[رشوان محمود]

لعبة " الاعداد الكمية "
تبسيط : رشوان محمود

اهلا بكم ..
هناك مواضيع تحبط الطالب وهناك كلمات مثل " ميكانيكا الكم " و " الاعداد الكمية" والسبب الرئيسي هو عدم الفهم الجيد , والتعامل بجفاء مع المادة العلمية . والعكس تماما صحيح , فلو فهم الطالب المادة العلمية جيدا سوف يكون عاشقا لها وسيكون مبدع فيها .
من اهم المواضيع التي يجب ان يفهمها الطالب هو " أعداد الكم " , وستكون مهمتي الان في شرحها وتبسيطها قدر الامكان .
والبداية سوف ترتكز علي فهم " مستويات الطاقة " , و " انحلال او تفسخ مستويات الطاقة "
مستويات الطاقة :
بامكان ان تكسب جسم ما قيمة للطاقة ولا حرج في ان يكتسب الجسم اي قيمة للطاقة كبيرة , ولكن مهلا .. فان ذلك لن قد لا يحدث في ميكانيكا الكم التي تتعامل مع جسيمات ذرية و دون ذرية مثل الالكترون .
فلو وجد الكترون في جهد مثل جهد كولوم فانه لن يكتسب اي قيمة للطاقة الا بحساب فلو فرضنا ان طاقة هذا الالكترون كانت E1 وانت الان تريد ان تكسبه طاقة ولكنه لن يكتسب الا قيم محددة فقط فمثلا تصل طاقته الي E2 واذا اكتسب طاقة اخري ستكون طاقته E3 ولكن بشرط ان تكون الطاقة المكتسبة تساوي الفرق بين E2 و E3 فاذا كانت هذهة الطاقة المكتسبة اقل من ذلك فلن واكبر من القيمة E2 فلن يكتسبها الالكترون وسيظل طاقته E2 .............
اذن خلاصة الامر ان الالكترون يمكن ان يأخذ طاقات محددة نشير اليها : E1 و E2 و E3 و E4 و ...... الخ .
الالكترون يتحرك بسرعه حول النواة .. و حركته السريعه جدا تجعلنا نتأمل و نعتقد في انه يكون غلاف حول النواه ( انظر علي سبيل المثال حركة مروحه معلقه في سقف منزلك .. سوف تجد ان ها تتحرك و تكون مساحه دائريه ) بالمثل الالكترون يدور حول النواه و يكون غلاف ( غلاف كروي ) .
و هناك الكترون اخر يكون غلاف اخر ابعد حول النواه .
و كل غلاف من الاغلفه يسمي مستوي طاقة
و كل مستوي طاقة له طاقة معينه تساوي طاقة الالكترون .
و لكن كم عدد مستويات الطاقة حول نواة الذرة ؟
الاجابة بسيطه : توجد عدد من مستويات الطاقة لا نهائي فأنا لا اجد مانع باني اعمل اثارة للالكترون و اجعله ينتقل الي المستوي رقم 100
لكن الحقيقه ان اكبر الذرات المعروفه الكتروناتها تدور في اول سبع مستويات اما المستويات الباقيه و البعيده فهي فارغه .
العدد الكمي الرئيسي :
سوف نشير الي كل مستوي طاقة برقم n يسمي العدد الكمي الرئيسي total q.n
بالتالي فان مستويات الطاقة الرئيسية هي : E1 , E2 , E3 , ........ , En
انحلال او تفسخ المستويات :
ربما يكون لدينا الكترونين في نفس مستوي الطاقة الرئيسي , ولكن لهما طاقتين مختلفتين , فما تفسير ذلك ؟
الاجابة :
الالكترون الواحد الموجود في مستوي معين من مستويات الطاقة الرئيسية له كمية حركة زاوية , ومن الممكن ان يأخذ الالكترون قيم محددة لكمية الحركة الزاوية , بالتالي فان طاقة الالكترون في المستوي الرئيسي سوف تختلف فيما بينها حسب قيمة كمية التحرك الزاوية المسموح بها للالكترون .
اذن الالكترون يمتلك قيم محددة لكمية التحرك الزاوية , وكل قيمة سوف تنتج قيمة مختلفة لطاقة الالكترون , وهذا معناه ان المستوي الرئيسي حدث له " تفسخ " أو " انحلا " أو " انقسام "
العدد الكمي المداري Orbital q.n :
كمية التحرك الزاوية ( L ) المسموح بها للالكترون في المستوي n تتحدد من

L = 0 , 1 , 2 , 3 , ........n-1

فمثلا الكترون في المستوي الرئيسي n = 1 سوف يكون له قيمة وحيدة لكمية الحركة الزاوية و هي : L =0 والكترون في المستوي الثاني سوف يكون له قيم كمية التحرك الزاوية المسموح بها هي :

L = 0 ,1

وهنا نقول ان المستوي الرئسي n = 2 قد انقسم الي مستويين فرعيين , والمستوي الرئيسي n =3 سوف ينقسم الي ثلاث مستويات فرعية بالتالي ممكن ان يدور الاكترون في احد هذه المستويات الفرعية الثلاثة L= 0, 1 , 2 وتسمي هذه الارقام بالاعداد الكمية المدارية ( Orbital q.n ) .
اذن عرفنا ان الالكترون له عدد كمي رئيسي n وعدد كم مداري L .

