بحث عن نظرية الشق المزدوج "شقي يونغ"

تتعدد التجارب الفيزيائية المثيرة وتبقى نظرية الشق المزدوج هي الأشهر، فقد أجراها الطبيب الإنجليزي المهتم بعلم الفيزياء "توماس يونغ"، ونسبةً لذلك أطلق عليها أيضاً اسم تجربة يونغ، لكن ماذا تتضمن هذه التجربة وما هي أبعادها وتفسيراتها العلمية، هذا ما سنتعرف عليه في مقال اليوم وسنطلع على الشرح المتكامل حول هذه النظرية ومعادلتها الشهيرة.

متابعة شيّقة نرجوها لكم..

نظرية الشق المزدوج

تجربة الشق المزدوج " Double Slit Experiment"، عبارة عن تجربة فيزيائية فريدة من نوعها تم إجراؤها عام 1802، وتعتبر واحدة من التجارب الأكثر تعقيداً في هذا المجال، ترتبط هذه التجربة بالميكانيك الكمومي، وتدل على أن مراقبة الجسيم الفيزيائي تؤثر على سلوكياته، 

شرح نظرية الشق المزدوج

على الرغم من تعقيد مبدأ هذه النظرية إلا أنها تطبيقياً بسيطة نوعاً ما، حيث يتم فيها إصدار شعاع ضوئي من منبع ضوئي وحيد الاتجاه، يتم تسليطه على حاجز مكون من شقين متجاورين، وتوضع شاشة إسقاط بعد الحاجز لتظهر بوضوح نهاية مسار الفوتونات الضوئية عند اصطدامها بالحاجز على هيئة نقاط بيضاء.

وعلى أرض الواقع قام العالم يونغ بعدة خطوات لتنفيذ هذه التجربة تضمنت:

1. إحضار لوح معدني وعمل شقين مقطوعين فيه.
2. اختيار مصدر ضوئي وحيد ووضعه أمام شق اللوح المعدني.
3. إرسال الضوء عبر الشقين كموجات ثابتة التردد.
4. إذا تم تمرير قطع صغيرة عبر الشق سترتد محدثة علامات على شاشة الاستقراء تأخذ شكل الشق.
5. أما عند تمرير الضوء وحيد الموجة عبر الشق ستنقسم الموجة الضوئية إلى موجتين تنتشران في الشقوق الأخرى وتعطي ضوء لامع.
6. إطلاق الإلكترونات على شقوق اللوح تسبب تكرار نمط التداخل مشابه الموجات الضوئية.
7. تجتمع الإلكترونات وتتحرك كجسيم واحد، ثم تتداخل مع نفسها كموجة واحدة محدثة نظرية الشق المزدوج الشهيرة.

وهذا يؤكد حقيقة الأمواج الضوئية التي وضعها نظرياً العالم الفيزيائي ألبرت آينشتاين لكن لم يتم إثباتها تطبيقياً إلا بعد هذه التجربة على يد العالم يونغ.

عناصر تجربة الشق المزدوج

تتضمن نظرية الشق المزدوج عدة عناصر لتتكامل ويتم إجراؤها بشكل صحيح للوصول إلى الغايات الفيزيائية المرجوة منها، وتشمل هذه العناصر:

• منبع ضوئي وحيد الطيف (مثل شعاع الليزر).
• حاجز مكون من شقين متجاورين.
• شاشة استقراء للفوتونات الضوئية القابلة للاصطدام.

تفسير تجربة الشق المزدوج

تم اعتماد هذه التجربة مع تضارب الآراء العلمية حول طبيعة الضوء وآلية انتقاله، فقد اعتقد البعض أنه يسير من خلال الأثير، وقال آخرون أنه ينتقل عن طريق الهواء أو الماء، ولذلك تم التوجه لمثل هذه التجارب لمعرفة الحقيقة المجهولة.

وقد قام العالم توماس يونغ مكتشف نظرية الشق المزدوج بتوثيق تجربته عندما رفع تقرير يتضمن نتائج التجربة وشرحها التفصيلي المبسط الذي يوضح ماهية الأمواج الضوئية للجمعية الملكية العلمية في لندن عام 1803، وتم اعتمادها رسمياً وأصبحت واحدة من التجارب الفيزيائية المعتمدة حتى يومنا هذا.

معادلة يونج

هناك معادلتين تتعلقان بتجربة الشق المزدوج، كل منهما ذات دلالات وتوجهات مختلفة عن الأخرى كما يلي:

• المعادلة الأولى:

تتعلق بطول الموجة الضوئية، وتطبق عند تداخل الضوء من مصدرين نقطيين، يتم فيه استخدام شعاع ضوئي بطول موجي واحد، وتكون المعادلة بالشكل:

λ= y X d/ (m X l)

وتعرف دلالات الرموز السابقة بالشكل التالي:

                        λ: الطول الموجي للضوء.

                        Y: المسافة من الطرف المركزي.

                        d: مسافة فاصل الشق ضمن الحاجز.

                        m: القيمة المطلوبة المجهولة، تدل على أحد النقاط المضيئة.

                        l: المسافة الفاصلة بين الشق وشاشة الاستقراء.

• المعادلة الثانية:

تقاس فيها الزاوية وليس مسافة الأبعاد، وغالباً ما تستخدم في حالات الضوء أبيض اللون، حيث ينشطر شعاعه الضوئي ويعطي ألوان متعددة تعرف باسم "ألوان الطيف"، يرمز لهذه المعادلة التي تقيس الزاوية الواقعة بين الحافة المركزية والطرف المحدد بما يلي:

λ= d.sinƟ/m

وفي الختام، كانت هذه أبرز المعلومات حول نظرية الشق المزدوج وعناصرها ومفهومها الشامل، حيث عملنا جاهدين على توضيح هذا المصطلح بشكل مبسط وسلس، آملين أن تكونوا قد استمتعتم معنا، ودمتم بخير..

مع تحيات فريق معلومة..