرة )لكل مناسب ضوئي إلشعاع الذرة

من وينتقل الذرة على الساقطة الضوئية الفوتونات طاقة يمتص الذرة إلكترونات من الحالة هذه أكبر( , وفي طاقة ذي )مستوى النواة عن أبعد مستوى إلى الطبيعي مستواه

إلى اإللكترون يعود , حيث طويال يستمر ال الوضع هذا أن , إال مثارة الذرة إن نقول . ثانية8- 10 اليتجاوز زمن مضي بعد االستقرار حالة إلى الذرة وتعود الطبيعي مستواه عن عبارة ضوئي إلشعاع الذرة إصدار الطبيعي مستواه إلى اإللكترون عودة ويرافق

. اإلثارة درجة على ترددها يعتمد فوتونات : الذرية الطيوف

بعض في وتأمل فيه تسكن الذي الحي وفي منزلك في التي النيون مصابيح في تأمل( 5-11) . شكل النيون بمصابيح المكتوبة التجارية المحالت لوحات

؟ نظرك في لونها اختالف ماسبب ؟ واحد لون ذات هي هل

11 2

13 2 8

9

أخر إلى غاز من تختلف لها الكهربائي التفريغ حدوث عند الغازات عن الصادرة األلوان إن الضوئية الموجات , ان الضوء لطبيعة دراستنا من , نعرف الفيزيائية الناحية . ومن

, به خاصة ترددات غاز لكل أن , أذ مختلفة ترددات ذات هي الغازات هذه عن الصادرة كل عن الصادرة ( الموجات أطوال )او ترددات قيم عن نتساءل أن إذن الطبيعي فمن. الذري بالتركيب عالقتها , وعن خصائصها , وعن التفريغ عملية أثناء غاز

التحليل "" منظار يدعى جهاز باستعمال ضوئي إشعاع أي تردد قياس باستطاعتنا ( ومنظار زجاجي منشور ) أو للحيود محززة من الجهاز هذا "" , ويتألف الطيفي

. تردد قياس المراد الضوئي للشعاع ومصدر تلسكوبي الترددات نقيس أن بسهول نستطيع المطياف نحو ما غاز من المنبعث الضوء وجهنا فإذا الصادرة الترددات من كبيرة لمجموعة ذلك فعلنا ما .وإذا الضوء هذا منها يتشكل التي: مايلي , نجد المعدنية األبخرة او الغازات من

الترددات من محددة سلسلة من تتألف ( أشعة معدني بخار ) أو غاز كل يرسل(1( 6-11) شكل Atomic Spectrum الذري الطيف تدعى الضوئية

أي عن كليا اختالفا , وتختلف به الخاصة الترددات من سلسلة عنصر أو غاز لكل(2 . واحد تردد في مختلفين لغازين سلسلتان تشترك قلما أنه , حتى آخر لغاز سلسلة

األكثر , والتردد الترددات من عدد على ( تحتوي الذري ) الطيف الواحدة السلسلة(3. السلسلة لون على لونه يغلب كثافة

إلى لونهما يميل الكثافة شديدي ترددين على يحتوي الصوديوم لبخار الذري الطيف فمثال هذا مصدر في الصوديوم وجود على ما شعاع في وجودهما ثبت إذا , ويدالن البرتقالي

. الشعاع العنصر هذا ذرات عن الصادرة الضوئية الترددات : سلسلة هو لعنصر الذري : الطيف إذا

. مدارات إلى اإللكترونات انتقال نتيجة بإثارتها الذرات من األطياف هذه انبعاث ويرتبط

هو األطياف أنواع , وأبسط ضوئية أمواجا باعثة اإلبتدائي المدار إلى رجوعها .ثم أعلى. فقط واحد إلكترون على تحتوى الذرة هذه , ألن الهيدروجين ذرة طيف

: للهيدروجين الخطي الطيف

ن المدار في اإللكترون وجد إذا استقرار حالة في تكون الهيدروجين ذرة أن أوضحنا لقد , وفي أعلى لمدارات لنقله تكفي بكميات اإللكترون طاقة زيادة يمكن )األول( وأنه1=

