Docstoc

أساسيات الفيزياء

Document Sample
أساسيات الفيزياء Powered By Docstoc
					                       ‫الترانزستور‬
 ‫تم ّنت مختبرات شركة بل للهاتف، في ميوري هيلز في نيو‬     ‫ك‬
‫جرزي بالواليات المتحدة، وبقيادة العالم وليم برادفورد شوكلي‬
‫(1919 ـ ) بمفاجأة دنيا اإللكترونات بصمام ثالثي االقطاب يعتمد‬
  ‫كليً على المواد الصلبة، كتب له أن يقضي مع الزمن على‬  ‫ا‬
            ‫سيطرة الصمامات اإللكترونية الخوائية.‬
                                       ‫ت‬
  ‫نتيجة لهذا العمل، تتمّع جميع اجزاء العالم اليوم بامكانية‬
 ‫استعمال اجهزة راديو تعمل بالبطارية، نقالة وصغيرة الحجم‬
                         ‫وقليلة الكلفة.‬
            ‫الغرض منه تقويم وتكبير التيار المتردد.‬


                          ‫تركيبه:‬
                       ‫يتركب من ثالث مناطق:‬
   ‫أ ـ الباعث وهو المنطقة التي القاعدة بحامالت الشحنة (ثقوب‬
                      ‫موجبة أو إلكترونات حرة. )‬
     ‫ب ـ القاعدة وهي المنطقة التي تقع بين الباعث والمجمع‬
                                                ‫ا‬
‫وسمكها صغير جدً بالنسبة لهما كما أن درجة تركيز الشوائب بها‬
                                              ‫ا‬        ‫ا‬
   ‫تقل كثيرً فيهما. ونظرً لرقتها ونقص شوائبها فإنها تمرر معظم‬
  ‫حامالت الشحنة التي تصلها من الباعث إلى المجمع، وبذلك ال‬
              ‫ال‬
             ‫يقل تيار المجمع عن تيار الباعث إال قلي ً.‬
   ‫ج ـ المجمع وهو المنطقة التي تجمع حامالت الشحنة القادمة‬
                              ‫من القاعدة.‬
                            ‫نوعا الترانزستور:‬
                         ‫أ ـ نوع (س. م. س. )‬
 ‫وفيه يكون الباعث والمجمع من شبه موصل سالب النوع وتكون‬
                 ‫القاعدمن شبه موصل موجب النوع.‬
                         ‫ب ـ نوع (م. س. م. )‬
 ‫وفيه يكون الباعث والمجمع من شبه موصل موجب النوع وتكون‬
               ‫القاعدة منم شبه موصل سالب النوع.‬
‫ا‬                               ‫ا‬
‫9ـ تصنع قاعدة الترانزستور رقيقة جدً ويوضع بها نسبة قليلة جدً‬
                                          ‫ر‬
      ‫من الشوائب حتى تم ّر معظم الشحنات من الباعث إلى‬
                                 ‫المجمع.‬
           ‫ا‬       ‫ال‬
    ‫01ـ يجب أن توصل القاعدة مع الباعث توصي ً أماميً ويوصل‬
                      ‫ا‬     ‫ال‬
   ‫المجمع مع الباعث توصي ً عكسيً حتى تمر الشحنات من‬
            ‫الباعث إلى القاعدة إلى المجمع‬

                      ‫أشباه الموصالت‬
  ‫1ـ تنقسم المواد من حيث قدرتها على توصيل التيار الكهربي‬
                         ‫إلى ثالثة أقسام:‬
      ‫1ـ مواد جيدة التوصيل: ـ مثل المعادن كالنحاس والفضة‬
                              ‫والرصاص.‬
  ‫(أ) يرجع جودة توصيلها للكهربية الحتوائها على إلكترونات حرة‬
                            ‫بأعداد وفيرة.‬
              ‫(ب) تزداد مقاومتها بارتفاع درجة الحرارة.‬
     ‫2ـ مواد عازلة مثل الزجاج والمطاط والبالستيك، ترجع عدم‬
        ‫توصيلها للكهرباء لعدم احتوائها على إلكترونات حرة.‬
         ‫3ـ أشباه الموصالت مثل الجرمانيوم والسيليكون.‬
 ‫أ ـ هي مواد ليست جيدة التوصيل للكهرباء كالموصالت وليست‬
   ‫ا‬                                                 ‫ا‬
   ‫عازلة تمامً كالعازالت ولكن قدرتها على التوصيل تحتل موقعً‬
                                  ‫ا‬
                          ‫متوسطً بينهما.‬
     ‫ب ـ ترتبط ذراتها بعضها ببعض في البلورة بروابط تساهمية.‬
‫ج ـ تقل مقاومتها بارتفاع درجة الحرارة حيث تكون الطاقة الحرارية‬
       ‫كافية لكسر بعض هذه الروابط وتحرير بعض اإللكترونات.‬
 ‫د ـ تعتمد في خواصها الكهربية على ما يضاف إليها من شوائب.‬


      ‫4ـ يمكن جعل بلورة الجرمانيوم موصلة للكهرباء‬
                           ‫بطريقتين:‬
                      ‫أ ـ رفع درجة الحرارة.‬
             ‫ب ـ إضافة شوائب إلى البللورة النقية.‬
                                        ‫ال‬
                     ‫أو ً: رفع درجة الحرارة:‬
‫أ ـ في درجات الحرارة المنخفضة تكون اإللكترونات شديدة اإلرتباط‬
‫بذرات الجرمانيوم ويصعب تحريرها لذا تكون البلورة رديئة التوصيل‬
                                ‫ا‬
      ‫للكهربية وتكون عازلة تمامً عند درجة الصفر المطلق.‬
‫ب ـ عند رفع درجة حرارة الجرمانيوم تصبح الطاقة الحرارية كافية‬
 ‫لكسر بعض الروابط فتحرر بعض اإللكترونات وتصبح البلورة موصلة‬
   ‫للكهربية، أي أن أشباه الموصالت تتميز بزيادة قدرتها على‬
             ‫التوصيل الكهربي إرتفاع درجة الحرارة.‬
                                                 ‫ا‬
             ‫ثانيً: إضافة شوائب إلى البللورة النقية:‬
‫تزداد درجة التوصيل الكهربي لذرات الجرمانيوم في البلورة بإضافة‬
                                               ‫ا‬
 ‫نسبة قليلة جدً من بعض الشوائب إليها .وهذه الشوائب على‬
‫نوعين مثل شائبة من عنصر خماسي التكافؤ مثل الزرنيخ وشائبة‬
             ‫من عنصر ثالثي التكافؤ مثل األلومنيوم.‬
‫5ـ يعتمد التوصيل الكهربي في الجرمانيوم النقي الساخن على‬
           ‫حركة كل من اإللكترونات والثقوب الموجبة.‬
‫6ـ نحصل على الجرمانيوم الموجب النوع باستخدام شائبة ثالثية‬
‫التكافؤ مثل األلومنيوم تسمى شائبة متقبلة، وتعمل على إحداث‬
‫ثقوب موجبة ويتم التوصيل الكهربي في البلورة نتيجة لحركة هذه‬
                          ‫الثقوب الموجبة.‬
    ‫7ـ نحصل على الجرمانيوم السالب النوع باستخدام شائبة‬
‫خماسية التكافؤ مثل الزرنيخ تسمى شائبة معطية، وتعمل على‬
  ‫تواجد إلكترونات حرة ويتم التوصيل الكهربي في البلورة نتيجة‬
                       ‫ر‬
                     ‫لحركة اإللكترونات الح ّة.‬
     ‫8ـ مقارنة بين الجرمانيوم السالب والجرمانيوم الموجب.‬

         ‫الجرمانيوم الموجب‬            ‫الجرمانيوم السالب‬
     ‫البلورة تحتوي على شائبة‬      ‫البلورة تحتوي على شائبة‬
     ‫من عنصر ثالثي التكافؤ مثل‬     ‫من عنصر خماسي التكافؤ‬
             ‫األلومنيوم‬                    ‫مثل الزرنيخ‬
     ‫تعمل شائبة األلومنيوم على‬     ‫تعمل شائبة الزرنيخ على‬
       ‫إحداث ثقوب موجبة في‬          ‫تواجد إلكترونات حرة في‬
          ‫التشابك البلوري‬              ‫التشابك البلوري‬
     ‫يعتمد التوصيل الكهربي فيه‬    ‫يعتمد التوصيل الكهربي فيه‬
        ‫على الثقوب الموجبة‬          ‫على اإللكترونات الحرة‬

 ‫9ـ تسمى شائبة الزرنيخ شائبة معطية ألنها تعمل على تواجد‬
 ‫اإللكترونات الحرة. وتسمى بلورة الجرمانيوم التي تحتوي على‬
 ‫شوائب من الزرنيخ بلورة من النوع السالب، وذلك ألن التوصيل‬
 ‫الكهري يتم فيها عن طريق اإللكترونات. وتكون البلورة من النوع‬
                                       ‫ا‬
  ‫السالب متعادلة كهربيً ألن الشحنات الموجبة لذرات الزرنيخ‬
    ‫تتعادل مع الشحنات السالبة لإللكترونات المتحررة منه.‬
 ‫01ـ تسمى شائبة األلومنيوم شائبة متقبلة ألنها تعمل على‬
   ‫إحداث ثقوب موجبة في التشابك البلوري. وتسمى بلورة‬
   ‫الجرمانيوم التي تحتوي على شوائب من األلومنيوم بلورة من‬
  ‫النوع الموجب وذلك ألن التوصيل الكهربي يتم فيها عن طريق‬
 ‫ا‬
 ‫الثقوب الموجبة. تكون البلورة من النوع الموجب متعادلة كهربيً‬
‫ألن الشحنات الموجبة للفجوات تساوي الشحنات السالبة لذرات‬
                 ‫المادة المتقبلة (األلومنيوم. )‬

                ‫أشهر التحويالت الفيزيائية‬
                        ‫أشهر الثوابت‬




         ‫االستفادة من النظائر المشعة في الحياة‬
  ‫ـ التخلص من الشحنات الكهربية التي تنشأ على سطوح‬
‫األجسام نتيجة لالحتكاك عند تصنيعها، كما في مصانع النسيج‬
                             ‫والورق.‬
 ‫2ـ تحديد سمك األجسام كما في مصانع الورق والبالستيك‬
                      ‫واألشرطة المعدنية.‬
                 ‫3ـ في الصناعات الكيميائية:‬
 ‫(أ) تساعد في إتمام عملية البلمرة التي يتكون فيها مركبات‬
                  ‫معقدة من مركبات بسيطة.‬
        ‫(ب) زيادة سرعة التفاعالت الكيميائية البطيئة.‬
                   ‫4ـ في الصناعات الغذائية:‬
  ‫(أ) تعقيم المواد الغذائية بعد تعليبها (وهي الطريقة الباردة‬
                              ‫للتعقيم. )‬
 ‫(ب) قتل األطوار المعدية لبعض الديدان التي توجد في أجسام‬
 ‫الحيوانات، مثل الطور المعدي للدودة الشريطية التي توجد في‬
                             ‫لحوم األبقار.‬
 ‫(ح) قتل الحشرات وأطوارها الموجودة في الحبوب والبذور قبل‬
                                ‫تخزينها.‬
                            ‫5ـ في الطب:‬
                     ‫(أ) عالج األورام السرطانية.‬
                       ‫(ب) عالج الغدة الدرقية.‬
‫(ح) الكشف عن مواضع األورام الخبيثة في الجسم ومناطق ضيق‬
                        ‫الشرايين في الجسم.‬
                 ‫(ء) تعقيم األدوات الطبية واألدوية.‬
               ‫(هـ) الكشف عن الكسور في العظام.‬
                           ‫6ـ قياس الزمن:‬
‫يستخدم الكربون المشع ك وفترة نصف عمره (1760 سنة) في‬
   ‫قياس الزمن لعدة آالف من السنين، كما يستخدم اليورانيوم‬
       ‫والثوريوم في قياس الزمن لعدة ماليين من السنين.‬
              ‫7ـ تتبع المواد المشعة داخل األجسام:‬
 ‫باستقبال اإلشعاعات الصادرة منها بواسطة بعض األجهزة مثل‬
 ‫عداد جيجر أو جهاز السنتلوميتر، وتستخدم هذه الحقيقة فيما‬
                                  ‫يأتي:‬
   ‫(أ )معرفة مواضع الكسور في األنابيب المدفونة تحت سطح‬
              ‫األرض والتي تقوم بتوصيل سائل أو غاز.‬
  ‫(ب) معرفة مواضع األورام الخبيثة في الجسم ومناطق ضيق‬
               ‫الشرايين ومواضع الكسور في العظام.‬
                     ‫(ح) في األبحاث البيولوجية.‬
 ‫كيفية التعرف إلى موضع كسر في أنبوبة تنقل البترول مدفونة‬
                          ‫تحت سطح األرض.‬
  ‫يضاف إلى البترول عند محطة اإلرسال كمية ضئيلة من عنصر‬
‫مشع ضعيف اإلشعاعات وفترة نصف عمره قصيرة، ثم نتتبع سير‬
 ‫المادة المشعة بأحد األجهزة مثل عداد جيجر. وعندما تتسرب‬
‫المادة المشعة من موضع الكسر يمكن استقبال األشعة الصادرة‬
                   ‫منها وتحديد الموضع وإصالحه.‬
                      ‫االندماج النووي‬
 ‫هو تفاعل يتم فيه اندماج نوى خفيفة لتكوين نوى أثقل ويحدث‬
                       ‫ا‬
    ‫نقص في الكتلة يتحول إلى طاقة طبقً لقانون آينشتين.‬
                         ‫الوقود االندماجي:‬
  ‫الوقود االندماجي هو نظائر الهيدروجين وهو الديوتيريوم (يد )‬
    ‫والتريتيوم (يد) ونظار الليثيوم (لث، لث) . ويحلظ أن الوقود‬
   ‫االندماجي يطلق عليه اسم الوقود الكوني ألنه موجود في‬
                             ‫النجوم.‬
                             ‫مصادره:‬
 ‫1ـ: الديوتيريوم (يد) يوجد في الماء الثقيل الذي يوجد في مياه‬
‫البحار والمحيطات تكفي إلمداد البشرية بالطاقة لعدة ماليين من‬
        ‫السنين. لذا فإن الديوتيريوم هو وقود المستقبل.‬
                  ‫ا‬
‫2ـ التريتيوم( يد) وهو نادر الوجود ويحضر صناعيً بقذف الديوتيريم‬
   ‫بالنيوترونات، وقذف البريليوم والليثيوم والبورون بالنيوترونات‬
                            ‫السريعة.‬
               ‫3ـ نظائر الليثيوم توجد في الطبيعة.‬
                 ‫الشروط الالزمة لالندماج النووي:‬
 ‫1ـ رفع درجة حرارة الذرات إلى ماليين الدرجات المئوية لتتحول‬
‫إلى حالة البالزما، وهي الحالة التي تظهر فيها النوى سابحة في‬
                      ‫وسط من اإللكترونات.‬
                                     ‫ا‬
 ‫2ـ استخدام ضغط كبير جدً يصل إلى مليارات الضغوط الجوية‬
  ‫لتتغلب النوى على قوة التنافر بينها فتقترب النوى بعضها من‬
   ‫بعض حتى يدخل كل منها في منطقة جذب اآلخر فيحدث‬
                          ‫االندماج النووي.‬

                      ‫االنشطار النووي‬
‫االنشطار النووي هو تفاعل يتم فيه انشطار نواة ثقيلة إلى نواتين‬
 ‫متقاربتين في الكتلة ويحدث نقص في الكتلة يتحول إلى طاقة‬
                                       ‫ا‬
                       ‫طبقً لقانون آينتشين.‬
        ‫الوقود االنشطاري هو اليورانيوم 035 والبلوتونيوم.‬


                           ‫مصادره:‬
                 ‫ا‬
‫1ـ اليورانيوم 035 ويوجد في الطبيعة مختلطً مع نظائره وأهمها‬
             ‫ا‬
            ‫اليورانيوم 235 بنسبة 041 :1 وزنً.‬
     ‫ا‬
  ‫2ـ البلوتونيوم وهو ال يوجد في الطبيعة ويحضر صناعيً في‬
           ‫المفاعالت النووية من اليورانيوم 235.‬


                     ‫التفاعل المتسلسل:‬
  ‫هو التفاعل الذي يتم في كتلة معينة من اليورانيوم (035) أو‬
   ‫البلوتونيوم عند قذفها بنيوترون فيشطر إحدى النوى ويخرج‬
   ‫نيوترونات أو ثالثة تشطر نوى أخرى فيزداد عدد النيوترونات‬
                 ‫ا‬
‫الناتجة وبالتالي عدد النوى المنشطرة تدريجيً حتى يتم شطر‬
          ‫كل نوى الكتلة المعينة وتنطلق طاقة هائلة.‬
  ‫شروط إتمام التفاعل المتسلسل في اليورانيوم:9 ـ أن يكون‬
                                  ‫ا‬     ‫ا‬
     ‫اليورانيوم 035 نقيً وخاليً من اليورانيوم 235 الذي يأسر‬
‫النيوترونات السريعة الناتجة من انشطار اليورانيوم 035 فال يتم‬
                      ‫التفاعل المتسلسل.‬
     ‫2ـ أن تكون كمية اليورانيوم ذات حجم ال يسمح بهروب‬
  ‫النيوترونات ويحتفظ بها داخل كتلة اليورانيوم ليستمر التفاعل‬
         ‫المتسلسل ويعرف هذا الحجم بالحجم الحرج.‬
                          ‫الحجم الحرج:‬
‫هو الحجم المناسب لكتلة معينة من مادة قابلة لالنشطار مثل‬
‫ا‬
‫(يو أو بلو) التي إذا بدأ بها تفاعل انشطاري فإنه يستمر تلقائيً‬
                   ‫في جميع نوى هذه الكتلة.‬




                         ‫البصريات‬
  ‫دراسة الضوء تسمى البصريات, ولها فرعان كبيران :البصريات‬
                 ‫الفيزيائية والبصريات الهندسية.‬
‫يدرس الفيزيائيون في البصريات الفيزيائية طبيعة الضوء والعمليات‬
  ‫الفيزيائية التي تتسبب في انطالقه من األجسام وانتقاله من‬
‫مكان إلى آخر. أما البصريات الهندسية فهي دراسة كيفية انتقال‬
‫الضوء وتأثير المواد المختلفة في اتجاه انتقاله. مثل هذه الدراسة‬
 ‫مهمة لفهم تطبيقات مثل العدسات والمرايا التي تستخدم في‬
              ‫المناظير الفلكية والمجاهر والنظارات.‬
‫وهناك فرع جديد في علم البصريات ظهر في نهاية السبعينات هو‬
  ‫البصريات الالخطية. فمع تطور أشعة الليزر أمكن الحصول على‬
 ‫أنواع منها ذات شدة عالية وذات ترابط عال بين فوتوناتها. وتحدث‬
       ‫ا‬
  ‫هذه األنواع عند سقوطها على األوساط الشفافة تغييرً في‬
     ‫الخصائص الضوئية لهذه األوساط، كمعامالت االنكسار،‬
 ‫واالمتصاص، واالستقطاب، ويطلق على الفرع الذي يتناول هذه‬
  ‫الخصائص الضوئية الحديثة البصريات الالخطية، وتسمى هذه‬
              ‫الخصائص الظواهر الضوئية الالخطية.‬
 ‫وأهم الظواهر الضوئية الالخطية هي: ثنائية االستقرار الضوئي،‬
‫وانعكاسية الفعل، واسترجاع صور األشياء في ماضيها باستخدام‬
                    ‫مرايا اقتران طور الموجات.‬

                         ‫البيتاترون‬
‫اإلستخدام: يستخدم البيتاترون في تعجيل اإللكترونات، أي جعل‬
 ‫ج‬                                          ‫ا‬
‫سرعتها كبيرة جدً باستخدام مجال مغناطيسي متردد، ثم تو ّه‬
 ‫بعد ذلك إلى هدف من البالتين لتوليد أشعة سينية ذات طاقة‬
              ‫عالية تستخدم في األبحاث النووية.‬
                          ‫نظرية عمله:‬
                                 ‫ي‬
   ‫تعتمد فكرة التعجيل على تغّر شدة المجال المغناطيسي‬
                               ‫ا‬
‫المتردد حيث تزداد شدته تدريجيً من صفر إلى نهاية عظمى في‬
‫الربع األول من ذبذبة التيار. وفي هذه األثناء تكتسب اإللكترونات‬
‫سرعة وطاقة متزايدة تصل إلى أقصاها في نهاية ربع الذبذبة. أي‬
  ‫في زمن قدره 9/145 من الثانية. وعندها توجه نحو سلك من‬
    ‫البالتين لتصطدم به فتتولد أشعة سينية ذات طاقة عالية‬
              ‫تستخدم في إحداث تفاعالت نووية.‬
          ‫الجهاز الذي يعجل اإللكترونات هو البيتاترون.‬
                        ‫تركيب الجهاز:‬
                   ‫يتركب كما في الشكل من:‬
 ‫1ـ أنبوبة زجاجية على شكل حلقة مفرغة من الهواء موضوعة‬
 ‫في مست ٍ أفقي بين قطبين متقابلين لمغناطيس كهربي قوي‬‫و‬
‫يعمل بتيار متردد تردده 17 هيرتز، أي أن اتجاه التيار وكذلك اتجاه‬
                               ‫ي‬
       ‫المجال المغناطيسي يتغّر كل 9/159 من الثانية.‬
   ‫2ـ يوجد بداخل األنبوبة فتيلة من التنجستن تعمل كمصدر‬
                                    ‫ا‬
  ‫لإللكترونات، كما يوجد أيضً بداخل األنبوبة سلك من البالتين‬
                                               ‫ج‬
‫يعمل كهدف تو ّه إليه اإللكترونات بعد تعجيلها فتصطدم به فتولد‬
                 ‫أشعة سينية ذات طاقة عالية.‬

           ‫التأثير البيولوجي لإلشعاعات النووية‬
                    ‫ـ سقوط الشعر واحتراق الجلد.‬
                 ‫2ـ وقف قدرة الخاليا على االنقسام.‬
                ‫3ـ تقليل مناعة الجسم ضد األمراض.‬
      ‫4ـ اإلصابة بالشيخوخة المبكرة وانخفاض فترة العمر.‬
                   ‫5ـ ضعف الوظائف الحيوية للخاليا.‬
              ‫6ـ حدوث اضطرابات في الجهاز العصبي.‬
 ‫7ـ إحداث طفرات وراثية، أي صفات وراثية جديدة في األبناء ال‬
                             ‫توجد في اآلباء.‬
   ‫8ـ اإلصابة بالسرطان عند التعرض لإلشعاعات فترة طويلة.‬
     ‫العوامل التي يتوقف عليها الخطر الناتج من اإلشعاعات:‬
            ‫1ـ حساسية العضو المسلط عليه اإلشعاع.‬
                          ‫2ـ قوة نفاذ اإلشعاع.‬
                  ‫3ـ فترة نصف عمر المادة المشعة.‬
       ‫4ـ قدرة الجسم على التخلص من المادة المشعة.‬
 ‫5ـ إذا ركزت الجرعة المشعة على عضو واحد أو انتشرت على‬
                              ‫جميع األعضاء.‬
               ‫6ـ التأثير البيولوجي النسبي لإلشعاع.‬
       ‫أعضاء الجسم األكثر حساسية لإلشعاعات النووية:‬
        ‫1ـ الخاليا المكونة للدم في الطحال ونخاع العظام.‬
                  ‫2ـ الغدد اللعابية والجهاز الهضمي.‬
             ‫3ـ النسيج المبطن للجلد وعدسة العين.‬
                           ‫4ـ الخاليا الجينية.‬
                     ‫الجرعات المشعة القاتلة هي:‬
           ‫ا‬
          ‫أ ـ 1119 رم إذا وصلت إلى الجسم تدريجيً.‬
        ‫ب ـ 114 رم إذا وصلت إلى الجسم مرة واحدة.‬
          ‫أقصى جرعة مشعة متراكمة = 0 (؟ ـ 29)‬
                  ‫حيث (؟) هي عمر اإلنسان.‬

                 ‫التراسل الضوئي‬
           ‫‪Optical Communication‬‬
  ‫لعل أول فكرة الستخدام الضوء لنقل المعلومات قبل تكنولوجيا‬
‫األلياف البصرية كان في إرسال ومضات ضوئية أطلق عليها شفرة‬
 ‫مورس . ‪ Morse‬وكان الكتشاف الليزر الفضل في إمكان التراسل‬
   ‫الضوئي خالل األلياف البصرية. ففي شبكة التليفونات العادية‬
 ‫تتحول الموجات الصوتية التي تدخل إلى الميكروفون إلى نبضات‬
   ‫كهربائية، وتنتقل هذه النبضات خالل األسالك النحاسية إلى‬
    ‫سماعة، حيث تتحول ثانية إلى موجات صوتية. أما في نظام‬
  ‫التراسل الضوئي فيتم تحويل الموجات الصوتية التي تصل إلى‬
    ‫ُ َف‬
  ‫ميكروفون التليفون إلى إشارات كهربية تنتقل من خالل مش ِّر‬
                                             ‫و‬
  ‫‪Encoder‬ـ أي مك ّن للشفرة ـ يحولها إلى نبضات كهربائية يتم‬
 ‫بها تشغيل جهاز ليزر النبضات فينتقل الضوء على هيئة سلسة‬
   ‫من النبضات الضوئية خالل األلياف البصرية. وعند نهاية الرحلة‬
                         ‫و‬
     ‫يلتقط كاشف الضوء هذه النبضات ويح ّلها ثانية إلى نبضات‬
    ‫كهربائية تغذى قارىء الشفرة ‪ Decoder‬الذي يترجمها إلى‬
                  ‫م ت‬
   ‫إشارات كهربائية ينتج عنها ذبذبات في ال ُس َقْبل يتولد عنها‬
     ‫موجات صوتية. وتتمتع األلياف البصرية بأفضلية أكيدة على‬
 ‫ِّب الضوء، في حين أنه يمكن‬    ‫األسالك النحاسية في أنها ال تسر‬
  ‫تسريب المعلومات من األسالك النحاسية، كما تتخلص األلياف‬
   ‫البصرية من التداخل بين الخطوط التليفونية، وبهذا توفر األمان‬
  ‫والحفاظ على سرية المعلومات وال تسمح بالتصنت. ويستخدم‬
 ‫في التراسل الضوئي ليزر ‪ Injection laser diode‬لكفاءته العالية‬
   ‫وصغر حجمه وقدرته على التحمل. وبتوفر المكونات المطلوبة‬
    ‫لنظم التراسل الضوئي أصبحت اآلن تستخدم في التراسل‬
   ‫بالصوت والصورة بين المباني والمركبات والوصالت بين أجهزة‬
‫الكمبيوتر ومراكزه وشبكات االتصاالت العامة لخدمة الجمهور. وفي‬
   ‫عام 0219 أعلنت المملكة المتحدة عن مشروع إقامة شبكة‬
                                 ‫ت‬
   ‫اتصاالت ضوئية لخدمة الجمهور ُغطى المنطقة الوسطى من‬
‫الجزيرة البريطانية، وتقدمت لتنفيذ المشروع الشركات المتخصصة‬
‫بعد أن وصلت الصناعة إلى توفير متطلبات نظام التراسل الضوئي‬
                                           ‫ا‬
        ‫طبقً لمواصفات قياسية لمكونات الشبكة.‬