العدد الكمي المغناطيسي magnetic quantum number :
كل مستوي فرعي L سوف ينقسم الي مستويات فرعية اخري نشير اليها M .
والقاعدة هي :

عدد المستويات =1 + 2L

مثال :
الكترون في المستوي الرئيسي n =4 سوف ينقسم الي 4 مستويات فرعية هي :

L = 0 , 1 , 2 , 3

فاذا كان الالكترون يدور في المستوي L= 2 فان ذلك المستوي سوف ينقسم الي خمس مستويات ( 1 + 2 × 2 ) هي :

M = -2 , -1 , 0 , 1 , 2

مثال اخر :
الكترون يدور في المستوي الفرعي L = 4 سوف ينقسم الي 9 مستويات فرعية اخري هي :

L = -4 , -3 , -2 , -1 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4

لذلك سوف نكتب القاعدة العامة لالكترون موجود في المستوي الفرعي L سوف ينقسم الي عدة مستويات فرعية اخري كل مستوي منهم له عدد كمي مغناطيسي M حيث :

M = -L , ........ , 0 , .......... , -L

ثأثير زيمان :
هناك مشكلة وهي ان المستوي الفرعي L = 0 لن ينقسم الي مستويات فرعية ( 1 + 2×0 = 1 ) , ولكن العالم زيمان وجد بالتجربة ان هذا المستوي الفرعي قد انقسم الي مستويين , اي ان :

2L + 1 = 2

أذن L = 1/2

ما معني الـ 1/2 ؟
الاجابة :
ان كان العدد الكمي المداري ناتج من لف الالكترون حول النواه , و كان العدد الكمي المداري L مساويا للصفر فلا تنسي انه يدور حول نفسه , و دورانه حول نفسه من شأنه ان يقسم المستوي الفرعي الي مستويين .

[اورانوس]

ان النتائج التي وصل لها مزالكم ليست سوى العاب رياضية

[اورانوس]

شكرا موضوعك مفيد ارجو ان توافقني ان مز الكم لعبة رياضية

[رشوان محمود]

مرحبا بك اورانس
لا اعلم ما هو مصطلح " مزالكم " , ولكن علي كل حال فان ميكانيكا الكم تعتمد بشكل بشع علي الرياضايات
ولكن كن حزر
ان لم يكن هناك فهم فيزيائي جيد فلن نستطيع ان نخطو خطوة واحدة في هذا المجال

تحياتي لك ,,,

[khaled1966]

هل لمكانيك الكم تطبيق مباشر في الفيزياء العلمية والحيات اليومية

[رشوان محمود]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة khaled1966 هل لمكانيك الكم تطبيق مباشر في الفيزياء العلمية والحيات اليومية

مرحبا خالد
هذا السؤال واسئلة اخري دائما اواجهها
ما فائدة الفيزياء ؟
ما فائدة ميكانيكا الكم ؟
ما التطبيقات العملية لميكانيكا الكم ؟

اولا يجب ان نعرف ان العلوم تكمل بعضها في منظومة متناغمة , فمثلا لولا الرياضيات ما كان هناك تقدم في علم الفيزياء , ولولا علم الفيزياء لما تقدمت الهندسة ولا التكنولوجيا ولا كان بامكاننا استخدام جهاز مثل الكمبيوتر ولا نتصل مع بعضنا من خلاله .
ميكانيكا الكم تستخدم في مجالات كثيرة عديدة مثل الالكترونيات , فعلي سبيل المثال اول جهاز كمبيوتر في خمسينيات القرن العشرين كانت امكانياته ضعيفة و كان حجمه كطابق كامل , وعندما ظهر الترانزستور والدوائر المتكاملة قل حجم الكمبيوتر , وبدأ العمل علي تصغير حجم الترانزستور نفسه وزيادة الكفائة فمثلا شريحة بحجم رأس دبوس 300 مليون ترانزستور ومازال الاتجاه في التصغير مستمر حتي نتجه به الي حجم الذرة نفسها , أي ان (0 , 1 ) تخزن علي شكل الكترون في احدي حالتين اما الكترون في حالة ارضية واخر مثار , واما الكترون يدور حول نفسه spin في اتجاه واخر يدور في عكس اتجاهه , ويسمي هذا العلم بالكمبيوتر الكمي Quantum Computer .
الا يعتر هذا تطبيق لعلم ميكانيكا الكم ؟ !!!

تحياتي لك

[Aratype]

أستاذ رشوان،

عدد الكم ؟ Quantum Number وفي الفرنسية Nomber quantique وفي الألمانية Quantenzahl. في جميع هذه اللغات يأتي Quantum بصيغة الصفة فلماذا يأتي في العربية بصيغة الاسم ؟ هل فهمنا معنى Quanum حقاً ؟

[رشوان محمود]

اهلا بك
لم افهم سؤالك " فلماذا يأتي في العربية بصيغة الاسم ؟ هل فهمنا معنى Quanum حقاً ؟ "

و في انتظار توضيحه

تحياتي لك ,,,

[Aratype]

الأستاذ رشوان،

سؤالي هو أنه لامعنى للتعبير "عدد الكم" بل يجب قول "العدد الكمومي"

الكم اسم والنسبة منه كمومي (لتمميزه عن كمِّي Quantitive) وقد أوردت الأمثلة باللغات الأوربية الثلاث لتوضيح ذلك...

وإذا لزم التوضيح أكثر سأدخل في المعنى الفيزيائي...

[المتفيزق]

هذا صحيح رشوان ... العالم يتجه إلى النانوية إن صح التعبير...وهناك ابحاث مستفيضة ومفتوحة الان عمايسمى الاسلاك الكمية والنقطية ... quantum dots & wires وانا شخصيا لي بحث قدمته في مؤتمر قبل فترة في هذا المجال... وهذه التقنية بالفعل سوف تجعل المعالجات تعتبر نانوية تماما ...