النظريات الذرية

شرح مفصل عن النظريات الذرية ضمن فصل الاطياف والليزر في مادة الفيزياء للصف السادس الإعدادي، مع التركيز على تطور النماذج الذرية وربطها بالظواهر الطيفية:

🧪 النظريات الذرية

تمثل النظرية الذرية الأساس العلمي لفهم تركيب المادة، وتكمن أهميتها في تفسير الطيف الذري الذي يشكل أحد المحاور الأساسية لفصل الطيف والليزر. إليك مراحل تطور النظريات الذرية:

🟡 أولاً: نظرية دالتون الذرية (1803)

• اقترح دالتون أن المادة مكوّنة من جسيمات صغيرة غير قابلة للتجزئة تُسمى الذرات.
• لكل عنصر نوع خاص من الذرات.
• الذرات لا تُخلق ولا تُفنى في التفاعلات الكيميائية.

❌ لم تفسر الطيف الذري أو الظواهر الكهرومغناطيسية.

🟠 ثانيًا: نموذج طومسون (1904) – نموذج البودينج

• اكتشف طومسون الإلكترون، واقترح أن الذرة كرة موجبة الشحنة تتوزع فيها الإلكترونات.
• يُشبه الذرة بـ”بودينج الزبيب”.

❌ هذا النموذج لم يفسر استقرار الذرة أو الخطوط الطيفية.

🔵 ثالثًا: نموذج رذرفورد (1911)

• أجرى تجربة رقائق الذهب واقترح أن:
  • معظم كتلة الذرة مركزة في نواة موجبة الشحنة.
  • الإلكترونات تدور حول النواة.

❌ لم يفسر استقرار الذرة (الإلكترون المشحون يجب أن يفقد طاقته ويهوي إلى النواة). ❌ لم يفسر الخطوط الطيفية.

🟣 رابعًا: نظرية بوهر الذرية (1913)

وُضعت خصيصًا لتفسير طيف ذرة الهيدروجين.

🔷 فروض بوهر:

1. تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات دائرية محددة دون أن تشع طاقة.
2. لكل مدار طاقة محددة، ويمثل مستوى طاقة.
3. لا ينتقل الإلكترون إلا إذا امتص أو فقد طاقة مساوية للفرق بين المستويين:

   $$\Delta E = E_2 – E_1 = h f$$حيث:

   • $h$: ثابت بلانك
   • $f$: تردد الإشعاع المنبعث أو الممتص

✅ نجاحات نظرية بوهر:

• فسّرت الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين.
• أدخلت مفهوم تكميم الطاقة.
• أعطت تفسيرًا للعلاقة بين الطيف والخطوط الطيفية (عند انتقال الإلكترون بين المستويات تظهر خطوط ضوئية).

🔴 خامسًا: النظرية الميكانيكية الموجية – نموذج شرودنغر (1926)

• وصفت الإلكترون كـموجة مادية، وليس كجسيم يدور فقط.
• قدم شرودنغر معادلة موجية تصف احتمال وجود الإلكترون في مكان ما.
• أدخل مفهوم السحابة الإلكترونية.

✅ أهم إنجازاتها:

• فسّرت بدقة بنية الذرات متعددة الإلكترونات.
• دعمت النموذج الذري الحديث.
• أفسحت المجال لفهم طيف الامتصاص والانبعاث بشكل أعمق.

🌈 العلاقة بين النظرية الذرية والطيف

• كل انتقال للإلكترون من مستوى أعلى إلى أدنى ينتج طيفًا خطيًا (انبعاث).
• كل انتقال من مستوى أدنى إلى أعلى عند امتصاص فوتون يسجل في طيف الامتصاص.
• كل عنصر له طيف خطي خاص به، يستخدم في تحليل المواد والكشف الطيفي.

💡 علاقة هذه النظريات بالليزر:

• مبدأ عمل الليزر يقوم على الانتقالات الإلكترونية داخل الذرة.
• تعتمد فكرة الانبعاث المحثوث للإشعاع على انتقال الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى أقل، مُطلقًا فوتونًا له نفس التردد والطور والاتجاه.

📌 الخلاصة: