bluebird
28-10-2007, 01:02 PM
1-التبادل بين الكتلة والطاقة
تنص النظرية الذرية على أن نواة الذرة تتكون من عدد معين من البروتونات الموجبة يصاحبها عدد محدد من النيترونات المعتدلة ويزداد عدد البروتونات بازدياد الوزن الذري للمادة وتحوي نواة ذرة الهيدروجين وهو أخف العناصر على بروتون واحد في حين تحوي نواة ذرة اليورانيوم وهو أثقل العناصر الموجودة في الطبيعة على 92 بروتون.
كذلك فإن أبعاد النواة صغيرة جداً والبروتونات الداخلة في تركيبها تكون قريبة جداً من بعضها البعض ويفرض قانون كولون في التجاذب والتنافر الكهربائي نشوء قوى تنافر كهربائي هائلة بين البروتونات قد تسبب في انفلاق النواة وتناثر بروتوناتها ولكن شيئا من هذا القبيل لم يحدث ويرجع عدم حدوثه لوجود طاقة كبيرة تدعى طاقة الربط تربط أجزاء النواة بعضها ببعض وتمانع انفلاقها ويمكن قياس هذه الطاقة بالاعتماد على المفاهيم النسبية في التعادل بين الطاقة والمادة.
وفي عام 1932 قام العالمان كوكرفت وولطن Cockcroft & Walton بالتجربة التالية: قذفت نواة الليثيوم ببروتون سريع (نواة الهيدروجين) ونتج عن الاصطدام انشطار نواة الليثيوم إلى نواتي هليوم انطلقتا بسرعة كبيرة والتفاعل النووي المعبر عن الظاهرة هو
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
إلا أن مجموع كتل الطرف الثاني كما تحسب في الميكانيكا الكلاسيكي هو أصغر من مجموع كتل الطرف الأول ويخالف ما تقدم قانون حفظ الكتلة.
ولكن إذا أدخلنا في الحسبان الكتلة المتحركة للبروتون والكتلة المتحركة لنواتي الهليوم وحولنا الطاقة الناشئة إلى كتلة تحقق عندها قانون حفظ الكتلة.
وحققت هذه التجربة نبوءة إنشتاين في التعادل بين الطاقة والمادة وكانت فاتحة عهد جديد في إمكانية الاستفادة من المادة بتحويلها إلى طاقة.
وما القنبلة الذرية والقنبلة الهيدروجينية وما رافقهما من إمكانية الاستفادة من الطاقة النووية للأغراض السلمية والحربية إلا تحقيقاً للتعادل بين الطاقة والمادة.
2- تمدد الأزمنة
تنبأت النظرية النسبية عن تأخر الساعات المتحركة والتحقيق التجريبي لهذه الظاهرة شبه مستحيل إذ ينبغي أن تعطى الساعة المتحركة سرعة قريبة من سرعة الضوء لنتمكن من تسجيل فروقات زمنية محسوسة.
بقيت هذه الظاهرة دون أن تحقق حتى عام 1938 حين قام العالم إيفز بتجربة حققت ظاهرة تمدد الأزمنة وكان إيفز هذا من ألد أعداء النظرية النسبية الجديدة فأصبح من أكبر أنصارها .
ملأ أنبوباً زجاجياً بذرات غاز الهيدروجين المشع وسلط عليها مجالاً كهربائياً شديداً فاكتسبت الذرات سرعة كبيرة 2.000km/sأي ما يعادل 0.006 من سرعة الضوء ورغم صغر العامل بيتا(β) فقد سمحت التجربة بالوصول إلى نتائج مدهشة إذ تعتبر الذرة المشعة جهازاً فائق الدقة لتقدير الزمن فهي تشع ضوءاً ثابت التواتر وله طول موجة محدودة يمكن قياسها بالاستعانة بالمطياف.
قارن إيفز الضوء المنبعث من ذرات الهيدروجين الخاضعة لتأثير المجال الكهربائي بالضوء المنبعث عنها وهي ساكنة ودلت مقارنة الطيفين على أن الخطوط الطيفية الموافقة للذرات المتحركة تكون منسحبة نحو الأحمر أي أن طول الموجة الضوئية المنبعثة عن الذرة المشعة المتحركة أكبر من طول الموجة الضوئية المنبعثة عن الذرات الساكنة وطول الموجة يتناسب طرداً مع دور الاهتزاز أي مع الزمن اللازم للاهتزازة الكاملة أي أن الساعات المتحركة تعاني تأخرا بدلالة الساعات الساكنة.