بانتقال االستقرار إلى الذرة , وتعود مثارة الهيدروجين ذرة إن يقال الحالة هذه اإللكترون , ويفقد األقل الطاقة ذي المدار إلى االعلى الطاقة ذي المدار من اإللكترون

هيئة على المفقودة الطاقة هذه وتظهر المدارين هذين طاقتي بين الفرق تساوي طاقة. الذرة إثارة درجة على ترددها )فوتونات( يعتمد ضوئية إشعاعات

من الهيدروجين ذرة إلكترون عودة عند أنه العملية التجارب خالل من وجد وقد (1)ن= األول المستوى ( إلى6 , ن=5 , ن=4 , ن=3ن= و2= )ن العليا المستويات

المجموعة هذه تسمى محددة موجية أطوال ذات ترددات مجموعة على نحصل فإننا االطوال من أقصر الموجية أطوالها مرئية غير ضوئية أمواج , وهي ليمان "سلسلةعال( . )ترددها المرئي للضوء الموجية , ن=5, ن=4, ن=3)ن= العليا المستويات من الهيدروجين ذرة إلكترون يعود وعندما

6) المرئية الضوئية األمواج من مجموعة على ( , ونحصل2)ن= الثاني المستوى إلى

المختبر. في وقياسها مشاهدتها يسهل التي السلسلة بالمر" وهي "سلسلة تسمى( .6-11الشكل) انظر

الثالث المستوى ( إلى6 , ن=5, ن=4)ن= العليا المستويات من اإللكترون عودة وعند باشن" وهي "سلسلة تسمى الموجية األطوال من أخرى سلسلة على ( نحصل3)ن=( .8-11 , 7-11) الشكلين . أنظر المنخفض ترددها بسبب مرئية غير أمواج

( العكسية الكهروضوئية ) الظاهرة السينية األشعة ثم ومن عال ترددها كهرومغناطيسية أشعة عن عبارة × ( هي ) أشعة السينية األشعة انتقال نتيجة , وذلك المتوسط الذري العدد ذات الذرات من تنبعث . وهي عالية طاقتها

من )قريب داخلي طاقة مستوى إلى الخارجية الطاقة مستويات أحد من اإللكترونالنواة(

عالية فوتونات شكل على المستويين بين الطاقة فرق من يتخلص اإللكترون يجعل مما في ألنها و االسم بهذا سميت , وقد السينية األشعة المسماة الطاقة( هي )عالية التردد. معروفة طبيعتها تكن لم اكتشافها بداية

: السينية األشعة توليد جهاز وتعرف الشكل ( , تأمل9-11) الشكل في الموضح الجهاز األشعة هذه لتوليد يستخدم

. الهواء من مفرغة شبه األنبوبة أن مالحظة مع مكوناته على

: السينية األشعة تتولد كيف مع وتتجاذب المهبط مع وتتنافر إلكتروناته فتتحرر الفتيل يسخن الدائرة توصيل عند

الكبير الجهد فرق )الهدف( بسبب المصعد باتجاه هائلة بسرعة فتتحرك المصعد. الهدف من السينية األشعة فتنبعث للهدف المكونة الموليبدن بمادة وتصطدم : السينية األشعة تولد تفسير

: هما السينية االشعة النبعاث طريقتان هناك : االصطدام - طريقة 1

طاقة تمتلك التي اإللكترونات هذه فإن الهدف مادة بذرات اإللكترونات اصطدام عندما , الهدف مادة بذرات المحيطة اإللكترونات مع تنافرها قوة على التغلب تستطيع عالية هذه يجعل مما الهدف لذرة الداخلية المستويات في التي باإللكترونات تصطدم ثم ومن

كانت الذي الطاقة مستوى , فتترك الذرة من لتحررها كافية طاقة تكتسب اإللكترونات لذرة الخارجية الطاقة مستويات من إلكترون إليها ينتقل أن تلبث ال ثغرة مخلفة فيه