                    ‫التفاعالت النووية‬


‫هي التفاعالت التي تتم عند قذف نوى ذرات العناصر بجسيمات‬
             ‫خاصة تعرف بالقذائف النووية.‬
                       ‫أهميتها:‬




 ‫1ـ التفاعالت النووية هي الوسيلة لتحرير الطاقة المخزنة في‬
                           ‫النواة.‬
             ‫2ـ الحصول على عناصر مشعة.‬
              ‫3ـ الحصول على قذائف نووية.‬
                  ‫أنواع التفاعالت النووية:‬




     ‫يمكن تقسيم التفاعالت النووية إلى قسمين:‬
               ‫أو ً: حسب نوع القذيفة:‬‫ال‬
            ‫1ـ تفاعالت البروتون المعجل.‬
            ‫2ـ تفاعالت الديترون المعجل.‬
                ‫3ـ تفاعالت دقيقة ألفا.‬
                 ‫4ـ تفاعالت النيوترون.‬
                 ‫5ـ تفاعالت الفوتونات.‬
             ‫6ـ تفاعالت األيونات الثقيلة.‬


             ‫ثاني ً: حسب نوع التحول الناتج:‬ ‫ا‬
                         ‫تفاعل األسر:‬
 ‫وفيه تؤسر القذيفة بواسطة نواة الهدف وتخرج طاقة القذيفة‬
                     ‫بصورة فوتونات جاما.‬
                   ‫تفاعل الجسيم جسيم:‬
‫وفيه تقذف نواة الهدف بقذيفة فيتبخر منها أحد الجسيمات مثل‬
               ‫بروتون أو نيوترون أو دقيقة ألفا.‬
                       ‫تفاعل انشطاري:‬
‫وفيه تنشطر نواة ثقيلة إلى نواتين متقاربتين في الكتلة ويحدث‬
‫نقص في الكتلة يتحول إلى طاقة كبيرة وخروج بعض النيوترونات‬
        ‫مثل تفاعل انشطار يو بواسطة نيوترونات بطيئة.‬
                       ‫تفاعل اندماجي:‬
 ‫وفيه تندمج نواتين خفيفتين في نواة واحدة ويحدث نقص في‬
                                   ‫ا‬
‫الكتلة يتحول إلى طاقة طبقً لقانون آينتشين، ومثال ذلك اندماج‬
              ‫نظائر الهيدروجين وتكوين الهيليوم.‬
                         ‫تفاعل تفتت:‬
              ‫ا‬
‫ويحدث عند استعمال قذائف ذات طاقة عالية جدً، وفيه تنقسم‬
   ‫النواة المركبة إلى عدة نوى صغيرة مختلفة عن بعضها في‬
                           ‫الكتلة.‬


                           ‫مالحظات:‬
   ‫1ـ النيوترون أحسن القذائف النووية ألحداث التفاعل النووي.‬
                               ‫ا‬
 ‫ألنه جسيم متعادل ال يعاني تنافرً مع النواة فيصل إليها بسهولة‬
                  ‫ويحدث التفاعل بأقل الطاقات.‬
    ‫2ـ الديترون أكفأ قذيفة نووية موجبة إلتمام التفاعل النووي.‬
  ‫ألن الديترون يتكون من بروتون ونيوترون يرتبطان برباط ضعيف .‬
‫فعند قذف الديترون على نواة الهدف يمكن أن ينفصل البروتون عن‬
   ‫النيوترون ويرتد بالتنافر بينما يصل النيوترون إلى النواة ويحدث‬
                         ‫التفاعل النووي.‬



                  ‫الجسيمات األولية‬
              ‫‪Elementary Particles‬‬
  ‫(الجسيمات األساسية :‪ (Fundamental Particles‬اسم جامع‬
  ‫للجسيمات تحت الذرية التي تتكون منها المادة. والجسيمات‬
   ‫األساسية بعضها مستقر )‪ (stable‬وهي الفوتون )‪(Photon‬‬
 ‫واإللكترون )‪ (Electron‬والنيوترينو )‪ (Neutrino‬والبروتون )‪(Proton‬‬
 ‫والنيوترون )‪ (Neutron‬المقيد داخل نواة الذرة، أما النيوترون الحر‬
  ‫خارج النواة فهو جسيم غير مستقر. وقد اكتشفت مجموعات‬
                                   ‫ا‬
    ‫أخرى من الجسيمات حديثً في األشعة الكونية ‪(Cosmic‬‬
  ‫)‪ ،Radiation‬كما تم اكتشاف بعضها أثناء تجارب الطاقة العالية‬
           ‫باستخدام معجالت الجسيمات عالية الطاقة.‬
                        ‫ا‬
 ‫ويمكن تصنيف الجسيمات األساسية وفقً ألسس مختلفة، مثل‬
   ‫نوع التفاعالت التي تسهم فيها هذه الجسيمات. فالهادرونات‬
‫[)‪(Hadrons‬أي الباريونات )‪ (Baryons‬والميزونات])‪ (Mosons‬تدخل‬
    ‫في التفاعالت القوية)‪ ،) Strong Interactions‬أما اللبتونات‬
      ‫)‪(Leptons‬فتدخل فقط في التفاعالت الضعيفة ‪(Weak‬‬
   ‫[)‪Interactions‬إال إذا كان اللبتون يحمل شحنة كهربائية فإنه‬
   ‫يدخل في التفاعالت الكهرومغنطيسية ‪) Electro-magnetic‬‬
     ‫.])‪Interations‬وتستقل الفوتونات كمجموعة منفردة بين‬
 ‫مجموعات الجسيمات األولية، ولقد اكتشفت في الستينات من‬
‫هذا القرن مجموعة من الجسيمات التي تعتبر جسيمات أولية، إذ‬
 ‫يعتقد أنها هي اللبنات األولية التي تتكون منها المادة، تلك هي‬
 ‫الكواركات. والفكرة األساسية هي أن جميع الهادرونات يمكن أن‬
  ‫تتكون من ثالثة كواركات (انظر: الكوارك) . ويتوقف متوسط عمر‬
‫الجسيم غير المستقر على ما إذا كان ينحل بتفاعل قوى (ويكون‬
  ‫متوسط العمر حوالي 19 ـ 32 ثانية) أو بتفاعل كهرمغنطيسي‬
‫(حوالي 19 ـ 79 ثانية) أو بتفاعل ضعيف (حوالي 19 ـ 6 ثانية إلى‬
  ‫19 ـ 19 ثانية) والوحدة التي تقدر بها كتلة الجسيم األساسي‬
                    ‫هي كتلة السكون لإللكترون.‬



                        ‫الدفع‬
                     ‫‪Propulsion‬‬
 ‫الدفع هو العلم الذي يختص بتوليد قوة يمكنها تحريك جسم ما.‬
                                          ‫ا‬
    ‫ويبنى الدفع مبدئيً على قانون نيوتن المثلث[قوانين نيوتن‬
‫للحركة]القائل بأن لكل فعل رد فعل مساويا له في المقدار ومضاد‬
   ‫له في االتجاه. ومثل محرك الطائرة يوضح ذلك، فبينما يقوم‬
‫المحرك. بزيادة كمية تحرك جزء من الهواء المحيط، وهو ما يصحبه‬
                                                       ‫ا‬
‫أحيانً كارتفاع في ضغطه، تتولد قوة دفع على الطائرة في االتجاه‬
                               ‫المضاد.‬
     ‫وتنقسم. أنظمة الدفع لمصدر الوسط الداسر (المسير) .‬
  ‫فالمركبات التي تسير في وسط ما كالهواء (الطائرات) أو الماء‬
                       ‫ا‬
  ‫(السفن والغواصات) عادة ما تستغل بعضً من ذلك الوسط في‬
 ‫توليد قوة الدفع بتغير كمية تحركه. أما المركبات التي تسبح في‬
‫الفضاء الخارجي كسفن الفضاء فليس لها إال أن تحمل معها زادها‬
  ‫من الوسط الداسر وهو ما يشكل في الوقت نفسه الوقود الذي‬
                       ‫يسمى بالوقود الداسر.‬
 ‫وتختلف مصادر الطاقة الالزمة للدفع فعادة ما تصدر من التفاعالت‬
‫الكيميائية التي تحدث أثناء احتراق خليط من وقود ومؤكسد مثلما‬
 ‫يحدث في أنظمة الدفع الكيميائية. وأكثر أنواع ذلك الوقود شيوعً‬
 ‫ا‬
 ‫هو الذي ينتمي إلى سائله الهيدروكربرنات كالبنزين والكيروسين‬
‫والمازوت. وتعتمد بعض أنظمة الدفع الكيميائية على األوكسيجين‬
‫المتوفر في الهواء الجوي ـ أنظمة متنفسة الهواء ـ كما في معظم‬
      ‫محركات الطائرات، بينما تحمل أخرى مخزونها من المواد‬
     ‫المؤكسدة ـ أنظمة غير متنقسة الهواء ـ كما في المحركات‬
      ‫الصاروخية. وفي أحيان قليلة تؤالف بعض المحركات بين‬
                              ‫ا‬
          ‫الطريقتين فتستغل ولو جزئيً األكسيجين الجوى.‬
   ‫وتعتبر الطاقة النووية من مصادر الطاقة غير الشائعة في أنظمة‬
‫الدفع، حيث يستعمل مائع في تبريد مفاعل نووى ممتص للحرارة‬
   ‫الناتجة عن عمليات االنشطار النووى. ويمكن استغالل ارتفاع‬
  ‫طاقة هذا المائع مباشرة كوسط داسر أو غير مباشرة في إدارة‬
      ‫تربين يدور بدورة الوحدة الدافعة النووية في حين لم تزل‬
              ‫التطبيقات الطيرانية في مراحل التطوير.‬
   ‫ولعل النوع الثالث لمصادر الطاقة وهو الكهربائية هو أبعدها عن‬
 ‫التطبيق في مجاالت الدفع التقليدية[الدفع األيونى، الدفع االكترو‬
 ‫ماجنتيك، الدفع المغنا هيدروديناميكى]بيد أنه ذو قيمة في آفاق‬
                        ‫التنقل بين الكواكب.!‬
   ‫ويهتم علم الدفع بتلبية الطلب على قوة الدفع (دفع) للجسم‬
 ‫المتحرك .ويتباين ذلك الطلب بحسب طبيعة الحركة. حيث تحتاج‬
‫تلك الحركة إلى التغلب على مقاومة الوسط المحيط وكذلك على‬
   ‫القصور الذاتي للجسم وزيادة طاقة وضعه. ويختلف الطلب على‬
   ‫قوة الدفع بتباين ظروف األداء ما بين سرعات وارتفاعات وكذلك‬
 ‫بحسب معدالت التغير فيهما. وبازدياد هذه التباينات فإن محركات‬
                                       ‫ا‬      ‫ا‬
    ‫الدفع تواجه تحديً قاسيً لتلبية تلك المتطلبات مع االحتفاظ‬
             ‫بمعدالت كفاءة مرتفعة في الوقت نفسه.‬
     ‫وتقاس كفاءة المحركات عادة بمعدالت استهالكها للوقود،‬
 ‫فبالنسبة للمحركات التي تستعمل الهواء الجوى أو الماء المحيط‬
   ‫بها كوسط داسر فإن كفاءة استهالك الوقود تقاس باالستهالك‬
    ‫النوعي للوقود، أما المحركات الصاروخية التي تحمل الوسط‬
    ‫الداسر معها فإن الكفاءة المرادفة هي الدفع النوعي. غير أن‬
  ‫كفاءة استهالك الوقود ليست هي العامل األوحد للحكم على‬
   ‫مدى مالءمة محرك ما الداء المهمة المناطة به فيشمل ذلك‬
 ‫عوامل أخرى كالوزن، الحجم، الثمن، تكاليف الصيانة وغيرها...‬
   ‫ويشمل نظام الدفع األجزاء الخاصة بتوليد قوة الدفع، وهي‬
  ‫المكون الرئيسي للمحرك، باإلضافة إلى أجزاء وأنظمة فرعية‬
  ‫تعمل على خدمتها، كنظام التحكم ـ نظام تغذية الوقود ـ نظام‬
 ‫التزييت ـ نظام التبريد ـ نظام البدء،... ويتناول الدفع أداء وتصميم‬
                  ‫وتشغيل وصيانة هذه األنظمة.‬




