دورة الفيزياء لمدرسي الثانوية من 6 الى 10 /6/ 1422 هـ 25-29/8/2001 د. ن ثابت قسم الفيزياء، جامعة الملك فهد للبترول و المعادن E-mail: natabet@kfupm.edu.sa Tel. 3 860 2443/4105

د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و المعادن ، 1421هـ الفيزياء الحديثة مبدأ الأزدواجية ونشأة النظرية الكمية طاقة الألكترونات فى الذرات الأشعة السينية أ شعة الليزر د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و المعادن ، 1421هـ

مبدأ الأزدواجية ونشأة النظرية الكمية الجزء الأول مبدأ الأزدواجية ونشأة النظرية الكمية

تنبيه لا بد منه 1. الفيزياء الحديثة لا ترتكز على المعلوم بالتجربة اليومية 2. أي نظرية تبقى صالحة ما دامت قادرة على تفسير الملاحظات التجريبية               Il

د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و المعادن ، 1421 جدل حول طبيعة الضوء تجربتان و جوابان التداخل الضوئي التأثير الكهروضوئي د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و المعادن ، 1421

التداخل الضوئي http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/two-slit2.html

تفسير التداخل الضوئي م=م1+م2 شاشة l 2 l م1- م2 = ن 1 3 ف1 l م2 2 ف2 1 l م1- م2 = ن شاشة 3 l/2 + l م1- م2 = ن

(Hertz التأثير الكهروضوئي (هرتز ضوء ساقط قطعة معدنية الكترونات منبعثة

التأثير الكهروضوئي (التجربة) ضوء ساقط قطعة معدنية قطعة معدنية فراغ الكترونات متجهة الىالقطب الموجب بطارية د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و المعادن ، 1421

خواص التأثير الكهروضوئي تيار خواص التأثير الكهروضوئي شدة الضوء 1 الجهد الموقف للتيار شدة الضوء 2 الجهد -Vs د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

خواص التأثير الكهروضوئي أمثلة الجهد الموقف خواص التأثير الكهروضوئي Cu: fc=1.13 1015Hz lc=0.264mm (UV), معدن 3 معدن 2 Pt: fc=1.53 1015Hz lc= 0.195mm (UV) معدن 1 f3 f2 f1 ترد د ترد دا ت ا لعتبة د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

فرضية آينشتين طاقة الضوء مكماة الفوتون د  طا = هـ التردد ثابت بلانك طاقة الضوء مكماة د  طا = هـ التردد ثابت بلانك 6.626 x 10-34 J. s = هـ الفوتون

د  طا = هـ 1.24/ l(mm) = (eV) طا المجال المرئي أحمر بنفسجي د  طا = هـ Eph= h c/ l 1.24/ l(mm) = (eV) طا c = 299792458 m/s ~ 3x108 m/s h = 6.626 x 10-34 J. s, 1eV=1.6 10-19 J المجال المرئي أحمر بنفسجي 400 nm 760 nm 0. 40 mm < l < 0.76 mm 3.2 eV > طا > 1.6 eV 7.5 x1014 Hz > د > 3.9 x1014 Hz

تفسير التأثير الكهروضوئي طاقة الألكترون ضوء ساقط مستوى الفراغ f الكترونات منبعثة قطعة معدنية - معدن سطح المعدن Ee = Eph - f = hf - f د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421 eVs = Eph - f = hf - f أمثلة الجهد الموقف eVs = 0 , hfc = f Cu: f=4.7eV, fc=1.13 1015Hz lc=0.264mm (UV), معدن 3 معدن 2 معدن 1 Pt: f=6.35eV fc=1.53 1015Hz lc= 0.195mm (UV) f3 f2 f1 ترد د ترد دا ت ا لعتبة د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

والخلاصة : ما هي حقيقة الضوء ؟ أمواج ؟ أو نبضات طاقية ؟

مشكلة ”الهوية“ عند الفوتون هل أنا فوتون سيني أو مرئي أو راديوفوتون ؟ تبا ! و مالفأئدة ؟ وأنا لا أدري حقيقة هويتي. هل أنا جسيم أو موجة !

De Broglie فرضية دي بروجلي (1923) l = h / p السلوك الموجي للجسيمات المتحركة l = 6.62 10-33 A ، v = 10m/s سرعتها m = 10 غرا م رصاصة كتلتها مثال# 1 l = 0.12A, v = (2 e U/m)1/2 ، U= 10kV ألكترون متسارع تحت جهد مثال# 2 د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

من“ أو“ الأقصاء ألى ” واو المعية“

تجارب و تقنيات تكشف ”موجية“ الألكترون تجارب و تقنيات تكشف ”موجية“ الألكترون

التداخل الإلكتروني http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/two-slit2.html

الحيود الألكتروني في البلورات جهاز التقاط أشعة سينية أو ألكترونات شدة الأشعة الملتقطة q d q 2 d sin q= n l زاوية الحيود د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

المجهر الألكتروني النافذ

مستويات ذرية في بلورة فائقة الناقلية

(STM) المجهر النفقي الماسح http://www.iap.tuwien.ac.at/www/surface/STM_Gallery/stm_schematic.html

تفاعل الأبرة مع السطح

(STM) أبرة المجهر النفقي الماسح

(STM) المجهرا لنفقي الماسح

الطبيعة الموجية للأاكترونات في الجوامد 48 ذرة حديد فوق سطح نحاسي http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/stm.html