. الهدف طاقة بين الفرق تعادل الطاقة من كبيرة كمية من الجديد اإللكترون هذا يتخلص

التردد عالية فوتونات شكل على الطاقة هذه , فتنبعث بينهما انتقل اللذين المستويين الطيف يسمى محدد تردد ذا طيفا الطريقة هذه , وتعطى السينية األشعة المسماة هي

. محددة طاقته ألن وذلك الخطي : الفرملة - طريقة 2

بسبب الهدف بمادة االصطدام تستطيع ال الهدف نحو المتسارعة اإللكترونات بعض إلى اإللكترون طاقة وتتحول الحركية طاقتها فتتناقض الهدف ذرة إلكترونات مع تنافرها

, المتباطئ اإللكترون طاقة في التغير تساوي عالية وطاقتها عال ترددها فوتونات إلى ذا طيفا الطريقة هذه .وتعطى الفرملة بأشعة الطريقة بهذه المتولدة األشعة وتسمى

. المتصل الطيف يسمى محدد غير تردد : السينية األشعة خواص

: مايلي السينية األشعة خصائص أهم من. كهرومغناطيسية موجات عن عبارة(1. عال ترددها ثم ومن عالية طاقتها(2 ترددها مع طرديا النفاذ على قدرتها , وتتناسب المواد عبر النفاذ على قدرة لها(3

. وسماكتها المادة كثافة مع وعكسيا المسرع ) الجهد والمهبط المصعد بين الجهد بتغيير ترددها في التحكم يمكن(4

( . لإللكترونيات التي الكادميوم تنغسات مثل لها تعرضها عند الظالم في المواد بعض توهج تسبب(5

تستخدم , ولذلك األخضر باللون يتوهج الذي الزنك وكبريتيد األزرق باللون تتوهج. عنها للكشف المواد هذه

: السينية األشعة استخدامات األسنان وتسوس الكسور عن الكشف في تستخدم حيث الطب في.1

. والمرارة الكلى وحصوات. اإلنسان )الطبقي( لجسم المقطعي التصوير.2

يعتمد وهو المقطعي التصوير جهاز الحاضر وقتنا في تطورا التشخيصية األجهزة أكثر من. السينية األشعة على عمله في

: عمله طريقة حول الحساس والفيلم السينية األشعة أنبوبة تدور ثم الجهاز داخل المريض يوضع

. مختلفة وبزويا العضو من مختلفة مقاطع صور وتؤخذ ْ 180 مقدارها بزاوية المريض صورة لتكوين , وذلك خاص حاسوب بواسطة المقاطع هذه من المعلومات جمع ويمكن

المجسم هذا رؤية بعدها ويمكن اإلنسان جسم أعضاء من معين عضو عن كاملة مجسمة الكشف يمكن ال أمراض عن لكشف عادة التصوير هذا , ويستعمل الجهات جميع من

( 10-11) .شكل العادية بالطرق عنها

في معدنية مواد وجود تكشف ,حيث المطارات في كما األمن مجال في.3. الحقائب

. االستخدامات من ذلك . وغير الفلزات في التشققات عن الكشف.4 : فقط لالطالع

التحكم ويمكمن مختلفة ترددات ذات هي , بل واحد تردد ذات ليست السينية األشعة اإللكترونات تسارع على يعمل الذي الجهد بفرق التحكم طيرق عن األشعة هذه بتردد

فرق في تغيير بعملية يقوم المستشفى في األشعة فني فإن , ولهذا والهدف الفتيل بين تصوير فمثال السينية باألشعة تصويرها المطلوب المنطقة حسب وآخر مريض بين الجهد. الفخذ عظم لتصوير الالزم التردد عن يختلف تردد ذات أشعة إلى يحتاج الكلية حصوة : الليزر كهرومغناطيسية موجات عن عبارة كلها الليزر وأشعة السينية األشعة و المرئي الضوء

, أو العالي التردد ذات السينية األشعة في الحال هو كما التردد في إما بينها واالختالف عن عبارة الليزر أن هنا , والمقصود الليزر شعاع في كما التردد في والتماثل الترابط في

