نظرية كمية الضوء.. هل كان أينشتاين وراء اختراع الليزر؟

2022-11-16 07:38:09 أخبار اليوم/ متابعات

  

تمر الذكرى الـ 114 على إعلان عالم الفيزياء ألبرت أينشتاين عن نظرية كمية الضوء وهي النظرية التي ساعدت على تطوير تكنولوجيا الليزر، وقد كانت هذه النظرية الأساس لتطوير تكنولوجيا الليزر، فحتى ذلك الوقت لم يكن أحد يتعامل مع الضوء باعتباره مادة يمكن قياسها كمياً والتعامل معها على هذا الأساس.

   

واقترح العالم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين في سنة 1905 نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي، يتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، وتسمّى هذا النوع من الجسيمات الآن الفوتونات.

   

وفي نموذج أينشتاين فإن شعاع الضوء هو المسار الذي يسلكه الفوتون، فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير في خط مستقيم، فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. 

   

وأفضل إجابة أن الضوء لا هذا ولا ذاك، ويتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كما لو أنه جسيمات، وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهي أقصى سرعة ممكنة لأي شيء، ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة، والحقيقة التي تنص على أن الضوء في الفراغ يملك سرعة واحدة وهي واحدة من أسس النظرية النسبية لأينشتاين.

   

طرح آينشتاين فكرة ثورية في وقته، إذ اقترح أن الضوء يتكون من حزم صغيرة جدًا من الطاقة تُسمّى الفوتونات، وأضاف أن هذه الفوتونات تمتلك خاصيتين: خاصية الجُسيم وخاصية الموجة. فضلًا عن ذلك، اجتهد هذا العبقري في مراقبة سلوك الإلكترونات وهي تنبعث من المعادن بعد تعريضها لضربات كهربائية كبيرة، مثل البرق، ومن هنا توسّع في مفهوم التأثير الكهروضوئي.

   

على الرغم من أن آينشتاين لم يبتكر الليزر إلا أن أطروحاته ونظرياته قادت إلى وضع اللبنات الأولى لتطويره، وكان السباق إلى إيضاح أن الانبعاث المستحث للشعاع يمكن أن يحدث.

   

واستخدم رياضيات الفوتون في فحص حالة تتجمع فيها الذرات الخاصة بالطاقة الفائضة بصورة كاملة وقادرة على إطلاق فوتون في زمن واتجاه عشوائيين، ورأى آينشتاين أن الفوتون الضال إذا مر بذرات يمكن تحريضها عن طريق وجودها لتطلق فوتونات في مرحلة مبكرة، والفوتونات المنطلقة تتخذ الاتجاه ذاته وتتوفر فيها ترددات متطابقة كما الفوتون الأصلي.

   

وفي خطوة لاحقة وبينما تتحرك زحمة الفوتونات المتطابقة لتمر خلال الذرات المتبقية فإن المزيد من الفوتونات ستغادر ذراتها مبكرا للانضمام إلى العرض الجانبي للذرات.

 

الأكثر قراءة

المقالات

تحقيقات

dailog-img
كيف تحوّلت مؤسسات صنعاء إلى “فقَّاسة صراع” الأجنحة داخل جماعة الحوثي؟ (تحقيق حصري)

حوّل خلاف موالين لجناحين (متشددين) متعارضين داخل جماعة الحوثي المسلحة “جلسة مقيّل” خاصة- بالعاصمة اليمنية صنعاء خلال عيد الأضحى المبارك- إلى توتر كاد يوصل إلى “اقتتال” في “مجلس” مليء بالأسلحة والقنابل ا مشاهدة المزيد

حوارات

dailog-img
وزير الدفاع يتحدث عن الحرب العسكرية ضد ميليشيا الحوثي ويكشف سر سقوط جبهة نهم والجوف ومحاولة اغتياله في تعز ولقائه بطارق صالح وتخادم الحوثيين والقاعدة وداعش

كشف وزير الدفاع الفريق ركن محسن محمد الداعري، ملف سقوط جبهتي نهم والجوف، بقبضة ميليشيا الحوثي، للمرة الأولى منذ تعيينه في منصبه. وأشاد الداعري، في حوار مع صحيفة "عكاظ" بالدعم بالدور المحوري والرئيسي الذي لعبته السعودية مشاهدة المزيد