                    ‫الديناميكا الحرارية‬
                  ‫‪Thermodynamics‬‬
  ‫الديناميكا الحرارية فرع يهتم بدراسة التغيرات في الطاقة التي‬
‫تصاحب العمليات الكيميائية والفيزيائية, وتتعلق الديناميكا الحرارية‬
  ‫ببحث كيفية إنتاج الحرارة وانتقالها من موقع إلى آخر وتأثيرها‬
 ‫على المادة وكيفية تخزينها. ويمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى‬
  ‫أنواع أخرى من الطاقة وبالعكس. فعند احتراق الفحم الحجري‬
  ‫على سبيل المثال, يتحول جزء من الطاقة الكيميائية التي تربط‬
         ‫ا‬
    ‫بين جزيئاته إلى حرارة. وتشمل الدينامية الحرارية أيضً علم‬
         ‫ا‬
     ‫التقريس الذي يدرس المواد عند درجات منخفضة جدً من‬
 ‫الحرارة. ومبادئ الدينامية الحرارية ضرورية لفهم كل أنواع اآلالت‬
  ‫الحرارية, التي تشمل آالت الديزل والبنزين والبخار كما تشمل‬
                         ‫آالت أجهزة التبريد.‬
  ‫وتمكننا الديناميكا الحرارية من أن نتوقع إمكانية حدوث التفاعل‬
                                                   ‫ا‬
‫الكيميائي تلقائيً تحت ظروف معينة، وبذلك فإنه يمكننا توفير كثير‬
   ‫من الجهد والوقت والمال ببعض حسابات الديناميكا الحرارية.‬
   ‫كذلك يمكن باستخدام قوانين الديناميكا الحرارية تعيين مدى‬
    ‫تلقائية التفاعل من خالل تعيين موضع االتزان وحساب ثابت‬
   ‫اإلتزان. وتتلخص الديناميكا الحرارية في قوانين ثالثة تسمى‬
 ‫القانون األول، والثاني، والثالث للديناميكا الحرارية. القانون األول‬
   ‫هو قانون بقاء الطاقة، حيث ينص على أن الطاقة ال تفنى وال‬
     ‫ال‬
 ‫تستحدث ولكنها يمكن أن تتحول من صورة إلى أخرى، فمث ً إذا‬
    ‫اختفت كمية من الطاقة الميكانيكية فإنها يمكن أن تظهر في‬
‫صورة كمية مساوية لها من الطاقة الحرارية. والقانون األول ال يضع‬
 ‫قيودً على أي تغير كيميائي أو فيزيائي إال من حيث بقاء الطاقة.‬‫ا‬
    ‫والقانون الثاني يضع األساس لتحديد إمكانية توقع تلقائية مثل‬
   ‫هذا التغير. وهو يؤدي إلى حقيقة أن جميع العمليات الطبيعية‬
                                           ‫ا‬
   ‫تميل إلى السير تلقائيً نحو حالة االتزان ويمكن الحصول على‬
    ‫دوال الحاالت لما يسمى الطاقة الداخلية للنظام ‪ E‬والمحتوى‬
   ‫الحراري للنظام ‪ H‬كتطبيق على القانون األول. ويمكن الحصول‬
‫على دالة تسمى اإلنتروبى ‪ S‬من القانون الثاني وهي دالة حالة،‬
 ‫وتعتمد على الحالة الموجود عليها النظام بغض النظر عن طريقة‬
     ‫الوصول إلى هذه الحالة. واإلنتروبى يمكن تفسيره على أنه‬
 ‫ا‬
 ‫مقياس للعشوائية أو عدم الترتيب ألي نظام. فالنظام األقل ترتيبً‬
                                    ‫ا‬
    ‫له إنتروبى أعلى واألكثر ترتيبً له إنتروبى أقل. وحيث أن عدم‬
                                               ‫ال‬
 ‫الترتيب أكثر احتما ً من الترتيب فإن أية عملية تكون تلقائية في‬
‫التحول من الترتيب إلى عدم الترتيب أي من الحالة ذات اإلنتروبى‬
   ‫األقل إلى الحالة ذات اإلنتروبى األكبر، أي أن العملية التلقائية‬
    ‫تكون مصحوبة بزيادة في اإلنتروبى ولهذا ينص القانون الثاني‬
   ‫على أن أية عملية تلقائية تكون مصحوبة بزيادة في اإلنتروبى.‬
      ‫ومن البديهي أن نالحظ أنه عندما تمتص مادة الحرارة فإن‬
     ‫عشوائية جزيئات هذه المادة تزداد وبالتالي يمكننا القول إن‬
    ‫إنتروبى المواد يزداد بارتفاع درجة الحرارة وينقص بانخفاضها.‬
                        ‫ا‬
 ‫وحيث أن البلورة هي أكثر صور المادة ترتيبً فهي أقلها من ناحية‬
   ‫اإلنتروبى، وعند الصفر المطلق تكون جزيئات المادة في البلورة‬
 ‫في قمة الترتيب. وبالتالي تكون منخفضة األنتروبى ومن هنا ينتج‬
     ‫القانون الثالث الذي ينص على أنه «عند الصفر المطلق فإن‬
             ‫ا‬
            ‫إنتروبى البلورة المثالية( الكاملة) يكون صفرً.‬




                         ‫السيكلوترون‬
                   ‫تركيب السيكلوترون:‬
               ‫يتركب السيكلوترون من األجزاء التالية:‬
                               ‫1ـ القلب:‬
   ‫ويتكون من غرفتين معدنيتين مجوفتين (د 9، د 5) كل منهما‬
     ‫على شكل حرف)‪ ، (D‬وتحصر الغرفتان بينهما فجوة طولية‬
                                 ‫صغيرة.‬
                ‫2ـ مصدر للجسيمات المراد تعجيلها:‬
    ‫وهي البروتونات أو الديوترونات أو جسيمات ألفا، وتوضع في‬
                ‫منتصف الفجوة الطولية بين الغرفتين.‬
              ‫3ـ مصدر لفرق جهد متردد عالي التردد:‬
   ‫تتصل الغرفتان بمصدر جهد متردد (111119) فولت وتردده 19‬
   ‫مليون هيرتز يعمل على توليد مجال كهربي متغير االتجاه في‬
                        ‫الفجوة بين (د 9، د 5. )‬
                        ‫4ـ األسطوانة المعدنية:‬
         ‫ال‬
   ‫يوضع القلب داخل أسطوانة معدنية بحيث يكون معزو ً عنها،‬
‫ويفرغ الهواء من األسطوانة ومن الغرفتين حتى ال تتصادم جزيئات‬
 ‫ا‬
 ‫الهواء مع الجسيمات المعجلة فتنحرف عن مسارها وتفقد جزءً‬
                              ‫من طاقتها.‬
                       ‫5ـ المغناطيس الكهربي:‬
   ‫توضع األسط وانة بما فيها بين قطبي مغناطيس كهربي قوي‬
                   ‫ا‬
    ‫بحيث يكون اتجاه مجاله المغناطيسي عموديً على مستوى‬
                               ‫سطحيها.‬
                            ‫6ـ اللوح الحارف:‬
   ‫وهو لوح معدني سالب الشحنة يعمل على جذب الجسيمات‬
    ‫الموجبة في نهاية مسارها الحلزوني عند خروجها من فتحة‬
              ‫القلب ويوجهها إلى الهدف للتفاعل معه.‬
 ‫يستخدم لتعجيل الجسيمات الموجبة مثل البروتونات والديوترونات‬
            ‫ا‬
    ‫وجسيمات ألفا، فتزداد سرعتها إلى درجة كبيرة جدً فيمكن‬
   ‫استخدامها كقذائف توجه نحو نوى الذرات في تجارب النشاط‬
                         ‫اإلشعاعي الصناعي.‬
‫وتعتمد فكرة التعجيل على تغير اتجاه المجال الكهربي في الفجوة‬
 ‫بين الغرفتين (د 9، د 5) . فعندما يعبر الجسيم الفجوة يكتسب‬
   ‫سرعة وطاقة، فإذا تكررت هذه العملية عدة مرات تزداد طاقته‬
   ‫تدريجيً حتى تصل طاقته إلى أقصاها في نهاية مسارة فيوجه‬ ‫ا‬
                  ‫نحو الهدف إلحداث التفاعل النووي.‬
                           ‫شرح نظرية عمله:‬
‫1ـ عند تشغيل فرق الجهد العالي المتردد يعمل على تغيير اتجاه‬
    ‫المجال الكهربي في الفجوة بين الغرفتين كل نصف دورة من‬
   ‫ا‬                    ‫ا‬
  ‫دورات التيار .وعندما يكون جهد (د 9) سالبً وجهد (د 5) موجبً،‬
 ‫يتحرك الجسيم الموجب من منتصف الفجوة (م) إلى (د 9) بتأثير‬
 ‫المجال الكهربي الموجود في المسافة بين الغرفتين بقوة قدرها‬
‫س ح، فيكتسب الجسيم طاقة تعمل على زيادة سرعته الخطية‬
                       ‫(ع) فيدخل الغرفة (د 9. )‬
                                                       ‫ا‬
     ‫2ـ نظرً ألن الغرفة (د 9) مجوفة فإن شدة المجال الكهربي‬
‫بداخلها = صفر فال يؤثر على الجسيم داخل الغرفة سوى المجال‬
   ‫المغناطيسي بقوة (س م ع) . تعمل القوة المغناطيسية على‬
‫تحريك الجسيم داخل الغرفة (د 9) في مسار دائري لتقطع نصف‬
               ‫د‬
             ‫دورة في نصف الزمن الدوري للتيار المتر ّد.‬
                                            ‫ي‬
   ‫3ـ في اللحظة التي ُتم الجسيم نصف دورة يتبدل الجهد بين‬
  ‫الغرفتين، أي يتبدل اتجاه المجال الكهربي، فتصبح (د 9) موجبة‬
‫و(د )2 سالبة. فيندفع الجسيم نحو (د 5) فيتم تعجيله أثناء عبوره‬
 ‫الفجوة بواسطة المجل الكهربي مرة ثانية. ونتيجة لذلك يكتسب‬
                ‫الجسيم عجلة وتزداد سرعته الخطية.‬
  ‫4ـ يدخل الجسيم الغرفة (د 5) بسرعة أكبر ويتحرك في مسار‬
  ‫دائري ذي نصف قطر أكبر ويقطعه في نصف الزمن الدوري للتيار‬
                                ‫المتردد.‬
                   ‫ا‬
‫5ـ وهكذا يتكرر ما سبق ويكتسب الجسيم مزيدً من الطاقة في‬
                              ‫ا‬
‫كل لحظة يعبر فيها الفجوة. وتتزايد تبعً لذلك سرعته الخطية( ع)‬
 ‫ونصف قطر مساره الدائري فيدور في مسار حلزوني حتى يصبح‬
                                   ‫ا‬
‫نصف قطر مساره الدائري مساويً لنصف قطر الغرفة وتصل طاقته‬
     ‫إلى أقصاها. فيخرج الجسيم في نهاية مساره من الفتحة‬
   ‫المخصصة لذلك فيمر بالقرب من اللوح الحارف فيوجه بواسطة‬
                       ‫اللوح الحارف نحو الهدف.‬


                           ‫مالحظة:‬
        ‫ا‬
‫أ ـ السيكلوترون ال يعجل النيوترونات ألنها متعادلة كهربيً، أي غير‬
                                          ‫ث‬
‫مشحونة، وبذلك ال تتأّر بالمجال الكهربي وهو الذي يقوم بعملية‬
  ‫التعجيل. كما أنه ال يعجل اإللكترونات بسبب الزيادة النسبية‬
  ‫الكبيرة في كتلة اإللكترونات عند اكتسابها للطاقة، وبذلك ال‬
‫يستطيع اإللكترون أن يقطع القوس الدائري داخل الغرفتين في‬
          ‫ي‬
 ‫نصف زمن ذبذبة التيار فال يمكن تعجيله ألن التيار يغّر اتجاهه‬
               ‫قبل وصول اإللكترون إلى الفجوة.‬
‫ب ـ يعمل على تعجيل اإللكترونات مما يكسبها طاقة إضافية في‬
 ‫كل دورة كما يعمل على أن تتحرك في مسار دائري ذي نصف‬
                           ‫قطر ثابت.‬
                               ‫ج‬
      ‫أقصى سرعة لأليون المع ّل بواسطة السيكلوترون.‬
            ‫أقصى سرعة (ع) قصوى = م. س. س/ك‬