العين في يثير ما منه ءالضو أن .وكما الحقا نذكرها خاصة بصفات يتميز ضوئي شعاع اإلبصار حاسة العين في يثير ال ما , ومنه السبعة الطيف ألوان هذا ويشمل اإلبصار حاسة

المجردة العين في يثير ما منه الليزر فكذلك الحمراء وتحت البنفسجية فوق كاألشعة وهو اإلبصار حاسة العين في يثير ال , ومنه المرئي الضوء تردد بنفس وهو اإلبصار حاسة

. المرئي الضوء تردد من أقل أو أعلى تردد ذو: التالية الجملة كلمات من األولى الحروف تمثل وهي أجنبية كلمة Laser ليزر كلمة

Light Implication by Stimulated Emission of Radiation " باإلشعاع المحرض االنبعاث طريق عن الضوء "تكبير ومعناها

: الليزر أشعة لتوليد العلمي األساس

وثاني األرجون وغاز الهليوم غاز الليزر شعاع إنتاج في المستخدمة الغازية المواد من ليت أنه يعنى وهذا والزجاج والعاج الياقوت فمنها الصلبة المواد , أما الكربون أكسيد محددة بصفات تتصف التي المواد بعض إن , بل الليزر شعاع إلنتاج صالحة المواد جميع

أن نفرض الصفات هذه . ولتوضيح الليزر شعاع إنتاج في استخدامها يمكن التي هي 3 ,طا2 , طا1 طا هي طاقة مستويات ثالث الليزر توليد في المستخدمة المادة لذرات

في تكون فإنها االستقرار حالة في المادة ذرات تكون ( وعندما11-11) الشكل في كما . 1 طا الطاقة مستوى

كبير لعدد إثارة تحدث , عندئذ مناسب تردد ذا شعاعا المادة هذه على سلطنا أننا لنفرض امتصتها التي المسلطة الفوتونات بتأثير وذلك3طا الطاقة مستوى إلى الذرات من

طاقة أن أي3 , طا1طا المستويين طاقتي بين الفرق تساوي طاقتها والتي الذرات تلقائي بشكل تشع ما سرعان المثارة الذرات ( . وهذه1-طا3)طا الواحد الفوتون مستوى من اإللكترونات تعود ( لكي2-طا3)طا تساوي طاقتها فوتونات جدا وسريع)طا المستوى في وهي الذرات أن وجد ( .وقد2)طا الطاقة مستوى ( إلى3)طا الطاقة

. تلقائي ( وبشكل1)طا االستقرار مستوى إلى بسرعة العودة على قادرة تكون ( ال2 بكثير أكبر ( يكون2)طا المستوى هذا في تصبح التي المادة ذرات عدد فإن ذلك وعلى

الوضع عكس يحدث أنه ( , أي1)طا االستقرار مستوى في الموجودة الذرات عدد من. المعتادة الظروف في الشائع

التي للطاقة مساوية طاقة يحمل فوتون )المؤقت( مرور الوضع هذا في توفر فإذا-2)طا هي المار الفوتون طاقة أن ( أي2)طا اإلثارة وضع في وهي اإللكترونات تحملها

الفوتونات انبعاث على يحرض أن الكهرومغناطيسي مجاله بتأثير يستطيع ( فإنه1طا , المتسلسل التفاعل يشبه ما يبدأ اللحظة هذه .وفي المثارة الذرات من له المماثلة

إ على ويحرضها مثارة أخرى ذرة على الصادرة الفوتونات من فوتون كل يؤثر حيث حزمة لدينا , وينتج المادة تشعها التي الفوتونات عدد , فيتضاعف الفوتون شعاع

( متحدة1-طا2)طا واحدة طاقة ذات وكلها الفوتونات من هائلة أعداد ذات الشعاع من. األول الفوتون سببها الفوتونات من الهائلة األعداد )مترابطة( وهذه واالتجاه الطور في يعود ذلك أن , حيث الليزر أشعة تسمية في يدخل الذي التكبير سبب يتضح سبق مما المترابطة الفوتونات من الهائلة األعداد هذه الفوتونات. أما من األولى النبضة تكبير إلى. الليزر اشعة عليها نطلق التي فهي التردد في المتفقة العالية الشدة ذات: الياقوت ليزر

