نظريات ومعلومات لا بد منها لفهم الليزر

نموذج بور والنظرية الذرية

ملخص لتصور بور عن الذره

الإلكترون في ألذره يدور في مدار دائري حول نواه ولا بد من وجود قوه جذب بين الإلكترون والنواة وهو جذب كولوم

في اشاره إلى عدد المدارات يستطيع الإلكترون أن يتحرك فقط في مدار يكون فيه الزخم الزاوي مساوي لعدد مضاعف لثابت بلانك مقسوما على ضعف النسبة الثابتة ويدعى الزخم هذا بالزخم الزاوي المداري

رغم إن الحركة للإلكترون حركه معجلة بانتظام إلا انه لا يخضع لنظريه ماكس ويل . أي انه لا يشع طاقه

تشع الطاقة من قبل الإلكترون الدائر إذا انتقل من مدار إلى أخر

ولحساب التردد المنبعث أثناء الانتقال .لنفرض إن الإلكترون كان يدور في مدار طاقته الكلية س وانتقل إلى مدار يتحرك به بطاقة كليه اصغر ولتكن ص
فان تردد الإشعاع المنبعث يكون

التردد= س- ص / ثابت بلانك










مع العلم إن اصغر قيمه لطاقه الإلكترون تكون وهو في المدار الأول وتكبر قيمت الطاقة كلما ابتعد إلى مدار ابعد عن النواة وتكون اكبر قيمه لها عندما تتحرر عن النواة



الصوره الاخيره تعود لعام 1981 حيث التقطت اول صور للذره

رابط الصور

http://www.hazemsakeek.com/Physics_L...miclecture.htm

بارك الله فيك ووفقك لما تريدة

الاخ ابو يافا
الاخ احمد

اشكركم على الاهتمام......
الف شكر..

مستويات الطاقة

قبل البدء في الحديث عن مستويات الطاقة لا بد من أن نعرج قليلا على نضريه بور الثانية وقد قمنا بالحديث عن الأولى في مشاركة سابقه

يمكن تلخيص نضريه بور الثانية بالنقاط الاتيه
1- الحالة الارضيه هي التي يكون فيها الإلكترون اقل طاقه ممكنه أي انه في المدار الأول وتدعى بالحالة الطيفية
2- في حاله الضخ المشار إليها في ألمشاركه تحصل ألذره على طاقه نتيجة تصادمها بالإلكترون أو ايون أو ذره أخرى فينتقل الإلكترون إلى حاله طاقتها اكبر وتدعى مثل هذه الحالة بالحالة المحرضة أو المهيجة
3- هذا الإلكترون لا بد أن يعود إلى ألحاله الطبيعية في سلسله من الانتقالات حتى يصل إلى ألحاله الطبيعية وفي كل من هذه الانتقالات تبعث طاقة كهرومغناطيسية بعدد موجي معين


مستويات الطاقة
إن للفرضيات أعلاه أهمية كبيرة في استنباط أطياف الفيزياء الذرية .ولا بد من معرفة وحدة الاكترون فولت :- وتعرف على إنها مقدار الطاقة التي يكتسبه الاكترون عند حركته عبر فرق جهد كهربائي مقداره فولت واحد وقد طغت هذه الوحدة على وحد الجول في علم الفيزياء الذرية و النووية
والعلاقة بينهما هي

واحد إلكترون فولت= شحنه الإلكترون * واحد فولت

واحد إلكترون فولت= 1.6 * 10 ^-19 جول

ويمكننا حساب طاقه الإلكترون في أي مدار حسب العلاقة التالية
طاقه الإلكترون = -13.6/ن^2
فتكون طاقه الإلكترون في المدار الأول= - 13.6/1= - 13.6
وتكون طاقه الإلكترون في المدار الثاني= -13.6/2^2
وتكون طاقه الإلكترون في المدار الثاني= -3.39
وهكذا يمكن حساب طاقه الإلكترون في أي مدار كان

الانبعاث والامتصاص والتأهيل لمستويات الطاقة

في الحالة الطبيعية لأي ذرة يكون الإلكترون في مستوى الطاقة الأرضي أي أن الإلكترون لا يفقد ولا يمتص طاقة عند دورانه في تلك المدارات وان الإلكترون يكون في مستوى التهيج إذا امتص مقدار معين من الطاقة بإحدى طرق الضخ كارتفاع درجه الحرارة فنثير بذالك الالكترونات و الذرات على التصادم المتكرر أو إسقاط أشعاع كهرومغناطيسي

وعادة ما تحدث عملي ضخ بطرق انتقائية ومقننة أي إن عمليه التحريض تكون بخطوات أي إننا ننقل الإلكترون في الذرة من مستوى الطاقة الأرضي إلى مستوى أعلى ثم يحرض من ذالك المستوى إلى مستوى أعلى منه

لنفرض إن إلكترون في ذره الهدروجين مثلا امتص طاقة مقدارها 18.6 إلكترون فولت نتيجة لقذفه بإشعاع كهرومغناطيسي فماذا سيحدث لذالك الإلكترون. إن تلك الطاقة هي اكبر من الطاقة الازمة لتحرير الإلكترون من مداراته والتي تتطلب طاقة مقدارها 13.6 إلكترون فولت وبامتصاص الإلكترون لتلك الطاقة يصبح طليقا غير مقيد بجاذبيه النواة ومعه طاقة حركية مقدارها 5 إلكترون فولت