                    ‫الصمامات ومقوماتها‬
    ‫الصمام الثنائي هو ابسط انواع االنابيب الخوائية 2( ـ أ)، وهو‬
      ‫يستطيع تغيير تيار متناوب (مثل تيار المولد الرئيسي) إلى‬
    ‫سلسلة من النبضات (تيار مستمر) بعملية معروفة بالتقويم.‬
        ‫ي‬
  ‫يعطي الصمام الثنائي ذو االنود الواحد تقويما نصف موج ّ (5 ـ‬
                                     ‫س‬                ‫ع‬
‫ب) . لكن ف ّالية العملية تتح ّن بتقويم الموجة الكاملة (5 ـ ح) .‬
   ‫للحصول على تيار مستمر خال من النبضات، يمكن وصل التيار‬
                         ‫ث‬
  ‫النابض بعناصر اضافية في الدائرة، كالمكّفات وصمامات الخنق،‬
                       ‫التي تجعله «املس.»‬
       ‫أصبح من العادي اليوم االستغناء عن الصمامات الثنائية‬
                                    ‫ص‬
 ‫الستبدالها بالمواد النصف مو ّلة الصلبة. فجميع الدوائر الحديثة‬
                                                          ‫ا‬
     ‫تقريبً في األدوات المنزلية الكهربائية تصنع من اجزاء صلبة.‬
  ‫مع أن الصمام الصلب الثنائي (5 ـ ج) هو أصغر بكثير من الصمام‬
                               ‫ا‬
‫الخوائي المعادل له، فانه يقوم تمامً بوظيفة التقويم ذاتها، عندما‬
    ‫يستعمل في دوائر من النوع ذاته (5 ـ ث)، مع هذا الفرق انه‬
                       ‫خ‬               ‫ه ا‬
                   ‫ليس مج ّزً بفتيلة (مس ّن. )‬
     ‫فض ً عن ذلك، استطاع المخترع االمريكي لي دي فورست‬      ‫ال‬
 ‫(3629 ـ 9719) تحسين الصمام الثنائي عندما توصل عام 7119‬
                                                      ‫ك‬
    ‫إلى التح ّم بسيل اإللكترونات بين المصعد (الكاثود) والمهبط‬
      ‫ص‬
  ‫(االنود)، وذلك باضافة إلكترود ثالث إلى الصمام (3) . ثم تو ّل،‬
       ‫باستعمال عدد مناسب من العناصر األخرى. كالمكثفات‬
‫ا‬
‫والمقاومات في الدائرة الكهربائية إلى جعل الصمام الثالثي صالحً‬
                       ‫ي‬       ‫خ‬
            ‫ليقوم بوظيفة مض ّم للفلطّة (3 ـ ب. )‬



                         ‫الصوتيات‬
 ‫دراسة الصوت تسمى الصوتيات. ويتكون الصوت من االهتزازات‬
  ‫التي ينتجها جسم وتنتقل خالل وسط, مثل الهواء أو الماء أو‬
   ‫جدران المباني. وفهم الصوت مهم لتصميم القاعات الكبيرة‬
‫ومعينات السمع ومسجالت األشرطة وأجهزة الفونوغراف ومكبرات‬
‫الصوت. وتشمل دراسة الصوت كذلك الموجات فوق الصوتية التي‬
 ‫تختص باالهتزازات التي تكون تردداتها أعلى من مدى السمع‬
                            ‫البشري.‬

      ‫الطاقةالطاقة هي القدرة على بذل شغل أنواع الطاقة:‬
    ‫1ـ الطاقة الديناميكية وتشمل طاقة الوضع وطاقة الحركة.‬
                           ‫طاقة الوضع:‬
 ‫هي قدرة الجسم على بذل شغل نتيجة وضعه وتساوي مقدار‬
             ‫الشغل الذي بذل إلعطاء الجسم وضعه.‬
                          ‫طاقة الحركة:‬
 ‫هي قدرة الجسم على بذل شغل نتيجة حركته وتساوي نصف‬
                 ‫كتلته مضروبة في مربع سرعته.‬
                       ‫2ـ الطاقة الحرارية:‬
          ‫هي صورة الطاقة الحركية المبددة باالحتكاك.‬
                       ‫3ـ الطاقة الداخلية:‬
‫هي الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة تركيبة الكيميائي المميز‬
    ‫له أي هي طاقة الروابط الكيميائية وتظهر هذه الطاقة في‬
 ‫التفاعالت الكيميائية على هيئة حرارة أو حرارة وضوء مثل حرق‬
                      ‫الفحم ونواتج البترول.‬


                     ‫قانون بقاء الطاقة:‬
                ‫الطاقة ال تفنى وال تستحدث.‬
                     ‫مصادر الطاقة:‬
                      ‫1ـ الشمس.‬
                         ‫2ـ الطاقة النووية.‬
      ‫3ـ الوقود الحفري: وهو الفحم والبترول والغاز الطبيعي.‬
                       ‫وحدات قياس الطاقة:‬
   ‫كل أنواع الطاقة تقاس بالجول وهناك وحدات أخرى مثل األرج‬
                     ‫والسعر واإللكترون فولت.‬
            ‫1ـ الطاقة الديناميكية تقاس باألرج والجول:‬
‫األرج: هو الشغل المبذول بقوة قدرها (9) داين لمسافة (9) سم.‬
           ‫الجول :هو شغل = 19 مليون أرج = 619أرج.‬
                ‫2ـ الطاقة الحرارية تقاس بالسعر:‬
  ‫هو كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء‬
                  ‫9°م من 0,49°م إلى°5,51 م.‬
             ‫3ـ الطاقة النووية تقاس باإللكترون فولت:‬
  ‫اإللكترون فولت: هو الطاقة التي يكتسبها اإللكترون تحت تأثير‬
  ‫فرق جهد مقداره واحد فولت أو هو الشغل الالزم لنقل إلكترون‬
 ‫بين نقطتين فرق الجهد بينهما (9) فولت ويرمز له بالرمز (أ.ف. )‬
                    ‫العالقة بين المادة والطاقة:‬
   ‫أثبت آينشتين عام 0119 أن الطاقة والكتلة صورتان مختلفتان‬
     ‫لشيء واحد ومن الممكن تحويل كل منهما إلى األخرى.‬
‫ولحساب الطاقة المكافئة ألي كتلة أو العكس استخدام آينشتين‬
                          ‫المعادلة اآلتية:‬
  ‫حيث (ط) الطاقة باألرج، (ك) الكتلة بالجرام، (ع) سرعة الضوء‬
       ‫بالسنتيمترات في الثانية وتساوي 3 0101 × سم/ث.‬




       ‫الفيزياء الذرية والجزيئية وفيزياء اإللكترون‬
‫تعنى بمحاوالت فهم التركيب الذري والجزيئي وحركة اإللكترونات‬
                          ‫وخواصها.‬
  ‫وتركز هذه الدراسات بصفة خاصة, على سلوك وترتيب وحركة‬
   ‫وطاقة اإللكترونات التي تدور حول النوى الذرية. وقد كشفت‬
 ‫البحوث في الفيزياء الذرية والجزيئية وفيزياء اإللكترون عن الكثير‬
                    ‫فيما يخص تركيب المادة.‬
‫على سبيل المثال ,تأكد للعلماء أن المواد يختلف بعضها عن اآلخر‬
  ‫في ترتيب الذرات في الجزيئات. وبسبب هذا االختالف نجد أن‬
 ‫الطريقة التي تمتص بها المادة الكهرومغنطيسية وتبثها مختلفة‬
                    ‫في كل مادة عن األخرى.‬
   ‫ونتيجة لهذا يتمكن العلماء من تمييز المادة بناء على النشاط‬
    ‫الكهرومغنطيسي وحده. ولهذه الطريقة في تمميز المواد‬
 ‫تطبيقات مهمة في الطب وفي الحاالت المعينة التي تنشأ في‬
       ‫ا‬
      ‫الصناعة عندما تكون كميات المادة المعينة قليلة جدً.‬



                       ‫الفيزياء النووية‬
  ‫تعنى بدراسة تركيب وخصائص النواة الذرية, وتركز بصفة خاصة‬
      ‫على النشاط اإلشعاعي واالنشطار واالندماج. والنشاط‬
  ‫ا‬
  ‫اإلشعاعي عو العملية التي بموجبها تطلق بعض النوى تلقائيً‬
‫جسيمات عالية الطاقة أو أشعة. وتستخدم المواد المشعة لعالج‬
    ‫السرطان ولتشخيص األمراض ولمتابعة العمليات الكيميائية‬
                            ‫والفيزيائية.‬
 ‫واالنشطار هو عملية انقسام النواة الذرية إلى جزءين متساويين‬
                                                        ‫ا‬
 ‫تقريبً مع إطالق قدر هائل من الطاقة. ومن االنشطار تأتي طاقة‬
                 ‫القنابل الذرية والمفاعالت النووية.‬
‫أما االندماج فهو عملية التحام نواتي ذرتين لتكونا نواة عنصر أثقل,‬
  ‫ويحدث بالدرجة األولى في حالة الهيدروجين والعناصر الخفيفة‬
     ‫األخرى .وتنتج عملية االندماج, التي تطلق أكبر من طاقة‬
               ‫االنشطار, طاقة القنبلة الهيدروجينية.‬

                             ‫القدرة‬

                                     ‫ال‬
   ‫إذا قام بأحد العمال مث ً برفع عدد من أكياس اإلسمنت إلى‬
                  ‫ن‬
  ‫سطح عمارة في زمن معين، وقام عامل ثا ٍ برفع العدد نفسه‬
‫من األكياس في زمن أقل، نقول إن العامل الثاني أقدر على انجاز‬
  ‫الشغل من العامل األول، ألنه أنجز الشغل المطلوب في زمن‬
                                ‫أقل.‬
                                        ‫د‬
    ‫تعرف القدرة بأنها مع ّل الشغل المبذول في وحدة الزمن.‬
                    ‫وتقاس القدرة بوحدة الواط.‬
                               ‫ال‬
  ‫الواط: قدرة قوة أو آلة تنجز شغ ً مقداره جول واحد في ثانية‬
                              ‫واحدة.‬
           ‫ومن مضاعفات الواط: الكيلو واط= 1119 واط.‬
         ‫الحصان الميكانيكي = 746 واط = 3/4 كيلو واط.‬
   ‫ت‬
‫يعد الحصان الميكانيكي الوحدة العملية للقدرة، فهو قدرة آلة ُنجز‬
                               ‫ال‬                ‫ال‬
           ‫شغ ً مقداره (746) جو ً في الثانية الواحدة.‬

                  ‫القنبلة الذرية (االنشطارية)‬




                 ‫نظرية عمل القنبلة الذرية:‬

   ‫1ـ يستخدم فيها كمية من اليورانيوم 035 أو البلوتونيوم ذات‬
                                      ‫ال‬
                  ‫حجم أكبر قلي ً من الحجم الحرج.‬
  ‫2ـ تقسم هذه الكمية إلى عدة أجزاء لكل منها حجم أقل من‬
 ‫الحجم الحرج وتوضع بعيدة بعضها عن بعض بمسافات مناسبة.‬
‫3ـ يوضع في منطقة تجمع اليورانيوم مواد مولدة للنيوترونات مثل‬
             ‫خليط من صخر الراديوم وعنصر البريليوم.‬
                                   ‫ال‬
  ‫4ـ وإلحداث االنفجار، تفجر أو ً المواد المتفجرة فتتجمع أجزاء‬
            ‫ال‬
‫اليورانيوم. وفي لحظة تجمعها يصبح الحجم أكبر قلي ً من الحجم‬
‫الحرج فيبدأ التفاعل المتسلسل بأحد النيوترونات، ويتم في زمن‬
                                                        ‫ا‬
‫قصير جدً. وتنطلق طاقة هائلة تكافىء قوة انفجار (15) ألف طن‬
               ‫منم مادة )‪ (T.N.T‬أقوى مادة متفجرة.‬
      ‫العوامل التي تتركز فيها القوة التدميرية للقنبلة الذرية:‬
  ‫تتركز القوة التدميرية للقنبلة الذرية في العوامل األربعة اآلتية:‬
                         ‫1ـ صدمة االنجفار:‬
    ‫وهي الصدمة التي تنشأ نتيجة تولد ضغط هائل في لحظة‬
  ‫االنفجار وتسبب التدمير الكلي والجزئي في دائرة قطرها 0,3‬
                    ‫كيلومترات من مركز االنفجار.‬
                        ‫2ـ اإلشعاع الحراري:‬
 ‫وهي الطاقة الحرارية الناتجة من انشطار نوى اليورانيوم 035 أو‬
                 ‫البلوتونيوم وتسبب حرائق شديدة.‬
                       ‫3ـ اإلشعاعات النووية:‬
  ‫وتشمل فوتونات جاما ذات الطاقة العالية والنيوترونات السريعة‬
 ‫وتسبب موت الكائنات الحية في دائرة قطرها حوالي 5 كيلومتر‬
                          ‫من مركز االنفجار.‬
                         ‫ع‬
                      ‫4ـ المتخلفات المش ّة:‬
‫وهي نواتج انشطار اليورانيوم 035 أو البلوتونيوم، وتشمل أكثر من‬
                                               ‫ا‬    ‫ا‬
    ‫(13) نظيرً مشعً وتعرف( بالغبار الذري) . وينقلها الهواء إلى‬
  ‫ا‬
  ‫مسافات مختلفة، وهي تشع بيتا السالبة التي تسبب أضرارً‬
    ‫كثيرة لإلنسان (انظر التأثير البيولوجي لإلشعاعات النووية. )‬