وأقدمها الليزر أنواع أشهر , ومن توليده في المستخدمة المادة باسم عادة الليزر يمسى األلمنيوم ) أكسيد الياقوت من مادته الليزر لتوليد جهاز أول بناء تم حيث الياقوت ليزر

. م1960عام في سم0.5 وقطره سم4 % ( طوله0.50 بنسبة الكروم بعنصر مطعم : الجهاز تركيب

متوازيتان ونهايتاه وصقيال أملسا سطحه يكون بحيث الياقوت قضيب يصنع .األحمر للضوء تماما عاكسة إحدهما مرآتان للياقوت قضيب طرفي عند توجد

من مصباح الياقوت بقضيب يحيط ( , كما جزئيا ) تعكس منفذة شبه واألخرى ( للخضرة مائل أنجستروم)أزرق5451 عنه الصادر الضوء موجة طول الزينون

( .12-11) .شكل الزائدة الحرارة المتصاص للجهاز تبريد بدورة يستعان كما

: الجهاز عمل طريقة يثير وال الكروم ذرات يثير ضوء الزينون مصباح من ينطلق الجهاز تشغيل بدء عند.1

. واألوكسجين األلمنيوم ذرات من كال. سابقا ذكرناها التي الخطوات وبنفس الكروم ذرات من الليزر شعاع انبعاث يتم.2 ذرات من المنبعثة الفوتونات عكس على الياقوت قضيب نهايتي عند المرايا تعمل.3

جزءا أن . كما فوتوناتها إطالق على المثارة الذرات بتحريض بدورها لتقوم الكروم من ينفذ , وما الخارج إلى المنفذة شبه المرآة عبر ينفذ الفوتونات هذه من

. الجهاز من عليه نحصل الذي الليزر شعاع هو الفوتونات : الليزر أشعة خصائص

: التالية بالخصائص الليزر أشعة تتميز أن دون ضيقة حزمة في الشعاع استمرار إلى عائد , وهذا عالية شدتها.1

( .13-11) يتفرق.شكل

. العادي للضوء يحدث كما تشتت لها يحدث وال واحد اتجاه في تسير.2

بعضا بعضها فيقوي المختلفة موجاتها وقيعان قمم تتطابق , أي الطور في متفقة.3( 13-11) . شكل البناء بالتداخل يمسى ما وهذا

. تضعف أن دون جدا بعيدة لمسافات تسير تجعلها السابقة الصفات.4. واالنكسار االنعكاس حيث من العادي الضوء تشبه.5

: الليزر استخدامات. المعلومات ونقل االتصاالت في.1 محدود تأثيرها بأن الليزر أشعة تتميز حيث الجراحة مجال في : يستخدم الطب في.2

الدموية األوعية في الدم تخثر أنها كما دقتها بسبب لها الموجهة األنسجة على فقط عمليات في تستخدم , كما نزيف بدون للجراحة نظيفا مجاال يهيئ مما الممزقة( 14-11) . شكل األسنان طب وفي النظر قصر وعالج العين شبكية انفصال

. االحتفاالت بعض في يحدث كما الفضاء في األبعاد ثالثية صورة إظهار في.3 عملية في متناهية دقة إلى تحتاج التي المعادن قص مثل الصناعية المجاالت في.4

( .15-11) . شكل القص أسطوانات المسماة األقراص من والقراءة للكتابة تستخدم حيث الحاسوب في.5

يتعدى ال قرص على المعلومات من هائل كم تخزين أمكن التقنية هذه وبفضل ليزر. سم21 قطره

. أهدافها إلى المقذوفات توجيه في تستخدم حيث الحروب مجال في.6 : الليزر خطر هذا طاقة تحولت معين عضو على سقطت , وإذا عالية شدة ذات الليزر أشعة أغلب

اإلنسان جسم أعضاء , وأكثر العضو هذا خاليا بعض على تقضي قد حرارة إلى الشعاع. الشديدة حساسيتها بسبب العين هو بها تأثرا