وتحقق إيفز بالقياس من العلاقة :
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p> دور الاهتزاز في حالة الذرة المشعة الساكنة نسبياً
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>دور الاهتزاز في حالة الذرة متحركة بالسرعة<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p> سرعة الضوء
3- تحول الكتلة
بحث اينشتاين في شحنة الإلكترون وقال بثبات قيمتها في مختلف الجمل العطالية ولكنه قال بتحول كتلة الإلكترون مع سرعته.
وسبق للعالم تومسون أن قاس النسبة بين كتلة الإلكترون وشحنته بواسطة تجارب أجراها على الالكترونات المتدفقة في أنابيب التفريغ وبين أن هذه النسبة ثابتة.
ولكن العالم الفيزيائي(غي) أجرى عام 1935 قياسات دقيقة وبرهن تحول النسبة المذكورة مع سرعة الإلكترون أعطى غي الكترونات الأشعة المهبطية المنبعثة من أنبوب كروكس سرعة تقارب 278.000km/s فكانت نسبة الشحنة إلى الكتلة لا تساوي في مثل هذه الحالة سوى 70% من قيمتها في حالة الالكترونات البطيئة. وحققت بذلك علاقة تحول الكتلة:
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
ومن جهة أخرى (وبالاعتماد على علاقات التحويل):
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
وتحقق العالم بوخرر عام 1909 تجريبياً من علاقة تحول الكتلة وذلك أثناء دراسته لطبيعة الإشعاعات المنبعثة من الراديوم المشع.
وجد بوخرر أن الراديوم المشع يبعث بثلاثة أنواع من الجسيمات ألفا الموجبة وبيتا السالبة وغاما المعتدلة وعند تحديد خواص هذه الجسيمات تبين له أن جسيمات ألفا تمتلك كلها كتلاً متساوية تساوي كتلة نواة الهليوم في حين وجد عدم تساوي كتل جسيمات بيتا التي كانت كتلة بعضها قريبة من كتلة الإلكترون في حين كانت كتلة بعضها الآخر تفوق كتلة الإلكترون بعشرات المرات ولدى التمحيص في هذه الجسيمات وجد أن الكتل الكبيرة تعود للجسيمات السريعة.
فطبق على هذه الجسيمات العلاقة النسبية في تحول الكتلة وحصل منها على قيمة للكتلة الساكنة m0 تساوي كتلة جزيئات بيتا البطيئة التي تساوي بدورها الكتلة الساكنة للإلكترون.
تنص النظرية الذرية على أن نواة الذرة تتكون من عدد معين من البروتونات الموجبة يصاحبها عدد محدد من النيترونات المعتدلة ويزداد عدد البروتونات بازدياد الوزن الذري للمادة وتحوي نواة ذرة الهيدروجين وهو أخف العناصر على بروتون واحد في حين تحوي نواة ذرة اليورانيوم وهو أثقل العناصر الموجودة في الطبيعة على 92 بروتون.
كذلك فإن أبعاد النواة صغيرة جداً والبروتونات الداخلة في تركيبها تكون قريبة جداً من بعضها البعض ويفرض قانون كولون في التجاذب والتنافر الكهربائي نشوء قوى تنافر كهربائي هائلة بين البروتونات قد تسبب في انفلاق النواة وتناثر بروتوناتها ولكن شيئا من هذا القبيل لم يحدث ويرجع عدم حدوثه لوجود طاقة كبيرة تدعى طاقة الربط تربط أجزاء النواة بعضها ببعض وتمانع انفلاقها ويمكن قياس هذه الطاقة بالاعتماد على المفاهيم النسبية في التعادل بين الطاقة والمادة.
وفي عام 1932 قام العالمان كوكرفت وولطن Cockcroft & Walton بالتجربة التالية: قذفت نواة الليثيوم ببروتون سريع (نواة الهيدروجين) ونتج عن الاصطدام انشطار نواة الليثيوم إلى نواتي هليوم انطلقتا بسرعة كبيرة والتفاعل النووي المعبر عن الظاهرة هو
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
إلا أن مجموع كتل الطرف الثاني كما تحسب في الميكانيكا الكلاسيكي هو أصغر من مجموع كتل الطرف الأول ويخالف ما تقدم قانون حفظ الكتلة.
ولكن إذا أدخلنا في الحسبان الكتلة المتحركة للبروتون والكتلة المتحركة لنواتي الهليوم وحولنا الطاقة الناشئة إلى كتلة تحقق عندها قانون حفظ الكتلة.
وحققت هذه التجربة نبوءة إنشتاين في التعادل بين الطاقة والمادة وكانت فاتحة عهد جديد في إمكانية الاستفادة من المادة بتحويلها إلى طاقة.