ذرات حديد فوق سطح نحاسي http://www.phys.uri.edu/~sps/STM/stm11.jpg

ثم أنشاناه خلقا آخر........… النظرة الكلية النظرة التجزيئية

النظرة من زاوية واحدة قد لا تكفي لكشف حقيقة الأشياء..... النظرة من زاوية واحدة قد لا تكفي لكشف حقيقة الأشياء..... د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

؟ هل يمكن تداخل الرصاص http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/two-slit2.html

الجزء الثاني Bohr (1913) نموذج بورللذرة

د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421 النموذج الكلا سيكي v - F + E = ½ m v2 - ke2/r طاقة الألكترون E= -ke2/2r د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

فشل النموذج الكلاسيكي E= -ke2/2r

كمية الحركة الزاوية مكماة = النموذج الكلا سيكي فرضية بور كمية الحركة الزاوية مكماة = v - F + n = 1, 2, 3,… K=1/4pe0 r n= n2 e0(h2/pme2) E = ½ m v2- ke2/r En= -me4/(8 e0 h2 n2 ) E= -ke2/2r

Bohr ر للذرة (1920) نموذج بو نواة مدارات الكترونية الكترون الطاقة المسافة عن النواة

تأويل فرضية بور كمية الحركة الزاوية = r l = h/mv n l = 2pr = م طول موجة دي بروجلي r l = h/mv محيط المدار الألكتروني n l = 2pr = م د. ن ثابت. جامعة الملك فهد للبترول و العادن ، 1421

فرضية بور (2) تأويل http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/debroglie.html

أضغط هنا لترى كيف يفنى الفوتون امتصاص الضوء فوتون - + أضغط هنا لترى كيف يفنى الفوتون Absorption http://www.lightlink.com/sergey/java/download.html http://www.lightlink.com/sergey/java/java/atomphoton/index.html

الطيف الخطي للهيدروجين -13.6 (1/ن12-1/ن22 = ( (eV) طا D 656nm 486 nm 434 nm                                          سلسلة بالمير ن 1 = 3, 4, 5, … ن2 = 2

طيف الهيدروجين 434 nm 486 nm 656 nm http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/balmer.html

طيف الأشعاع الذري Hg He Li Th Cd Sr Ba Ca H Na

(X-rays) الأشعة السينية الجزء الثالث (X-rays) الأشعة السينية

كيف تولد الأشعة السينية ؟ http://www.anu.edu.au/physics/courses/Physics2000/xray/making_xrays.html

المسارات الألكترونية في عينة الجرمانيوم E0 = 30 KeV تحت جهد

مصدر الأشعاع السيني شدة الأشعاع الأشعاع المميز الطيف المتصل                                    شدة الأشعاع الطيف المتصل (n mطول الموجة ( الطول الأدنى http://liley.physics.swin.oz.au/~dtl/sp407/projrad/node3.html

مصدر الأشعاع السيني (اللخطوط المميزة) الأشعاع المميز (الطيف الخطي) Al-Ka: 14186.6eV Mg- Ka: 1253.6 eV http://liley.physics.swin.oz.au/~dtl/sp407/projrad/node3.html

نفاذ الأشعة السينية              

نفاذ الأشعة السينية صورة يد برته رانتجن بالأشعة السينية، 1895 X-ray image of Bertha Roentgen's hand, 1895 http://www.uihealthcare.com/PatientsVisitors/MedMuseum/TrailOfLight/01DiscoveryOfXray.html

الجزء الرابع (L a s e r) أشعة الليزر Light ٍRadiation Amplification ٍEmission ٍStimulated

تضخيم الضوء ( أشعاع الليزر) تضخيم الضوء ( أشعاع الليزر)                                                      ضوء ساقط علىذرة محرضة ضوء مضخم و ذرة

أضغط هنا لترى كيف يولد الفوتون فوتونا آخر اشعاع الليزر ؟ يدخل فوتون يخرج فوتونان أضغط هنا لترى كيف يولد الفوتون فوتونا آخر Laser http://www.lightlink.com/sergey/java/java/laser/index.html http://www.lightlink.com/sergey/java/download.html

بلورات أكسيد الألمنيوم + شوائب معدنية رخيصة = مجوهرات باهضة الثمن ! بلورات أكسيد الألمنيوم + شوائب معدنية رخيصة = مجوهرات باهضة الثمن ! Fe2+ - Ti4+ Fe2+ - Fe3+ Cr3+ Fe3+ http://semsci.u-strasbg.fr/rubis.htm Photo: R.F. Symes et R.R. Harding, Pierres Précieuses, Gallimard (1991)

الياقوت يمتص ا الضوء الأصفر-الأخضر الياقوت يمتص ا الضوء الأصفر-الأخضر و البنفسجي و يشع الأحمر بنفسجي تفلور أحمر الأصفر-الأخضر http://semsci.u-strasbg.fr/rubis.htm Photo: R.F. Symes et R.R. Harding, Pierres Précieuses, Gallimard (1991)

بلورة ياقوت http://semsci.u-strasbg.fr/rubis.htm Photo: R.F. Symes et R.R. Harding, Pierres Précieuses, Gallimard (1991)

والسلام عليكم و رحمة الله وفق الله الجميع والسلام عليكم و رحمة الله