الإلكترون له صفات موجية:
في عام 1924، اقترح الفيزيائي الفرنسي لويس دي بروغلي فرضية ثورية تنص على أن الجسيمات المادية، مثل الإلكترونات، يمكن أن تظهر خصائص موجية، تمامًا كما يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تظهر خصائص جسيمية.
الفرضية الأساسية لدي بروغلي:
- تنص فرضية دي بروغلي على أن أي جسيم متحرك له طول موجي مرتبط بكمية حركته.
- العلاقة بين الطول الموجي (λ) وكمية الحركة (p) تعطى بالمعادلة التالية: λ = h/p، حيث h هو ثابت بلانك.
- كيف تثبت التجارب أن الإلكترون له صفات موجية؟
تجربة دافيسون-جيرمر:
- في عام 1927، أجرى العالمان الأمريكيان كلينتون دافيسون وليستر جيرمر تجربة أسقطا فيها حزمة من الإلكترونات على بلورة من النيكل.
- وجدوا أن الإلكترونات انحرفت عن مسارها وتكونت أنماط تداخل، وهي ظاهرة مميزة للموجات.
- أثبتت هذه التجربة أن الإلكترونات تتصرف كموجات، وأن الطول الموجي للإلكترونات يتوافق مع تنبؤات دي بروغلي.
تجربة الشق المزدوج للإلكترونات:
- في تجربة الشق المزدوج، يتم تمرير حزمة من الإلكترونات عبر شقين متوازيين.
- إذا كانت الإلكترونات تتصرف كجسيمات، فسيتم تشكيل نمطين من التراكم على الشاشة الخلفية.
- ومع ذلك، أظهرت التجارب أن الإلكترونات تشكل نمط تداخل، وهو نمط من الخطوط المضيئة والمظلمة، مما يشير إلى أن الإلكترونات تتصرف كموجات وتتداخل مع بعضها البعض.
النتائج المترتبة على فرضية دي بروغلي:
- أدت فرضية دي بروغلي إلى تطوير مفهوم ازدواجية الموجة والجسيم، الذي ينص على أن الجسيمات المادية يمكن أن تظهر خصائص موجية وجسيمية.
- ساعدت فرضية دي بروغلي على تطوير ميكانيكا الكم، وهي نظرية تصف سلوك الجسيمات على المستوى الذري ودون الذري.
- تطبيقات عملية: يستخدم المجهر الإلكتروني الخصائص الموجية للإلكترونات لتصوير الأشياء بدقة عالية.
خلاصة:
باختصار، أثبتت التجارب أن الإلكترونات تتصرف كموجات، وأن فرضية دي بروغلي توفر تفسيرًا دقيقًا لهذه الظاهرة.
التسميات
الكترونات