: النسبية الفيزياء األساسية الثالثة الفروع بنجاح يطبقون العشرين القرن بداية قبل الفيزياء علماء ظل

: هي الفروع وهذه الفيزيائية الظواهر مختلف على للفيزياء. المادية األجسام بدراسة تعني التي نيوتن بقوانين : ممثلة الميكانيكا.1 الموجات حركة بدراسة تعني التي ماكسويل بقوانين : ممثلة الكهرومغناطيسية.2

. الكهرومغناطيسية بين وانتقالها الحرارة بدراسة تعني قوانين بثالثة : ممثلة الحرارية الديناميكا.3

. األجسام)الكالسيكية( التقليدية بالفيزياء الحاضر بالوقت الفروع هذه وتعرف

حيث من كافية القوانين هذه أن الوقت ذلك في الفيزياء علماء بين االعتقاد ساد وقد تنشأ قد صعوبة ألية األساسي المصدر , وأن الفيزيائية الظواهر جميع , لوصف المبدأ

حينذاك تظهر , ولم اآلخر عن مستقل بشكل , كل الكهرومغناطيسية و الميكانيكا عن المسائل من عددا جابهوا القرن هذا بداية في الفيزيائين أن , إال بينهما تربط عالقة أي

الفيزياء عليها تقوم التي االساسية القوانين مجملها في تعارض الجديدة الجوهرية: ذلك ومن الكالسيكية

ألجسام عالية لدرجة والمحققة المادية لألجسام الميكانيكا قوانين أن : وجدوا أوال متحركة اجسام على تطبيقها عند صحيحة نتائج التعطي عادية بسرعات متحركة

من واحد نوع استعمال استحالة عنه نتج مما – الضوء سرعة من قريبة– عالية بسرعات , مشاهد يقيسها كما فيزيائية حادثة حدوث وزمان مكان بين تربط التي التحويل معادالت

. ثابتة بسرعة لألول بالنسبة متحرك آخر مشاهد يقيسها كما الحادثة نفس وزمان ومكان المادة بين الطاقة تبادل بطبيعة المتعلقة الحرارية الديناميكا قوانين أن : وجدوا ثانيا

على تطبيقها عند سليمة نتائج ( التعطى الكهرومغناطيسية ) الموجات واإلشعاعات. صغيرة كتل ذات ذرية مجموعات

م1905 عام ألينشتين الخاصة النسبية صياغة بعد األول التعارض على التغلب وأمكن التعارض , أما حدوثها , ومكان الحادثة حدوث نسبية االعتبار في تأخذ النظرية وهذه في الفرع هذا عن شيئا درست وقد الكم ميكانيكا يسمى جديد فرع عنه نشأ فقد الثاني

الضوء طبيعة لتفسير أينشتين فروض: يلي ما الخاصة النسبية للنظرية العريضة الخطوط أهم ومن

: الطول - نسبية 1 أي الراصد أوسكون حركة على والمسافة الطول قياس يعتمد ال التقليدية الفيزياء في

المتحركة األجسام أن على تنص فإنها النسبية الفيزياء في , ما الطول يقيس الذي األطوال ) حيث حركتها باتجاه الطول )انكماشا( في تقلصا تعاني ساكن لراصد بالنسبة

يمكن طول اكبر أن هذا ( , ومعنى الحركة بهذه تتأثر ال للحركة العمودي االتجاه في التي وهو بطوله )ل( مقارنة المتحرك الجسم طول ,ومقدار سكونه أثناء ماهو لجسم قياسه: التالي بالقانون )ل( يعطى ساكن

2( - ) ـــ1 0= ل ل

الضوء سرعة ض, ع الجسم سرعة ع حيث

ساكن راصد يقيسه الذي طوله احسب السكون حالة في متر4 طوله : جسم مثال ؟ الضوء سرعة من0.7 تعادل بسرعة الجسم يتحرك عندما: الحل

2( )ــــ–1= ل

المقاس طوله يكون كم / ساعة كلم1000بسرعة يتحرك الجسم هذا : افترض س. ساكن راصد قبل من عندئذ الراصد أو الجسم يتحرك عندما إال يذكر يكاد ال التغير فإن المثال هذا من تالحظ وكما

