كم (فيزياء): الفرق بين النسختين

الكمال'''كم''' في الفيزياء (بالإنجليزية : quantum وجمعها quanta ) هو مصطلح فيزيائي يستخدم لوصف أصغر كمّية يمكن تقسيم بعض الصفات الطبيعية إليها، مثل [[الطاقة]] فهي تنتقل في هيئة كم ، أي وحدات صغيرة لا يوجد أصغر منها ، وكذلك اتجاه المجال المغناطيسي للإلكترون +1/2 أو -1/2 أو للبروتون ، أيضا +1/2 أو -1/2 . معنى ذلك أن للبروتون والإلكترون ، كل منهما يلف في حركة مغزلية أما في اتجاه عقرب الساعة أو بعكس اتجاه عقرب الساعة . يسمى هذين الاتجاهين أحيانا "أعلى" و "أسفل" .

أكتشفت "الظاهرة الكمومية" في عام 1900 على يد العالم الفيزيائي الألماني [[ماكس بلانك]] . واكتشفها عندما كان يقوم بدراسة الإشعاع الحراري [[جسم أسود|للجسم الأسود ]] . تبين له أن الجسم الأسود لا يمتص أو يصدر الأشعة الحرارية في جميع [[تردد|الترددات]] ، وإنما يمتصها ويصدرها بكميات معينة "كمومية" .

ووجد أن الطاقة تزداد بأعداد صحيحة : <math> h \nu </math> 1 ، <math> h \nu </math> 2 ، <math> h \nu </math> 3 ، ... وهكذا ، حيث h [[ثابت بلانك]] ووحدته [[جول]] . ثانية ، و <math> \nu </math> [[تردد|التردد]]. أي أنها تنتقل ب "كمات" معينة ، لا يوجد أصغر منها .

وفي عام 1905 اضطر [[ألبرت أينشتاين]] عند دراسته إثارة إلكترونات الذرة بواسطة أشعة ضوئية إلى استخدام تعبير "كم ضوئي" light quantum . إذ وجد أن الذرة تثار عند امتصاصها لضوء ذو [[تردد |ترددات]] معينة (انظر[[التأثير الكهروضوئي]]). ومنذ ذلك الحين أطلقت على تلك الكمات من الطاقة تسمية [[فوتون]].

إذا نظرنا إلى <math> h \nu </math> فهو شعاع ضوء تبلغ طاقته <math> h \nu </math> ويسمى [[فوتون]] . <ref group="Note">Although the 1967 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1918/planck-lecture.html Elsevier translation] of Planck's Nobel Lecture interprets Planck's ''Lichtquant'' as "photon", the more literal 1922 translation by Hans Thacher Clarke and Ludwik Silberstein [http://books.google.com/books?id=4UC4AAAAIAAJ ''The origin and development of the quantum theory''], The Clarendon Press, 1922 (here [http://www.readanybook.com/ebook/the-origin-and-development-of-the-quantum-theory-48217#downloadable]) uses "light-quantum". No evidence is known that Planck himself used the term "photon" by 1926 (see also [http://www.nobeliefs.com/photon.htm this note]).</ref>

كما اتضح أن الطبيعة تسلك في أحجامها الصغرية ، أحجام الذرة و [[الجزيئات]] و ما دون الذرة ، مسلكا غير الذي نعهده في الأحجام الكبيرة المعهودة ، فلا تزداد الطاقة مستمرا وإنما تزداد وتنقص بكمات صغيرة يتحكم فيها الثابت الطبيعي [[ثابت بلانك]] h. هذا كان الجديد العجيب الذي أوسع من معرفتنا عن تركيبة الكون وطبيعة الأشياء في النطاق الصغري .

وطور العلماء بمفهومهم الجديد طرق حساب خصائص الذرات والجزيئات ، وكان ابتكار [[ميكانيكا الكم ]] عام 1923 على يد العالم الألماني [[هايزنبرج]] الذي استطاع تفسير [[خطوط طيف الهيدروجين]] حسابيا ، وهو الشيئ الذي لم تستطعه [[الميكانيكا التقليدية ]] القديمة. ثم جاء العالم النمساوي [[شرودنجر]] وطور طريقة رياضية في التعامل مع تلك الأنظمة الصغرية ، حيث استعاض عن وصف الإلكترون بأنه جسيم نقطي ، ووضعه في هيئة [[دالة موجية]] في معادلته المعروفة ب[[معادلة شرودنغر]] ، واستطاع بواسطتها في عام 1924 الحصول على نفس النتائج التي حصل عليها هايزنبرج من قبل ، ولكن بطريقة أسهل . وأتاح تطوير معادلة شرودنجر تفسير سلوك أنظمة صغرية أخرى مثل [[ذرة]] [[الهيليوم ]] التي تتكون من إلكترونين في الغلاف الذري ، وكذلك تفسير بعض [[جزيء|الجزيئات]] حيث ترتبط عدة ذرات مع بعضهم البعض . وأصبحت ميكانيكا الكم هي الوسيلة الرياضية للتعامل مع الظواهر الطبيعة في الإطار الصغري ، كما طورت خلال الخمسينيات من القرن الماضي إلى [[كهروديناميكا كمية]] لتفسير أعمق للكهرومغناطيسية .

* [[فوتون|الفوتون]] كم [[موجة كهرومغناطيسية| للمجال الكهرومغناطيسي]].

* [[فونون| الفونون]] كم موجات اهتزازية للذرات في الأجسام الصلبة.

<ref>G. E. Uhlenbeck, S. Goudsmit: ''Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons''. In: ''Naturwissenschaften''. Bd. 13 Nr. 47, 1925, S. 953.</ref> (اكتشاف العزم المغزلي للإلكترون (اقرأ [[عزم مغزلي]] ).

حيث: <math>\hbar</math> [[ثابت بلانك |ثابت بلانك المخفض]].