الفرق بين الفوتون والإلكترون. وسنتحدث أيضًا عن الفرق بين الفوتون والإلكترون، وقانون زخم الفوتون، وخواص الفوتون، ومكتشف الفوتون. كل هذه المواضيع يمكنك العثور عليها في مقالتنا.
الفرق بين الفوتون والإلكترون
– ليس للفوتون كتلة ساكنة بل للإلكترون كتلة ساكنة.
– الفوتون عبارة عن حزمة من الطاقة بينما الإلكترون عبارة عن كتلة.
-يظهر الفوتون خصائص موجية أكثر بينما يظهر الإلكترون خصائص جسيمية أكثر.
– يمكن للفوتون أن ينتقل بسرعة الضوء، لكن بالنسبة للإلكترون، فمن المستحيل نظريًا الحصول على سرعة الضوء.
الفوتون هو موضوع تمت مناقشته في ميكانيكا الموجات.
في نظرية الكم، لوحظ أن الموجات لها أيضًا خصائص الجسيمات. الفوتون هو جسيم موجي. وهي كمية ثابتة من الطاقة تعتمد فقط على تردد الموجة.
-يتم الحصول على طاقة الفوتون بالمعادلة E = hf، حيث E هي طاقة الفوتون، h هو ثابت اللوحة، وf هو تردد الموجة. الفوتونات عبارة عن حزم من الطاقة.
– مع تطور النسبية، اكتشف أن الموجات لها كتلة أيضًا. وذلك لأن الموجات تتصرف كجسيمات عند تفاعلها مع المادة. ومع ذلك، فإن كتلة الفوتون المتبقية هي صفر. عندما يتحرك الفوتون بسرعة الضوء، تكون كتلته النسبية E/C 2، حيث E هي طاقة الفوتون.
– الإلكترون تتكون الذرة من نواة موجبة الشحنة وتحتوي تقريبًا على كل الكتلة والإلكترونات التي تدور حول النواة. هذه الإلكترونات مشحونة سالبًا، ولها كمية صغيرة جدًا من الكتلة مقارنة بالنواة.
– كتلة السكون للإلكترون 9.11 × 10 -31 كيلو جرامًا.
يوجد الإلكترون في فصيلة الفرميونات من الجسيمات الذرية. تمتلك الإلكترونات نصف قيم صحيحة أثناء دورانها. الدوران هو خاصية تصف الزخم الزاوي للإلكترون.
وصفت النظرية الكلاسيكية للإلكترون الإلكترون بأنه جسيم يدور حول النواة.
– مع تطور ميكانيكا الكم، تبين أن الإلكترون يتصرف كموجة أيضًا.
-للإلكترون مستويات طاقة محددة.
– يتم تعريف مدار الإلكترون الآن على أنه دالة الاحتمال للعثور على الإلكترون حول النواة. نستنتج الآن أن الإلكترون يتصرف كموجة وجسيم.
– عندما يفكر الإلكترون المتحرك في أن بعض خصائص الموجة تصبح بارزة عن خصائص الجسيمات.
– عندما يتعلق الأمر بالتفاعلات، تكون خصائص الجسيمات أكثر وضوحًا من خصائص الموجة. شحنة الإلكترون هي – 1.602 × 10 -19 درجة مئوية.
-هذا هو أصغر مبلغ يمكن لأي نظام الحصول عليه. جميع الرسوم الأخرى هي مضاعفات شحنة الوحدة الإلكترونية.
قانون زخم الفوتون
– كمية حركة الفوتون بالنظر إلى طاقته. احسب باستخدام الصيغة p = E/c، حيث E هي الطاقة وc هي سرعة الفوتون. بما أن الفوتون جسيم أولي لا توجد فيه حالة من السكون، فيمكن دائمًا اعتبار سرعته مساوية لـ 3 ∙ 10^8 م/ث. بمعنى آخر، الزخم سيكون مساويًا لـ p = E/(3∙10^8) = (E∙10^-8)/3.
-حساب كمية حركة الفوتون ومعرفة مؤشر تكرار انبعاث الضوء. استخدم العلاقة بين التردد الزاوي والتردد الخطي. يتم التعبير عنها كـ ω = 2πν، حيث ν هو تردد الإشعاع. وبما أنه، كما هو موضح في الخطوة السابقة، p = ω/2πc، يمكن التعبير عن الزخم من حيث النسبة: p = 2hπν/2πc = hν/c.
– يرجى ملاحظة أنه بما أن سرعة الضوء وثابت بلانك ثابتان، فإن زخم الفوتون يعتمد في الواقع فقط على تردده.
خصائص الفوتون
1- باعتبار أن الفوتونات هي جسيمات عديمة الكتلة، فإنها يمكن أن تنشأ أو تدمر عند انبعاث أو امتصاص الشعاع.
2- من الممكن أن يكون للفوتونات تفاعلات مع الإلكترونات والجسيمات الأخرى، ومن الأمثلة على ذلك تأثير كومبتون، حيث تصطدم جزيئات الضوء بالذرات، مما يسبب إطلاق الإلكترونات.
3- الفوتونات لها خواص جسيمية وموجية في نفس الوقت. ويتحرك بسرعة ثابتة في الفضاء الفارغ، تساوي c = 2.9979 x 10^8 m/s، وهو ما يعادل سرعة الضوء.
كاشف الفوتون
طور ألبرت أينشتاين تدريجيًا المفهوم الحديث للفوتون لشرح الملاحظات التجريبية التي لا تتوافق مع النموذج الموجي التقليدي للضوء. وقد أوضح نموذج الفوتون بشكل خاص اعتماد طاقة الضوء على تردده، وأوضح قدرة المادة والإشعاع على أن يكونا في حالة من التوازن الحراري. كما أوضح نموذج الفوتون الحديث الملاحظات الشاذة لخصائص إشعاع الجسم الأسود، والتي سعى العديد من علماء الفيزياء، وأبرزهم ماكس بلانك، إلى تفسيرها باستخدام نماذج شبه كلاسيكية تصف الضوء – مع معادلات ماكسويل وتكميم امتصاص الضوء والإشعاع الهيئات المادية. على الرغم من أن هذه النماذج شبه الكلاسيكية ساهمت في تطوير ميكانيكا الكم، إلا أن التجارب اللاحقة أثبتت صحة فرضية أينشتاين بأن الضوء في حد ذاته كمي وأن الفوتونات هي كم الضوء.