. الضوء سرعة من قريبة بسرعة الزمن - نسبية 2

هذه يرصد من حركة على ما فيزيائية حادثة حدوث زمن يعتمد ال التقليدية الميكانيكا في. الحادثة

عض ع

ع0.7ض

ض ع

, فالزمن الراصد وضع حسب يختلف ما حادثة حدوث زمن فإن النسبية الفيزياء في أما بين , والعالقة ساكن راصد يسجله الذي الزمن عن يختلف متحرك راصد يسجله الذي

راصد يسجله الذي ( والزمن0)ز الحادث سرعة بنفس متحرك راصد يسجله الذي الزمن: )ز( هي للحادثة بالنسبة ساكن

2( - ) ـــ1 = ز0ز سرعة بنفس متحرك راصد يسجله الذي الحادثة زمن فإن القانون من تالحظ وكما

( له بالنسبة متحركة )الحادثة ساكن راصد يسجله الذي الزمن من أقل الحادثة : مثال النجوم أحد إلى األرض من انطلقت الضوء سرعة من0.9999 سرعتها فضاء سفينة الذي واإلياب الذهاب زمن , احسب متر16 10×4.3 مسافة األرض عن يبعد الذي

. األرضية الساعات تسجله الذي بالزمن , وقارنه السفينة نفس في مثبتة ساعة تسجله : الحل

أما لألرض بالنسبة ساكنة تعتبر األرض على تدل التي الساعة فإن المثال هذا في. لألرض بانسبة متحركة فتعتبر المركبة بداخل التي الساعة ÷ الزمن = المسافة األرضية الساعات حسب الزمن = ثانية 9 10 × 0.28( = 8 10 × 3 × 0.9999 ( ÷ ) 2 × 16 10× 4.3= )

. تقريبا سنوات9 2( - ) ـــــ1 = ز0ز

سنة0.4 = 2(0.9999- )1 × 9 = 0ز اليمكن والتي للمركبة المفترضة السرعة نتيجة جاء الزمنين بين الفرق أن الحظ

. البشر إمكانات حسب إليها الوصول: فقط الطالع

: علمين طرائف التي رحلتها بنفس السفينة هذه في أنت وركبت توأما أخا لك أن السابق: لو المثال في

سالما األرض إلى عودتك بعد تفاجأ سوف فإنك األرض سطح على أخوك وبقى ذكرناها أما األرض على ظلوا الذين أهلك حساب حسب سنوات9 زاد قد أخيك عمر أن معافى. ( فقط يوما24و أشهر4 ) أي سنة0.4 زاد فقد عمرك

: النسبية - الكتلة 3 بحركة عالقة لها وليس ثابتة التقليدية الميكانكيا في رالكلتة تعتب والطول الزمن مثل تعطى , حيث والزمن الطول يعامل كما الكتلة تعامل النسبية الفيزياء في أنه إلى

: التالية العالقة حسب النسبية0 ك= ك

2( - ) ـــ1 الجسم سار لو نهائية ال قيمة ذات وتكون السرعة بزيادة تزداد النسبية الكتلة أن أي

كتلة أن ذلك , وتفسير فيزيائيا مستحيل هذا أن , إال الضوء سرعة تساوي بسرعة

عض ع

ع0.999ض

ض ع

ع ض ع

حسب كهرومغناطيسية طاقة إلى وتتحول تتالشيى الضوء بسرعة تحركه عند الجسم2ع = ك ط والطكاقة الكتلة تكافؤ معادلة

الداعية األسباب من سببا يعطينا , وهذا ض بإذن إال يتجاوزها أو يصال أن مادي جسم ألي يستحيل قصوى سرعة الضوء سرعة العتبار

األجسام هذه . ومن صفرا كتلتها تكون الضوء بسرعة تتحرك التي األجسام . فجميع الله( . النووية الفيزياء في تدرس التي الجسيمات ) أحد والنيوترينو الفوتونات