وما القنبلة الذرية والقنبلة الهيدروجينية وما رافقهما من إمكانية الاستفادة من الطاقة النووية للأغراض السلمية والحربية إلا تحقيقاً للتعادل بين الطاقة والمادة.
2- تمدد الأزمنة
تنبأت النظرية النسبية عن تأخر الساعات المتحركة والتحقيق التجريبي لهذه الظاهرة شبه مستحيل إذ ينبغي أن تعطى الساعة المتحركة سرعة قريبة من سرعة الضوء لنتمكن من تسجيل فروقات زمنية محسوسة.
بقيت هذه الظاهرة دون أن تحقق حتى عام 1938 حين قام العالم إيفز بتجربة حققت ظاهرة تمدد الأزمنة وكان إيفز هذا من ألد أعداء النظرية النسبية الجديدة فأصبح من أكبر أنصارها .
ملأ أنبوباً زجاجياً بذرات غاز الهيدروجين المشع وسلط عليها مجالاً كهربائياً شديداً فاكتسبت الذرات سرعة كبيرة 2.000km/sأي ما يعادل 0.006 من سرعة الضوء ورغم صغر العامل بيتا(β) فقد سمحت التجربة بالوصول إلى نتائج مدهشة إذ تعتبر الذرة المشعة جهازاً فائق الدقة لتقدير الزمن فهي تشع ضوءاً ثابت التواتر وله طول موجة محدودة يمكن قياسها بالاستعانة بالمطياف.
قارن إيفز الضوء المنبعث من ذرات الهيدروجين الخاضعة لتأثير المجال الكهربائي بالضوء المنبعث عنها وهي ساكنة ودلت مقارنة الطيفين على أن الخطوط الطيفية الموافقة للذرات المتحركة تكون منسحبة نحو الأحمر أي أن طول الموجة الضوئية المنبعثة عن الذرة المشعة المتحركة أكبر من طول الموجة الضوئية المنبعثة عن الذرات الساكنة وطول الموجة يتناسب طرداً مع دور الاهتزاز أي مع الزمن اللازم للاهتزازة الكاملة أي أن الساعات المتحركة تعاني تأخرا بدلالة الساعات الساكنة.
وتحقق إيفز بالقياس من العلاقة :
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p> دور الاهتزاز في حالة الذرة المشعة الساكنة نسبياً
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>دور الاهتزاز في حالة الذرة متحركة بالسرعة<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p> سرعة الضوء
3- تحول الكتلة
بحث اينشتاين في شحنة الإلكترون وقال بثبات قيمتها في مختلف الجمل العطالية ولكنه قال بتحول كتلة الإلكترون مع سرعته.
وسبق للعالم تومسون أن قاس النسبة بين كتلة الإلكترون وشحنته بواسطة تجارب أجراها على الالكترونات المتدفقة في أنابيب التفريغ وبين أن هذه النسبة ثابتة.
ولكن العالم الفيزيائي(غي) أجرى عام 1935 قياسات دقيقة وبرهن تحول النسبة المذكورة مع سرعة الإلكترون أعطى غي الكترونات الأشعة المهبطية المنبعثة من أنبوب كروكس سرعة تقارب 278.000km/s فكانت نسبة الشحنة إلى الكتلة لا تساوي في مثل هذه الحالة سوى 70% من قيمتها في حالة الالكترونات البطيئة. وحققت بذلك علاقة تحول الكتلة:
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
ومن جهة أخرى (وبالاعتماد على علاقات التحويل):
<p><a href="register.php"><img border="0" src="images/nolink.gif"></a></p>
وتحقق العالم بوخرر عام 1909 تجريبياً من علاقة تحول الكتلة وذلك أثناء دراسته لطبيعة الإشعاعات المنبعثة من الراديوم المشع.
وجد بوخرر أن الراديوم المشع يبعث بثلاثة أنواع من الجسيمات ألفا الموجبة وبيتا السالبة وغاما المعتدلة وعند تحديد خواص هذه الجسيمات تبين له أن جسيمات ألفا تمتلك كلها كتلاً متساوية تساوي كتلة نواة الهليوم في حين وجد عدم تساوي كتل جسيمات بيتا التي كانت كتلة بعضها قريبة من كتلة الإلكترون في حين كانت كتلة بعضها الآخر تفوق كتلة الإلكترون بعشرات المرات ولدى التمحيص في هذه الجسيمات وجد أن الكتل الكبيرة تعود للجسيمات السريعة.
فطبق على هذه الجسيمات العلاقة النسبية في تحول الكتلة وحصل منها على قيمة للكتلة الساكنة m0 تساوي كتلة جزيئات بيتا البطيئة التي تساوي بدورها الكتلة الساكنة للإلكترون.