          ‫القنبلة الهيدروجينية (القنبلة الحرارية)‬
    ‫تحتوي القنبلة الهيدروجينية على قنبلة ذرية وعلى نظائر‬
‫الهيدروجين الديوتيريوم والتريتيوم، وقد يضاف إليها نظير الليثيوم‬
  ‫لث. وتحاط نظائر الهيدروجين والقنبلة الذرية بأغلفة قد يصنع‬
                     ‫أحدها من يورانيوم 235.‬
 ‫تفجير القنبلة الهيدروجينية والتفاعالت االندماجية التي تحدث‬
                                ‫فيها:‬
                                                     ‫ال‬
  ‫تفجر أو ً القنبلة الذرية فتتولد عنها ماليين الدرجات المئوية‬
 ‫ومليارات الضغوط الجوية فتندمج نظائر الهيدروجين ثم ينشطر‬
                       ‫ا‬
   ‫اليورانيوم 235 بالنيوترونات السريعة جدً الناتجة من عملية‬
   ‫االندماج وتكون محصلة هذه التفاعالت الثالثة طاقة كبيرة.‬
  ‫التفاعالت االندماجية( النووية الحرارية) التي تتم في القنبلة‬
                            ‫الهيدروجينية.‬
               ‫القوة التدميرية للقنبلة الهيدروجينية:‬
               ‫1ـ أقوى ألف مرة من القنبلة الذرية.‬
                                          ‫ال‬    ‫ا‬
‫2ـ تسبب تدميرً كام ً لمسافة 19 أميال، ويصل تأثيرها الحراري‬
                          ‫ال‬
                         ‫إلى عشرين مي ً.‬
  ‫3ـ ينتشر غبارها الذري إلى ارتفاع 13 ألف قدم فوق سطح‬
       ‫األرض ويسبب التهابات شديدة قد تؤدي إلى الوفاة.‬
      ‫4ـ من أخطر المواد المشعة الناتجة من االنفجار نظير‬
 ‫األسترونشيوم ست وله فترة نصف عمر حوالي 65 سنة. وإذا‬
‫سقط على األرض يمتص من التربة بواسطة النباتات، وينتقل من‬
             ‫ا‬
   ‫النباتات إلى الحيوانات ويتجمع في أجسامها تدريجيً. وعندما‬
‫يتغذى اإلنسان على ألبانها أو لحومها، يتجمع في جسمه العنصر‬
 ‫المشع ويترسب في عظامه .وإذا زادت نسبته في العظام فإنه‬
     ‫يسبب سرطان العظام ويدمر األنسجة ويؤدي إلى الوفاة.‬
                                 ‫ملحوظة:‬
‫التفاعالت االندماجية يطلق عليها التفاعالت النووية الحرارية ألنها‬
                 ‫ال يتم إال في درجات الحرارة العالية.‬
   ‫أهم المشاكل في استخدام التفاعالت النووية الحرارية (أي‬
 ‫مشاكل ترويض الطاقة الهيدروجينية) كمصدر للطاقة في الحياة‬
                                 ‫السلمية:‬
  ‫1ـ كيفية الحصول على ماليين الدرجات المئوية لتحويل ذرات‬
                    ‫الهيدروجين إلى حالة البالزما.‬
               ‫2ـ كيفية توفير مليارات الضغوط الجوية.‬
‫3ـ كيفية االحتفاظ بهذا الضغط الهائل داخل حجرة أو وعاء دون أن‬
                                   ‫تنفجر.‬
 ‫الطريقة التي أتبعها العلماء للتغلب على مشاكل ترويض الطاقة‬
                              ‫الهيدروجينية:‬
 ‫1ـ يتم الحصول على ماليين الدرجات المئوية بإمرار تيار كهربي‬
 ‫شدته مئات اآلالف من األمبيرات داخل حجرة واسعة مفرغة إلى‬
  ‫ضغط 9,1 مم/ز وبها كمية بسيطة من نظائر الهيدروجين التي‬
                       ‫تتحول إلى حالة البالزما.‬
 ‫2ـ بواسطة مجال مغناطيسي قوي تتجمع البالزما في شريط‬
                                       ‫ا‬
  ‫رفيع في وسط الحجرة وبعيدً عن الجدران، ويتوفر فيه الحرارة‬
‫والضغط الالزمين لالندماج فتتم التفاعالت النووية الحرارية وتنطلق‬
                               ‫طاقة هائلة.‬
 ‫والمشكلة في الطريقة السابقة هي في كيفية الحصول على‬
  ‫تيار كهربي شدته مئات اآلالف من األمبيرات ألن ذلك يستلزم‬
  ‫فوق جهد مئات الماليين من الفولتات. ولكن أمكن باستخدام‬
‫التفريغ الخاطف الحصول على شريط البالزما وتمت فيه التفاعالت‬
                                ‫االندماجية.‬
          ‫األبحاث الحديث في ترويض الطاقة الهيدروجينية:‬
  ‫يحاول العلماء إتمام التفاعالت النووية الحرارية بدون استخدام‬
    ‫حرارة عالية وضغط شديد وذلك باستخدام ذرة الهيدروجين‬
        ‫ال‬
   ‫الميزونية. وفيها يدور حول النواة ميزون باي السالب بد ً من‬
    ‫اإللكترون، لذا يكون حجمها أصغر من حجم ذرة الهيدروجين‬
                        ‫العادية 365 مرة.‬
 ‫وقد وجد أن ذرة الهيدروجين الميزونية عندما تقترب من ذرة‬
  ‫ديوتيريوم فإن ميزون باي السالب يمكنه أن يدور حول نواة‬
‫الديوتيريوم باإلضافة إلى دورانه حول نواته األصلية. ونتيجة لذلك‬
‫تقترب النواتين إحداهما من األخرى حتى يندمجا ويحدث نقص‬
‫في الكتلة يتحول إلى طاقة ويتكون نظير للهيليوم أو التريتيوم.‬



                            ‫القوة‬
   ‫القوة كمية متجهة. تعرف بثالثة عناصر هي المقدار واالتجاه‬
   ‫ونقطة التأثير. وتمثل القوة بقطعة مستقيمة، تبدأ من نقطة‬
    ‫تأثيرها وباالتجاه الذي تعمل فيها القوة ويكون طول القطعة‬
                      ‫ال‬                   ‫ا‬
‫المستقيمة متناسبً مع مقدار القوة، وممث ً له. ويشار إلى اتجاه‬
   ‫القوة بوضع سهم عند رأس القطعة المستقيمة، ليدل على‬
‫اتجاهها ويسمى امتداد القطعة المستقيمة، الممثلة للقوة بخط‬
                ‫عمل القوة.ووحدة القوة هي نيوتن.‬

                   ‫الكهرباء والمغنطيسية‬
‫ا‬                    ‫ا‬     ‫ال‬
‫الكهرباء والمغنطيسية تتصالن اتصا ً وثيقً حتى إن العلماء كثيرً‬
                                      ‫ا‬
    ‫ما يشيرون إليهما معً بمصطلح الكهرومغنطيسية. فحركة‬
‫الشحنات الكهربائية يمكن ان تحدث تأثيرات مغنطيسية, والقوى‬
   ‫المغنطيسية يمكن أن تحدث تأثيرات كهربائية. ومعرفة هذه‬
  ‫العالقة أدت إلى تطوير مولدات كهربائية ضخمة وتطوير األجهزة‬
           ‫اإللكترونية مثل المذياع والتلفاز والحاسوب.‬




               ‫َّة األساسي‬
              ‫َّة‬       ‫المبادىء االلكتروني‬
‫في اإللكترونيات، يبدأ كل شيء مع االلكترونات، وهي اجزاء كل‬
               ‫ر‬                                          ‫ر‬
‫ذّة. فقد قام العلماء برسم الصورة الحديثة للذّة بجهد كبير، مع‬
‫ان احدا لم يرها، ألنها صغيرة لدرجة انه من الصعب حتى على‬
‫ا‬
‫المجاهر اإللكترونية األكثر قدرة ان تكشف عنها. لكن هنالك أيضً‬
                                            ‫ر‬
‫ما هو اصغر من الذّة: اإللكترونات الصغيرة جدا والمشحونة سلبا‬
                                              ‫و‬
‫والتي يمكن تص ّرها تدور من بعيد حول النواة المركزية التي فيها‬
                      ‫ر‬               ‫ك‬
                    ‫يتر ّز معظم كتلة الذّة.‬


                      ‫حركة اإللكترونات:‬
‫الذّات غير مشحونة عادة، لكن بامكانها اكتساب إلكترون اضافي،‬‫ر‬
                                       ‫ا‬
 ‫فتصبح بذلك مشحونة سلبً، أو فقدان إلكترون، فتصبح مشحونة‬
                               ‫ر‬
  ‫ايجابا. هذه المقدرة عند بعض الذّات على «تبادل» اإللكترونات‬
                                         ‫ك‬
 ‫بسهولة هي التي تم ّن سيال منها( تيارا كهربائيا) بالجريان في‬
                                ‫ل‬                     ‫ص‬
     ‫مو ّل. باستعمال بطارية أو موّد، يمكن تجميع فائض من‬
   ‫اإللكترونات في أحد طرفي هذا الجهاز واحداث نقص منها في‬
      ‫و‬                                     ‫ل‬
   ‫الطرف اآلخر، فتتوّد عن ذلك قوة كهرطيسية دافعة. إذا ُصل‬
                                       ‫ب‬                 ‫ص‬
 ‫مو ّل بهذين الطرفين، تسّب هذه القوة انسياب اإللكترونات (أو‬
 ‫باالحرى «انجرافها» إذ أن معدل انسيابها نادرا ما يزيد عن 5 سم‬
  ‫بالدقيقة) من الطرف السالب حيث الفائض إلى الطرف الموجب‬
‫حيث النقص. هذا االتجاه هو عكس االصطالح المتفق عليه والذي‬
     ‫يفترض جريان التيار الكهربائي من الموجب إلى السالب.‬
                                                   ‫ص‬
 ‫تعمل المو ّالت في الدوائر اإللكترونية (بشكل اسالك أو شرائط‬
     ‫من النحاس الرفيع على مادة عازلة كالباكسولين) بمثابة‬
 ‫مسارات لإللكترونات تنساب فيها بحرية من جزء من الدائرة إلى‬
                               ‫ي‬
  ‫آخر. لكن ال بد من وجود عناصر معّنة لضبط االنسياب، ولتمكين‬
‫تّارات محددة من اإللكترونات من المرور في مختلف اجزاء الدائرة‬‫ي‬
   ‫كالصمامات والترانزستورات. هذه العناصر معروفة بالمقاومات،‬
 ‫وهي متوفرة ضمن مدى واسع من المقادير يتراوح بين جزء واحد‬
     ‫من االوم (وحدة قياس المقاوم) حتى عشرات الماليين من‬
                              ‫االومات.‬



                     ‫المفاعل الحراري‬
     ‫األجزاء الرئيسية التي يتكون منها المفاعل الحراري:‬
                    ‫1ـ هيكل المفاعل:‬
  ‫ويتكون من عدد كبير من أنابيب األلومنيوم المفتوحة الطرفين‬
                    ‫والموضوعة في صفوف أفقية.‬
                         ‫2ـ الوقود االنشطاري:‬
    ‫ويشمل اليورانيوم الطبيعي الذي ينقى من الشوائب ويشكل‬
   ‫على هيئة أسطونات تغلف باأللومنيوم وتوضع في أنابيب الجزء‬
                     ‫األوسط من هيكل المفاعل.‬
                          ‫3ـ المادة المهدئة:‬
   ‫يستخدم الجرافيت مادة مهدئة ألنه ال يمتص النيوترونات ووزنه‬
                              ‫الذري صغير.‬
                          ‫4ـ المادة المنظمة:‬
‫يستخدم البورون أو الكادميوم مواد منظمة ألنها تمتص النيوترونات‬
     ‫بسرعة .ويعمل منها أربعة أعمدة يستخدم عمودان لتنظيم‬
                     ‫ا‬
     ‫التفاعل المتسلسل، ويستخدم األربعة معً إليقاف التفاعل‬
                                           ‫ا‬
           ‫المتسلسل فورً إذا زاد عن المعدل المطلوب.‬
                          ‫5ـ السياج الواقي:‬
    ‫ويتكون من الخرسانة المسلحة بسمك 0,5 ـ 0,3 أمتار، وذلك‬
                   ‫لمنع تسرب اإلشعاعات النووية.‬
                           ‫6ـ المواد المبردة:‬
    ‫يستخدم الماء العادي المضغوط أو غازات خاملة أو تيارات من‬
  ‫الهواء وذلك المتصاص الحرارة من المفاعل، حتى ال ترتفع درجة‬
   ‫الحرارة وتنصهر أسطوانات اليورانيوم وأنابيب األلومنيوم ويمتلى‬
                       ‫المفاعل بالمواد المشعة.‬
                    ‫شرح عمل المفاعل الحراري:‬
    ‫1ـ تخفض أعمدة التنظيم ثم توضع أسطوانات اليورانيوم في‬
   ‫أنابيب هيكل المفاعل وتغلق فتحات األنابيب بسدادات سميكة‬
                            ‫متعددة الطبقات.‬
     ‫2ـ توضع كتل الجرافيت (المادة المهدئة) بين أنابيب هيكل‬
                                ‫المفاعل.‬
                                 ‫ال‬
    ‫3ـ يرفع أحد أعمدة التنظيم قلي ً فيبدأ التفاعل المتسلسل‬
                           ‫بإحدى النيوترونات.‬
‫4ـ يشطر النيوترون نواة يورانيوم 035 ويخرج ثالثة نيوترونات يؤسر‬
   ‫أحدها بواسطة نواة يورانيوم 235 التي تتحول في النهاية إلى‬
   ‫نواة بلوتونيوم، ويهرب اآلخران إلى الجرافيت. ويفعل التصادمات‬
 ‫كل‬
 ‫المرنة مع ذرات الكربون يصالن إلى السرعة الحرارية ويدخل ٌّ‬
  ‫منهما في أسطوانة يورانيوم ويشطر نواة 035 ويتكرر ما سبق.‬
       ‫5ـ تضبط أطوال أعمدة التنظيم للحصول على التفاعل‬
               ‫المتسلسل بالمعدل المطلوب.‬
     ‫6ـ تمرر المواد المبرة المتصاص الحرارة من المفاعل.‬



                  ‫أجهزة التفاعالت النووية‬
‫هي أجهزة يتم فيها التفاعل المتسلسل في اليورانيوم الطبيعي‬
‫أو البلوتونيوم كما يتم فيها تنظيم التفاعل المتسلسل والسيطرة‬
                             ‫عليه.‬
                ‫وتنقسم المفاعالت النووية إلى:‬
                    ‫1ـ المفاعالت الحرارية:‬
 ‫وفيها تعرض النيوترونات الناتجة من االنشطار إلى مادة مهدئة‬
  ‫لتقليل سرعتها لتصل إلى السرعة الحرارية الالزمة لشطر‬
                          ‫يورانيوم 035.‬
               ‫2ـ المفاعالت السريعة والمولدة:‬
‫ال يستخدم فيها مادة مهدئة والغرض منها إنتاج البلوتونيوم الذي‬
             ‫يستخدم في صناعة القنابل الذرية.‬

                ‫مالحظات‬            ‫المكونات المادة المستخدمة‬
           ‫بكمية تكفي لحدوث‬
                  ‫التفاعل‬            ‫نظيراليورانيوم‬   ‫الوقود‬
           ‫المتسلسل.(الكتلة‬             ‫)532(‬         ‫النووي‬
                 ‫الحرجة)‬
         ‫تعمل علىإبطاء سرعة‬
                                   ‫مادة الكربون(الجرافيت)أو‬
          ‫النيوترونات الناتجة عن‬
                                   ‫مهدئة الماء الثقيل وغيرها‬
                 ‫االنشطار‬
         ‫الغرض منهاالتحكم في‬
          ‫عدد النيوترونات التي‬
             ‫تسبب استمرار‬
            ‫االنشطار النووي‬        ‫مادة قضبان منالكادميومأ‬
          ‫وسرعته، ولذلك توضع‬            ‫والبورون‬      ‫منظمة‬
            ‫بين قضبان الوقود‬
         ‫النووي، حيث لها القدرة‬
              ‫على امتصاص‬
         ‫النيوترونات، وبذلك يسير‬
          ‫التفاعل بمعدل مأمون،‬
         ‫كما يمكن إيقاف التفاعل‬
           ‫بواسطتها عند إدخال‬
           ‫عدد كاف من القضبان‬
                ‫فائدته نقل‬
            ‫الحرارةالناتجة عن‬
           ‫االنشطار النووي إلى‬                         ‫مادة‬
                                       ‫الماء عادة‬
         ‫مبادل حراري، ومنه إلى‬                         ‫مبردة‬
            ‫توربين لتوليد الطاقة‬
                ‫الكهربائية‬

                          ‫مالحظة:‬
   ‫يحاط المفاعل النووي بسياج واق من الخرسانة المسلحة‬
   ‫والرصاص، وفائدته الوقاية من الحرارة العالية، ومنع تسرب‬
  ‫إشعاعات ألفا وبيتا وجاما الناتجة عن التحلل التلقائي للوقود‬
                           ‫النووي.‬



                          ‫الميكانيكا‬
    ‫الميكانيكا: فرع من علم الفيزياء يبحث في تأثير القوى على‬
  ‫األجسام الصلبة والسائلة والغازية في حالة الحركة والسكون.‬
 ‫فهي تدرس, على سبيل المثال, كيف تعمل القوة على جسم‬
                                                ‫ا‬
     ‫لتنتج تسارعً. وسماها العرب األقدمون علم الحيل. يعتمد‬
      ‫المهندسون على علم علم الميكانيكا لتحديد اإلجهادات‬
                  ‫ُسن‬
     ‫والتشوهات في أجزاء اآلالت كالتروس الم َّنة أو األجزاء‬
   ‫التركيبية كأعمدة التحميل. كما يستخْدم المهندسون أسس‬
   ‫الميكانيكا في تصميم وتصنيع األجزاء المختلفة األحجام سواء‬
     ‫كانت شديدة الدقة كأجزاء الحاسوب، أو شديدة الضخامة‬
     ‫كالسدود. كذلك يستخدمها علماء الفلك في إجاء تنبؤاتهم‬
‫بتحركات النجوم والكواكب واألجرام الكونية، كما يستخدمها علماء‬
            ‫الطبيعة في بحوثهم عن الجسيمات الذرية.‬
‫تنقسم الميكانيكا إلى قسمين اإلستاتيكا والديناميكا فاإلستاتيكا‬
  ‫ُعني بالبحث في طبيعة األجسام في حالة السكون أو الحركة‬     ‫ت‬
                   ‫ت‬
 ‫في سرعة ثابتة واتجاه ثابت. أما الديناميكا ف ُعني بالبحث في‬
‫طبيعة األجسام المتغيرة السرعة أو االتجاه أو كليهما، وعالقتهما‬
                     ‫بالقوى المؤثرة األخرى.‬
     ‫وتعني ميكانيكا الجوامد بالبحث في حركة المواد الصلبة‬
          ‫ُسب‬
  ‫واألجسام الجامدة القابلة للتشكل والقوى التي ت ِّب هذه‬
    ‫الحركة. أما الميكانيكا المتصلة فتتعامل مع المواد المتغيرة‬
‫الشكل، مثل الغازات والسوائل واألجسام الصلبة المرنة. ويشمل‬
 ‫علم الميكانيكا المتصلة نظرية المرونة، وهي دراسة التشكيالت‬
 ‫االرتدادية للمواد الصلبة، ونظرية اللدونة؛ أي دراسة التشكيالت‬
‫الدائمة للمواد الصلبة، وديناميكا الموائع أي دراسة حركة الموائع،‬
    ‫وكذلك الديناميكا الهوائية؛ أي دراسة الغازات وحركتها حول‬
                                             ‫ا‬
  ‫األجسام، وأخيرً الهيدروليكا وهي دراسة السوائل في حالة‬
                       ‫السكون أو الحركة.‬



                         ‫الميكروفون‬
‫جهاز يعمل على تحويل الصوت إلى طاقة كهربائية .وتنتقل هذه‬
        ‫م‬
‫الطاقة مباشرة عبر أسالك أو خالل موجات راديو، إلى ُستقبل‬
‫مرتبط مع مكبر للصوت، أو أداة أخرى تحوله إلى صوت. وقد اتخذ‬
 ‫أول ميكروفون شكل هاتف البث الذي طوره المخترع األمريكي‬
                                             ‫ب‬
‫ألكسندر جراهام ِل عام 7629 م. واليوم تستخدم الميكروفونات‬
   ‫في أنظمة مخاطبة الجمهور، وفي بث العروض التلفازية‬
‫واإلذاعية، وفي تسجيل الصوت لألفالم، وفي طبع األسطوانات،‬
      ‫ا‬                      ‫ت ت‬
 ‫وفي تسجيالت الكاسيت. و ُس َخدم الميكروفونات أيضً في‬
                  ‫ه‬                    ‫ت‬
              ‫اإلذاعا ُ الشعبية وإذاعات ال ُواة.‬




  ‫النشاط اإلشعاعي الطبيعي والنشاط اإلشعاعي الصناعي‬
‫النشاط اإلشعاعي الطبيعي هو نشاط العناصر المشعة الموجودة‬
                    ‫في الطبيعة مثل اليورانيوم.‬
   ‫أما النشاط اإلشعاعي الصناعي فهو نشاط العناصر المشعة‬
                                           ‫ض‬
                  ‫المح ّرة من التفاعالت النووية.‬
 ‫وفي النشاط اإلشعاعي الطبيعي يشع العنصر دقائق ألفا وبيتا‬
 ‫مع خروج فوتونات جاما، ويتحول العنصر المشع إلى عنصر مشع‬
            ‫ا‬            ‫ي‬
   ‫آخر وهكذا حتى يستقر العنصر عندما ُصبح رصاصً. أما في‬
   ‫النشاط اإلشعاعي الصناعي فإن العنصر يشع إما دقيقة بيتا‬
 ‫السالبة ويستقر، وإما دقيقة بيتا الموجبة ويستقر باإلضافة إلى‬
                        ‫خروج فوتونات جاما.‬



                        ‫ع‬
                       ‫النظائر المش ّة‬
       ‫ا‬              ‫ا‬     ‫ا‬
   ‫يوجد في الطبيعة أكثر من 165 نظيرً ثابتً، ونحو 10 نظيرً آخر‬
                                                          ‫ا‬
  ‫مشعً، بما فيها نظائر اليورانيوم والراديوم. وتسمى هذه النظائر‬
            ‫التي تقذف جسيمات أو أشعة نظائر مشعة.‬
    ‫وكل العناصر التي هي أثقل من البزموت( عدده الذري 32)‬
 ‫مشعة. وتنحل (تتفكك) هذه الذرات المشعة وتتحول إلى نظائر‬
                                           ‫ا‬
   ‫لعناصر أخر أخف وزنً. فهي تنتمي إلى ثالث سالسل انحالل‬
‫مشعة تبدأ بـ 235 ‪U‬و 035 ‪U‬و 535 .‪Th‬وتنحل هذه الذرات الثقيلة‬
‫إلى نظائر مختلفة، وتستمر هكذا حتى تتحول إلى نظائر الرصاص‬
   ‫المستقرة الثابتة. أما السرعة التي تنحل بها النظائر المشعة‬
 ‫فتقاس بنصف العمر، أو بالوقت الالزم حتى تنحل ذرات عينة ما‬
    ‫ِّ نظير نصف عمر معين. وبعض النظائر في‬    ‫إلى النصف. ولكل‬
       ‫ال‬
   ‫السالسل المشعة تنحل ببطء. فنظير الراديوم 755 ‪Ra‬مث ً، له‬
   ‫نصف عمر يصل إلى 117,9 سنة. وبعض العناظر األخرى تنحل‬
 ‫ا‬        ‫ا‬
 ‫بسرعة فائقة، حتى أن أنصاف أعمار بعضها يساوي جزءً صغيرً‬
‫من ثانية. ويمكن للنظائر ذات أنصاف األعمار القصيرة أن توجد في‬
 ‫الطبيعة. فهي تتكون باستمرار عن طريق االنحالل الذي يحصل‬
                ‫للنظير األم األثقل في السالسل.‬
    ‫ويوجد قليل من النظائر المشعة المتناثرة التي ال تنتمي إلى‬
   ‫السالسل، بين العناصر األخف من البزموت. من هذه العناصر‬
     ‫عنصر البوتاسيوم ـ14، والروبيديوم ـ62، والمسريوم ـ749،‬
                 ‫واللوتيتيوم ـ769، والرينيوم ـ629.‬
                                     ‫ك‬    ‫ا‬
  ‫النظائر المشعة صناعيً: تم ّن العلماء من إنتاج كثير من النظائر‬
                                                 ‫ا‬
  ‫المشعة صناعيً. وهي ليست موجودة في الطبيعة، ولو وجدت‬
              ‫ا‬
  ‫النحلت منذ زمن بعيد. يمكن إنتاج هذه النظائر صناعيً، إما في‬
‫ِّعة للجسيمات، أو في‬    ‫السيكلوترونات، وغيرها من األجهزة المسر‬
        ‫ا‬                ‫ال‬
    ‫المفاعالت النووية. يمكن للعلماء ـ مث ً ـ أن يقذفوا نظيرً من‬
       ‫نظائر الصوديوم 35 ‪Na‬بديوترونات ذات طاقة عالية في‬
 ‫السيكلوترون. والديوترون جسيم مكون من بروتون ونيوترون، وإذا‬
     ‫اصطدم بذرة صوديوم 35‪ ،Na‬حدث تفاعل نووي، يغدو فيه‬
                ‫ا‬                                  ‫ا‬
 ‫النيوترون جزءً من نواة الذرة، وينطرح بروتون منتجً 45 .‪Na‬كذلك‬
‫تصنع النظائر المشعة بتعريض العناصر في مفاعل نووي إلى عدد‬
‫ضخم من النيوترونات. فذرات الصوديوم 35‪ ،Na‬على سبيل المثال‬
‫تقتنص نيوترونات من المفاعل وتتحول إلى 45 .‪Na‬ويؤدي انشطار‬
          ‫ا‬     ‫ا‬
 ‫(أو انفالق)اليورانيوم إلى نشوء أكثر من 104 نظيرً مشعً، وأكثر‬
                    ‫من 119 نظير ثابت مستقر.‬
 ‫وقد تمكن العلماء من إنتاج نحو 116,9 نظير مشع، شملت كافة‬
            ‫ا‬     ‫ا‬
‫العناصر .واليوم يوجد للعديد من العناصر 09 نظيرً صناعيً أو أكثر.‬
‫كذلك أمكن إنتاج كل العناصر التي ال توجد في األرض. ومن هذه‬
‫العناصر التكنيتيوم والبروميثيوم اللذان يوجدان في بعض النجوم ـ‬
  ‫والعناصر 31 إلى 119، وهي ما تعرف بعناصر ما فوق اليورانيوم.‬
   ‫ولهذه العناصر المشعة أنصاف أعمار قصيرة، ولهذا اختفت من‬
‫األرض باالنحالل إلى عناصر أخرى. وقد شذ البلوتونيوم عن ذلك،‬
                                ‫ا‬
  ‫فقد وجد العلماء كميات قليلة جدً من نظير البلوتونيوم 445 ‪Pu‬‬
                            ‫في األرض.‬




