اقترح بلانك أن الذرات تبعث إشعاعاً فقط عندما تتغير طاقة اهتزازها

إجابة سؤال: اقترح بلانك أن الذرات تبعث إشعاعاً فقط عندما تتغير طاقة اهتزازها صواب خطأ

• الجواب: صواب.

شرح الإجابة:

تتسم رؤية العالم الألماني ماكس بلانك بكونها حجر الزاوية لانطلاق ميكانيكا الكم، فقد جاء تصوره المذهل لحل معضلة لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية تفسيرها بشكل كامل، وهي طبيعة إشعاع الجسم الأسود. كان التحدي يكمن في فهم توزيع الطيف الكهرومغناطيسي الصادر عن جسم مثالي يمتص كل الإشعاع الساقط عليه ثم يعيد إصداره عند درجة حرارة معينة، حيث فشلت النظريات الكلاسيكية في التنبؤ بالسلوك المرصود خاصة عند الترددات العالية، وهو ما عرف لاحقاً بـ “كارثة الأشعة فوق البنفسجية”.

في عام 1900، قدم بلانك فرضية جذرية وغير مسبوقة تفترض أن الطاقة لا تُبعث أو تُمتص بشكل مستمر كما كانت تفترض الفيزياء التقليدية، بل على دفعات أو كميات محددة ومنفصلة أطلق عليها اسم “كمّات” (quanta).

اعتبر بلانك أن الجسيمات المهتزة – والتي تمثل ذرات أو جزيئات جدران تجويف الجسم الأسود – لا يمكنها أن تهتز بأي طاقة ممكنة، بل فقط بطاقات محددة ومكمّاة تتناسب طردياً مع تردد اهتزازها. تُعطى هذه العلاقة بالصيغة E=hν، حيث E هي طاقة الكمّ، ν هو التردد، وh هو ثابت بلانك، وهو ثابت طبيعي ذو أهمية قصوى في الفيزياء الحديثة.

إقرأ أيضا:لماذا يعاني شخص ما من الم في عضلات الساق بعد ان يركض مده طويله

بناءً على هذه الفرضية، فإن انبعاث الإشعاع من هذه الجسيمات المهتزة لا يحدث إلا عندما تنتقل من حالة اهتزازية ذات طاقة معينة إلى حالة اهتزازية أخرى ذات طاقة أقل، وهذا التغير في الطاقة المهتزة يؤدي إلى بعث كم الطاقة (الفوتون) الذي يمثل الإشعاع الصادر بتردد يتناسب مع فرق الطاقة بين الحالتين.

وبالمثل، يتم امتصاص الإشعاع عندما تنتقل الجسيمات من حالة طاقة أقل إلى حالة طاقة أعلى عبر امتصاص كمّ مناسب من الطاقة. هذا يعني أن عمليات الامتصاص والانبعاث مقيدة بفكرة أن الطاقة مكمّاة وأنها تتغير عبر قفزات بين مستويات الطاقة المسموح بها للتذبذبات.

هذا المفهوم الكمّي كان بمثابة شرارة إطلاق النظرية الكمية التي غيرت فهمنا للكون على المستوى الذري ودون الذري بشكل جذري ومهد الطريق لتطورات علمية وتقنية هائلة، بما في ذلك فهم طبيعة الضوء وتفاعله مع المادة وتطوير الليزر والإلكترونيات الحديثة. لذلك، فإن مقترح بلانك الأساسي كان يتمحور حول أن انبعاث الإشعاع مرتبط مباشرة بالتغيرات في طاقة اهتزاز (أو تذبذب) المكونات الذرية أو الجزيئية، وليس مجرد اهتزازها المستمر.

إقرأ أيضا:صورة لجزء من سطح الأرض يتم التقاطها بواسطة الطائرات أو المناطيد المزودة بآلات