نضريات ماكسبلانك و ماكسويل – فيزياء

🌀 أولًا: ماكسويل والنظرية الموجية للضوء

من هو ماكسويل؟

جيمس كلارك ماكسويل (1831–1879) هو فيزيائي بريطاني، يُعد من أعظم علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر.

ماذا قدم ماكسويل؟

• قام بتوحيد الكهرباء والمغناطيسية في نظرية واحدة سُميت الكهرومغناطيسية.
• من خلال معادلاته، بيّن أن التغير في المجال الكهربائي يولد مجالًا مغناطيسيًا والعكس صحيح.
• استنتج أن هناك موجات كهربائية ومغناطيسية تسير في الفضاء بسرعة الضوء.

فكرته عن الضوء:

قال إن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية، تنتقل في الفضاء دون حاجة إلى وسط مادي (مثل الأثير الذي كان يُعتقد سابقًا).

أدلة على النظرية الموجية:

• التداخل: كما في تجربة يونغ.
• الانكسار: كما يحدث عندما يمر الضوء من الهواء إلى الزجاج.
• الحيود: انحناء الضوء حول الحواف. كل هذه سلوكيات موجية بحتة.

🔹 ثانيًا: بلانك والنظرية الدقائقية (الكمومية)

من هو بلانك؟

ماكس بلانك (1858–1947) عالم ألماني حاز على جائزة نوبل عام 1918. يُعتبر الأب المؤسس لميكانيكا الكم.

ماذا لاحظ بلانك؟

كان يدرس إشعاع الأجسام السوداء (مثل قطعة معدن ساخنة) وواجه مشكلة في تفسير توزيع الطاقة حسب الأطوال الموجية.

ماذا قال بلانك؟

• لا يمكن للضوء أن ينبعث بطاقة مستمرة.
• بل يخرج الضوء على شكل دفقات صغيرة جدًا من الطاقة اسمها الكم أو الكوانتم.
• كل كم له طاقة محددة:

$$E = h \cdot f$$

$E$: طاقة الكم
$h$: ثابت بلانك
$f$: تردد الإشعاع

ماذا تعني نظريته؟

أنه حتى الضوء (الذي نعرف أنه موجة) يمكن أن يتصرف مثل جسيمات صغيرة من الطاقة!

🔸 ثالثًا: أينشتاين وتفسير الظاهرة الكهروضوئية

من هو أينشتاين؟

ألبرت أينشتاين (1879–1955) عالم ألماني شهير، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921، ولكن ليس بسبب النظرية النسبية! بل بسبب تفسيره للظاهرة الكهروضوئية.

ما هي الظاهرة الكهروضوئية؟

عند تسليط ضوء على معدن معين، تبدأ إلكترونات بالانبعاث من سطحه. لكن:

• إذا كان تردد الضوء قليلًا، لا ينبعث شيء!
• وإذا زادت شدة الضوء دون زيادة تردده، أيضًا لا يحصل شيء!

ماذا قال أينشتاين؟

• الضوء يتكون من فوتونات (جسيمات صغيرة من الضوء).
• كل فوتون يحمل طاقة $E = h \cdot f$.
• إذا كانت طاقة الفوتون كافية لتحرير الإلكترون من سطح المعدن، يتم طرده.
• هذا يفسر لماذا التردد هو المهم، وليس الشدة.

✅ إذًا: أينشتاين دمج بين نظرية بلانك والملاحظات التجريبية، وأثبت أن الضوء له طبيعة مزدوجة: موجة + جسيم.

🧠 مقارنة بين النظريات الثلاث

💡 التطبيقات الحديثة المبنية على هذه النظريات: