ميكانيكا الكم ميدانٌ من ميادين علم الفيزياء

ميكانيكا الكم ميدانٌ من ميادين علم الفيزياء، يصف تركيب الذرّة وحركة الجسيمات الذرية، ويوضح كذلك كيف تمتص الذرات الطاقة في شكل ضوء، وكيف تطلقها، ويوضح طبيعة الضوء.


تمضي ميكانيكا الكم إلى ما يتجاوز الحدود القصوى للفيزياء التقليدية، التي تقوم على أساس القوانين التي صاغها العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن.


وهي تُعد من المُنجَزَات العلمية الكبرى التي تحققت في القرن العشرين.

وبالإضافة إلى أهميتها النظرية، فقد ساهمت في تطوير أجهزة عملية مثل أجهزة الليزر والترانزستور، كما مكنت العلماء من تحقيق فهم أفضل للروابط والتفاعلات الكيميائية.

فهم ميكانيكا الكم: تتحرك في الذرة جسيماتٌ صغيرةٌ ذاتُ شحنة كهربائية سالبة. ويُطلق على هذه الجسيمات الإلكترونات وتتحرك في مدارات حول نواة ذات شحنة موجبة.

وتوضح ميكانيكا الكم أن الإلكترونات لا يمكنها التحرك إلا في مدارات بعينها، وكلّ مدار يدعى المدر المُكمَّى وله قيمة معينة من الطاقة.

وعندما يكون إلكترون ما في مدار محدد فإنه يوجد في مستوى بعينه من مستويات الطاقة، ولا يطلق الطاقة أو يمتصها. ويظل الإلكترون في هذه الحالة العادية، طالما أن ذرته على حالها، ولكن إذا ما أثرت قوى جارجية على هذه الذرة، فإن الإلكترون يمكن أن يتغير متنقلاً إلى مدار مكمّى آخر.


وعندما يقفز الإلكترون من مدار ذي طاقة أعلى إلى مدار ذي طاقة أقل، فإنه يطلق الطاقة على شكل ضوء، وهذا الضوء يُطلق في صورة حزمة صغيرة من الطاقة تدعى كوانتم أو فوتون.

وتساوي طاقة الفوتون هذه الفرق في الطاقة بين المدارين اللذين حدث القفز من أحدهما إلى الآخر. والإلكترون يمكنه كذلك أن يمتص فوتوناً، ويقفز من مدار ذي طاقة أدنى إلى مدار ذي طاقة أعلى. وبهذه الطريقة فإن ميكانيكا الكم توضح العملية التي من خلالها تُطلق الذرة فوتونات الضوء وتمتصها. كان العلماء في السابق يعتقدون أن الضوء موجةٌ تنبعث على شكل دفق متواصل،

ولكننا الآن نعرف أن للضوء خواصّ كل من الجسيمات (الفوتونات) والموجات. وللفوتون طاقة تتناسب مع تردد الموجات؛ أي مع عدد الذبذبات في الثانية. وتوضح ميكانيكا الكم إن الإلكترونات وغيرها من الجسيمات الذرية للمادة مرتبطة بالموجات كذلك.


وهذه الموجات التي تسمى موجات المادة لها أطوال موجبة محددة. والطول الموجي يتناسب في كل الأحوال مع تردد الموجات ومع كمية حركة الجسيمات.


وهذه الكمية تُحسب بضرب كتلة الجسيمات في سرعتها. وتقدم موجات المادة تفسيراً لترتيب الإلكترونات في مدارات منفصلة
ميكانيكا الكم ميدانٌ من ميادين علم الفيزياء