ميكانيكا الكم هي نظرية في الفيزياء تستخدم لشرح سلوك وتفاعلات الجسيمات دون الذرية. وقد تم تطوير هذه النظرية لفهم ووصف الأحداث في العالم المجهري. تشتهر ميكانيكا الكم بتفسيرها الناجح للأحداث في العالم الصغير، ولها نطاق واسع من التطبيقات في الفيزياء الحديثة.
موضوعات أساسية حول ميكانيكا الكم:
ميكانيكا الموجة:
معادلة شرودنغر:
مبدأ عدم اليقين:
ازدواجية الموجة والجسيم:
الحالات الكمومية ومستويات الطاقة:
تأثير الأنفاق:
يلف:
الديناميكا الكهربائية الكمومية (QED) والكهرومغناطيسية الكمومية:
ميكانيكا الموجة هي فرع من ميكانيكا الكم وهي إطار رياضي يستخدم لوصف سلوك الجسيمات دون الذرية. تتعامل الميكانيكا الموجية مع الدوال الموجية للجسيمات، وتحديدًا من خلال معادلة شرودنغر. توفر هذه النظرية معلومات حول الموقع المحدد وزخم الجسيمات، بالإضافة إلى مستويات الطاقة الخاصة بها.
تعتبر ميكانيكا الموجات نظرية ناجحة جدًا لفهم وتفسير الأحداث في العالم المجهري. تصمم هذه النظرية سلوك الجسيمات دون الذرية رياضيًا وتشرح النتائج التجريبية المختلفة.
بعض الخصائص الأساسية للميكانيكا الموجية:
الدالة الموجية (Ψ): تعبر عن احتمالية وجود الجسيم في مكان معين أو في وقت معين.
معادلة شرودنجر : تصف كيفية تطور الدالة الموجية اعتمادًا على إحداثيات الزمان والمكان.
حالات الطاقة المحتملة: تصف مستويات الطاقة المحتملة والمواقع المحتملة للجسيم.
ازدواجية الموجة والجسيم: تكشف أن الجسيمات لها خواص جسيمية وموجية في نفس الوقت. تقول أن موجات المادة تتصرف كموجات وتتفاعل مثل الجسيمات.
مبدأ عدم اليقين: لا يمكن تحديد خاصية معينة لجسيم ما في وقت واحد (على سبيل المثال، موقعه وزخمه). وهذا يعني أن الطبيعة تحتوي على قدر كبير من عدم اليقين الأساسي بحيث لا يمكن لبعض القياسات أن تكون دقيقة.
نموذج بور الذري هو نموذج ذري اقترحه الفيزيائي الدنماركي نيلز بور في عام 1913. يحاول هذا النموذج التغلب على بعض القيود في نموذج رذرفورد السابق.
نجح النموذج في وصف بعض الخطوط الطيفية بدقة لذرة الهيدروجين، لكنه لم يكن قابلاً للتطبيق بشكل كامل على الذرات الأثقل. قدمت ميكانيكا الكم، التي تم تطويرها في السنوات اللاحقة، وصفًا أكثر دقة للسلوك الذري وتعتبر نسخة مطورة من نموذج بور. تبرز ميكانيكا الكم كنظرية تصف رياضيًا سلوك العالم دون الذري وتشرح النتائج التجريبية بنجاح كبير. تتضمن ميكانيكا الكم ازدواجية الموجة والجسيم للجسيمات ومبدأ عدم اليقين. من المستحيل قياس الموقع الدقيق وزخم الإلكترونات في نفس الوقت بدقة؛ وهذا ما يُعرف بمبدأ عدم اليقين.