أما إذا اكتسب الإلكترون طاقة اقل من 13.6الكترون فولت ولكنها اكبر من الطاقة الكافية لرفعه إلى مستوى إحدى المدارات ولتكن طاقة مقدارها 11 إلكترون فولت عند ذالك سوف يمتص الإلكترون طاقة مقدارها10.21 إلكترون فولت وهي الطاقة ألازمه لنقله من المدار الأول إلى الثاني ويبقى لديه طاقه مقدارها 0.79 تبعث على شكل خط طيفي أما إذا قذف بطاقة مقدارها12.09 فنه سوف ينتقل من المدار الأول إلى الثالث بدو انبعاث طيفي

إن ألذره الفاقدة للإلكترون تدعى بالذرة المتاينه وان الإلكترون المتحرر من النواة سرعان ما يفقد جزء من طاقته ليعود إلى ألذره المتاينه التي تحرر منها أو إلى ذره متا ينه أخرى تحرر منها إلكترون أخر لتعود ألذره المتاينه إلى حالتا ألطبيعيه المتعادلة

الانبعاث التلقائي
.......................
..........................

عندما تنتقل الالكترونات إلى مستويات طاقه أعلى من المستوى الأرضي فان ألذره تكون في حاله تهيج فتره من الزمن ثم تهبط تلقائيا وبدون أي مؤثر خارجي إلى حالتها الطبيعية وتكون هذه الانتقالات عشوائية ويصطحبها انبعاث طيف ألذره

وان ألذره المتهيجة في مستوى المدار الثاني تبقى فتره زمنيه تختلف عن الفترة في المدار الثالث أو الرابع لنفس المادة كما تختلف تلك الأزمان باختلاف الذرات التي تتكون منها المادة

متوسط زمن العمر للمستوى
.......................................:- وهو متوسط الزمن الذي تبقى فيه ألذره في مستوى متهيج
ويتراوح متوسط العمر لمستويات الطاقة ما بين 10^6 ثانيه و 10^9 ثانيه

احتماليه الانبعاث التلقائي
.................................:- هو مقلوب لعدد متوسط زمن العمر للمستوى وهو يعادل متوسط عدد الانتقالات التلقائية من المستوى المتهيج في وحده الزمن أي خلال ثانيه واحده

الكثافة العددية
........................:- وهي عدد الذرات الموجودة في وحده الحجم

تأهيل المستوى
.....................:- هي عدد الذرات الموجودة لوحده الحجم للكثافة العددية

إذا يكون
المعدل الزمني للانبعاث التلقائي = احتماليه الانبعاث التلقائي * تأهيل المستوى

إن جميع مصادر الضوء التقليدية تعتمد على القانون أعلاه

خصائص الضوء المنبعث من الانتقال التلقائي

1 – الانبعاث يكون في جميع الاتجاهات
2 – الضوء المنبعث يكون متعدد الألوان نتيجة الانتقالات المتعددة للالكترونات في الذرات
3 – غير متشاكه أي إن الطور الذي تحدثه ذره يختلف عن طور ذره أخرى وهذا الاختلاف يبقى حتى لو استخدمنا التحريض الانتقائي وحصلنا على لون واحد

هناك خطاء مطبعي في تعريف تاهيل المستوى


تاهيل المستوى:- هي عدد الذرات المتهيجه في وحده الحجم للكثافه العدديه

الانبعاث المحفز

يتم عن طريق تحفيز الذرة وهي في المستوى المتهيج لكي تنتقل إلى مستوى أوطأ ويتم ذالك عند تشعيع الذرة بفوتون له طاقة مساوية إلى فرق الطاقة بين مستويين مما يؤدي إلى انبعاث فوتون له نفس التردد وبنفس الطور للفوتون المحفز واحتماليه هذا الانبعاث تعتمد على معامل B للانشتاين الذي يعتمد على المستويين الذين يحدث يهما الانتقال كما يعتمد على شده الإشعاع الكهرومغناطيسي المحفز

احتماليه الانبعاث المحفز =معامل B * كثافة الإشعاع الساقط
ويكون
المعدل الزمني للانبعاث المحفز = احتماليه الانبعاث المحفز * تأهيل المستوى

المعدل الزمني للانبعاث المحفز= معامل B * كثافة الإشعاع الساقط * تأهيل المستوى

صفات الضوء الصادر عن الانبعاث المحفز

1- اتجاه موجه الإشعاع الساقط يكون بنفس اتجاه الموجه المنبعثة
2- إن الطيف الناتج يكون ترتده مساوي لتردد الإشعاع الساقط المحفز فهو إذن أحادي ألون
3- يكون الطيف الناتج متشاكة أي انه بطور واحد ويكون بنفس طور الموجة الساقطة

الله يبارك فيكم على هذا الموقع. والله فيه فائدة كبييييييييييييييييييييييييرة الى طلاب هذا الاختصاص والمهتمين به في كافة الاختصاصات الهندسية والطبية والصناعية ....الخ. ان شاء الله اقدر اقدم المساعدة

و فقكم الله أخى أبو براء