: األسئلة ؟ الحديثة الفيزياء نشأة إلى أدت التي األسباب ماهي.1س , ظروف التردد حيث من , باشن , بالمر ليمان سلسلة بني قارن.2س

. الهيدروجين ذرة من انبعاثها تردد ذات فوتونات على تحتوي هل , باشن , بالمر ليمان سلسلة.3س

؟ مختلفة ترددات ذات أم فقط واحد وهل و الهيدروجين ذرة حول بور وضعها التي الفروض بإيجاز اشرح.4س

؟ األخرى العناصر ذرات على تنطبق , إشرح بإللكترونات مادةما ذرات قذف عند السينية األشعة تنبعث.5س

. األشعة هذه انبعاث في القذيفة اإللكترون دورة ؟ الكتلة , نسبية الزمن , نسبية الطول نسبةي ب نقصد ماذا.6س ؟ المقطعية واألشعة السينية األشعة بين واالختالف الشبه وجه ما.7س أنجستروم3000 لموجته طو ضوئي شعاع عليه سقط إذا ما معدن.8س

. إلكتروناته تحررت األكثر على نفس إلكترونات يحرر أن أنجستروم4000 موجته طول شعاع يستطيع هلا-

؟ المعدن( 19- 10 × 6.6) ؟ المعدن هذا إلكترونات ارتباط طاقة ماهيب- طاقة هي فما المعدن هذا على أنجستروم2000 موجته طول شعاعا سلطنا إذاج-

( 18 10 × 3.3) ؟ المتحررة اإللكترونات 4000 لموجته وطو الواحدة الثانية خالل جول1 قدرته ضوئي شعاع.9س

×2.02( ؟ الواحدة الثانية في الشعاع هذا في الفوتونات عدد . كم أنجستروم10 18  

أشعة ببث كاملة . يخسرها فولت إلكترون كيلو10 طاقته إلكترون.10س( 10- 10 × 1.24. ) المنبعثة السينية لألشعة الموجي الطول .ماهو سينية

إلى الثاني المستوى من اإللكترون النتقال الالزمة الطاقة ماهي.11س التي الفوتونات تردد وما ؟ الهيدروجين ذرة في الخامس المستوى إلى المستوى

( 14 10 × 6.92 – 2.856) ؟ الحالة هذه في الذرة تمتصها موجي طول وأقصر أكبر احسب , باشن , بالمر : ليمان سلسلة في.12س

. الثالث السالسل في عليه الحصول يمكن اتردد , وما الطبيعي وعها في الهيدروجين لذرة التأين طاقة احسب.13س

( 15 10 × 3.3 - 18- 10 × 2.176) ؟ تأييينها باستطاعته الذي الفوتون لذرة الثالث المستوى في يدور إلكترون مدار قطر نصف احسب.14س

( 1.51 – 10- 10 × 4.761) ؟ اإللكترون هذا مثل طاقة , ومامقدار الهيدروجين

مقدار , احسب كحك 31 - 10 × 9.10908 سكونه كتلة إلكترون.15س( 30- 10 × 1.5. ) الضوء سرعة من0.8 تعادل بسرعة سار إذا كتلته

. العكسية الكهروضوئية بالظاهرة السينية األشعة تسمى لماذا.16س بالنسبة كاملة اهتزازة إلتمام ثوان ثالث مقداره زمنا بندول يستغرق.17س

إلتمام الالمزم الزمن . أوجد له بالنسبة ساكنة البندول تعليق نقطة تكون لراصد مقدارها بسعرة له بالنسبة متحركا البندول يكون لراصد بالنسبة كاملة اهتزازة

( ثواني5. ) الضوء سرعة من0.8 تساوي سرعته كانت إذا سكونه كتلة إلى جسم كتلة نسبة أوجد.18س

(2) ض ع0.866 راصدا أن علمت فإذا : ع قدرها م( بسرعة2) طوله جسم يتحرك.19س

التي السرعة تكون فكم م0.8 فوجده طوله قاس قد للجسم بالنسبة ساكنا( .ض ع0.92) ع= الشوء لسرعة بالنسبة الجسم بها يتحرك