                       ‫النظام المتري‬
 ‫النظام المتري: مجموعة من الوحدات تستخدم للقيام بأي من‬
‫عمليات القياس؛ كقياس الطول أو الحرارة أو الزمن أو الوزن. وهو‬
‫نظام ال يضاهيه من حيث البساطة أي نظام قياس استخدم حتى‬
                              ‫اآلن.‬
    ‫تم استحداث هذا النظام على أيدي مجموعة من العلماء‬
  ‫الفرنسيين في العقد األخير من القرن الثامن عشر الميالدي،‬
                            ‫ي‬
    ‫وتمت مراجعته عدة مرات. وهو ُسمى في هيئته الحالية‬
                                                     ‫ا‬
‫رسميً باسم النظام العالمي للوحدات. أما التسمية متري فأصلها‬
             ‫هو وحدة قياس الطول األساسية، المتر.‬


                   ‫استخدام النظام المتري:‬
      ‫ال‬
‫ترجع سهولة استخدام النظام المتري إلى سببين؛ فهو أو ً يتبع‬
   ‫النظام العشري ـ أي أن الوحدات المترية تتزايد وتتناقص في‬
‫المقدار بالعشرات. كذلك فإن جميع القياسات في النظام المتري‬
‫مبنية على سبع وحدات أساسية، بينما يحتاج النظام البريطاني‬
 ‫ألكثر من عشرين وحدة، وذلك لمجرد إجراء القياسات المألوفة.‬
  ‫وتتطلب القياسات لألغراض المتخصصة زيادة العديد من هذه‬
                      ‫الوحدات األساسية.‬
‫التنظيم العشري: ولمعظم الوحدات المترية بادئات تبين عالقتها‬
  ‫بالوحدة األساسية، ولكل بادئة نفس المعنى بغض النظر عن‬
 ‫الوحدة األساسية. وهذا االتساق يزيد من سهولة القياس على‬
                        ‫الطريقة المترية.‬
                                                         ‫ت ت‬
‫و ُس َخدم البادئات اإلغريقية لتبيان مضاعفات أي وحدة أساسية‬
  ‫فتجعل الوحدة أكبر. على سبيل المثال هكتو تعني مائة مرة‬
 ‫وكيلو تعني ألف مرة. أما البادئات الالتينية فستستخدم للداللة‬
               ‫ال‬
‫على قواسم الوحدة األساسية فتجعلها أصغر .مث ً: سنتي تعني‬
  ‫9/119 وملي تعني 9/1119 ويتضمن هذا المقال كل البادئات‬
                  ‫وعالقاتها بالوحدة األساسية.‬
  ‫وحدات القياس المترية: تتكون قاعدة النظام المتري من سبع‬
‫وحدات، ونقتصر على أربع منها فقط في معظم عمليات القياس‬
 ‫التي نؤديها في حياتنا اليومية. 9 ـ المتر وهو الوحدة األساسية‬
 ‫للطول أو المسافة. 5 ـ الكيلوجرام وهو الوحدة األساسية لكتلة‬
‫الجسم أو وزنه على سطح األرض. 3 ـ الثانية وهي وحدة الزمن‬
 ‫األساسية. 4 ـ الكلفين وهي الوحدة األساسية لدرجة الحرارة.‬
              ‫ا‬
   ‫يقوم معظم الناس عند قياس درجة الحرارة متريً باستخدام‬
‫الدرجات المئوية. وتساوي وحدة كلفين درجة مئوية واحدة، غير‬
   ‫أن نقطتي االبتداء في هذين النظامين لقياس درجة الحرارة‬
                           ‫مختلفتان.‬
    ‫أما الثالث وحدات األساسية الباقية فإنها ذات استخدامات‬
  ‫متخصصة لدى العلماء والمهندسين وهي: 0 ـ األمبير، الوحدة‬
     ‫األساسية للقياس في الكهرباء. 7 ـ المول وحدة القياس‬
‫األساسية لمقدار أي مادة تدخل في تفاعل كيميائي أو غيره. 6 ـ‬
‫الشمعة القياسية وهي الوحدة األساسية لقياس شدة اإلضاءة.‬
  ‫كذلك يضم النظام المتري وحدتين إضافيتين لقياس الزوايا هما‬
 ‫الزاوية نصف القطرية (الراديان) واإلستراديان( الراديان الفراغي).‬
                    ‫انظر: الزاوية نصف القطرية.‬




                      ‫البادئات المترية:‬
‫هذه البادئات يمكن إضافتها إلى معظم الوحدات المترية لزيادة أو‬
                                     ‫ال‬
‫نقص مقدارها، فكيلومتر مث ً يساوي ألف متر، والبادئات سنتي،‬
                   ‫ا‬
                  ‫كيلو وملي هي األكثر شيوعً.‬
            ‫البادئة الزيادة أو النقصان في الوحدة إكسا‬
        ‫( 000,000,000,000,000,000,1كوينتيليون واحد)‬
         ‫بيتا 111,111,111,111,111,9( كوادريليون واحد)‬
             ‫تيرا 111,111,111,111,9 (تريليون واحد)‬
               ‫جيجا 111,111,111,9( بليون واحد)‬
                  ‫ميجا 111,111,9 (مليون واحد)‬
                       ‫كيلو 111,9 (ألف واحد)‬
                       ‫هكتو 119( مائة واحد)‬
                          ‫ديكا 19 (عشرة)‬
                   ‫ديسي 9,1 (جزء من عشرة)‬
                   ‫سنتي 91,1 (جزء من المائة)‬
                    ‫ملي 911,1 (جزء من األلف)‬
               ‫مايكرو 911,111,1 (جزء من األلف)‬
              ‫نانو( 100,000,000,0 جزء من البليون)‬
          ‫بيكو 911,111,111,111,1 (جزء من التريليون)‬
     ‫فمتو 911,111,111,111,111,1 (جزء من الكرادريليون)‬
    ‫أتو( 100,000,000,000,000,000,0 جزء من الكونيتليون)‬
          ‫بعض التواريخ المهمة في تطور النظام المتري:‬
      ‫ا‬              ‫ا‬       ‫ا‬
‫0761م الفرنسي جابريل يقترح نظامً عشريً للقياس مبنيً على‬
                        ‫جزء من محيط األرض.‬
  ‫1761م الفلكي الفرنسي جين بيكارد يقترح استخدام طول‬
‫البندول الذي يتأرجح مرة واحدة في الثانية كمعيار لوحدة الطول.‬
    ‫0971م المجلس الوطني الفرنسي يطلب من األكاديمية‬
‫ِّي النظام‬ ‫الفرنسية للعلوم إنشاء نظام للموازين والمقاييس. سم‬
         ‫الذي استحدثته األكاديمية باسم النظام المتري.‬
    ‫5971م تبنت فرنسا النظام المتري ولكن سمحت للناس‬
                 ‫بمواصلة استخدام وحدات أخرى.‬
                                      ‫ا‬
 ‫7381م أجازت فرنسا قانونً يفرض على كل فرنسي البدء في‬
          ‫استخدام النظام المتري في 9 / 9 / 1429 م.‬
‫6681م أجاز الكونجرس في أمريكا استخدام النظام المتري ولكن‬
                       ‫لم يفرض استخدامه.‬
                                            ‫ع‬
   ‫0781ـ 5781 م ُقد مؤتمر عالمي لتحديث النظام المتري‬
 ‫ولتبني معايير قياس جديدة للكيلوجرام والمتر، وقد شاركت 69‬
                          ‫دولة في المؤتمر.‬
 ‫5781م تم توقيع معاهدة المتر في نهاية مؤتمر 1629 ـ 0629م‬
      ‫وأنشأت المعاهدة منظمة دائمة، وهي وكالة الموازين‬
        ‫والمقاييس، لتعديل النظام المتري حسب الحاجة.‬
 ‫9881م استحدثت معايير جديدة للمتر والكيلوجرام مبنية على‬
  ‫تلك التي تبناها مؤتمتر 1629 ـ 0629م وأرسلت للدول التي‬
                        ‫وقعت اتفاقية المتر.‬
  ‫0691م في مؤتمر عام للموازين قامت الدول التي تستخدم‬
          ‫النظام المتري بتبني صيغة معدلة من النظام.‬
         ‫5691م بدأت بريطانيا في التحول للنظام المتري.‬
‫0791م بدأت أستراليا عملية تحول للنظام المتري مبرمجة على‬
                            ‫عشر سنوات.‬
‫1791م أوصت إحدى الدراسات التي قام بها الكونجرس أن تقوم‬
        ‫الواليات المتحدة بالتخطيط للتحول للنظام المتري.‬
  ‫5791م بدأت كندا في التحول التدريجي نحو النظام المتري.‬
  ‫5791م أجاز الكونجرس األمريكي قانون التغيير للنظام المتري‬
            ‫والذي نادى بالتحول االختياري لهذا النظام.‬
   ‫3891م تم في مؤتمر عام للموازين والمقاييس تبني معيار‬
                        ‫قياسي جديد للمتر.‬
‫8891م أجاز الكونجرس األمريكي القانون المعروف باسم القانون‬
‫الجامع للتجارة والتنافس وقد احتوى القانون على فقرة تطلب من‬
 ‫كل وكاالت الحكومة الفيدرالية استخدام النظام المتري في كل‬
                               ‫ء‬
            ‫المعامالت الرسمية ابتدا ً من عام 5119 م.‬
                     ‫النظرية الميزونية‬
  ‫تفسير هذه النظرية القوى الكامنة في النواة التي تعمل على‬
         ‫ربط النويات والتي تساوي طاقة الترابط النووي.‬
                      ‫فروض النظرية الميزونية:‬
  ‫1ـ ميزونات باي وتشمل ميزون باي الموجب +‪ II‬وميزون باي‬
‫السالب -‪ II‬والمتعادل - وتعرف هذه الميزونات بالميزونات الثقيلة‬
                  ‫وهي المسؤولة عن ربط النويات.‬
  ‫2ـ يتم الجذب بين البروتون والنيوترون بواسطة التأثير المتبادل‬
‫لميزون باي الموجب فيتحول البروتون إلى نيوترون والنيوترون إلى‬
                                ‫بروتون.‬
  ‫3ـ يتم الجذب بين النيوترون والبروتون بواسطة التأثير المتبادل‬
‫لميزون باي السالب فيتحول النيوترون إلى بروتون والبروتون إلى‬
                               ‫نيوترون.‬
‫4ـ يتم الجذب بين بروتونين وكذلك بين نيوترونين بواسطة التأثير‬
                  ‫المتبادل لميزونات باي المتعادلة.‬
                       ‫ا‬
 ‫5ـ تبادل الميزونات يتم بسرعة عظيمة جدً وينشأ عن ذلك قوة‬
‫الربط بين النويات ويكون - مجموعة طاقة حركة الميزونات = طاقة‬
                           ‫الترابط النووي.‬




                  ‫انقالب الجمهرة‬
             ‫‪Population Inversion‬‬
 ‫المادة في الحالة الطبيعية تكون ذراتها مستقرة وموزعة في‬
                                     ‫ا‬
‫مستويات الطاقة وفقً لما يمثله الشكل (9) الذي يبين أن عدد‬
‫الذرات في مستوى الطاقة األدنى 1 ‪ E‬يكون أكبر من عددها في‬
             ‫ا‬
 ‫المستوى الذي يعلوه2 ‪ ، E‬ويتناقص العدد تباعً في مستويات‬
‫الطاقة األعلى 3 ‪ E‬ثم ...4 ‪ E‬وإذا استثيرت الذرة (كما يحدث في‬
   ‫جهاز توليد الليزر نتيجة ضخ الطاقة )‪ hv‬فإن توزيع عددها في‬
  ‫مستويات الطاقة يتغير نتيجة النتقال إلكترونات من المستويات‬
‫األدنى إلى المستويات التي تعلوها. وعندما تنتقل إلكترونات من‬
  ‫المستوى 1 ‪ E‬إلى المستوى 2 ‪ E‬بحيث يصبح عدد الذرات في‬
 ‫المستوى 1 ‪ E‬أقل من عددها في المستوى( 2 ‪ E‬كما بالشكل‬
  ‫(5) يقال للذرات إنها في حالة «تعاكس إسكاني»، ويكون هذا‬
  ‫الوضع غير مستقر، وتحاول الذرات بطبيعتها أن تعود إلى الحالة‬
‫المستقرة بانتقال إلكترون من المستوى 2 ‪ E‬إلى المستوى1 ‪، E‬‬
 ‫وكل إلكترون يفعل ذلك يتخلى عن طاقة قدرها( ‪ hv‬هي الطاقة‬
 ‫المنبعثة وقدرها( )‪ (E 1 - E 2 = hv‬أي لها التردد نفسه للفوتون‬
   ‫الساقط من الضخ) . وتكون حركة كل من الفوتونين في االتجاه‬
                              ‫نفسه.‬
‫وعند ضخ الفوتونات ذات التردد ‪ v‬لكي تسقط على الذرات يحدث‬
  ‫أحد أمور ثالثة( يوضحها الشكل 3): (أ) إذا كانت طاقة الفوتون‬
                                            ‫خ‬
  ‫الساقط (الذي يض ّ) ال تساوي )1 ‪ (E 2 - E‬فإنه يمر بين ذرات‬
    ‫المادة دون أن يتفاعل معها (الشكل أ) . (ب) وإذا كانت طاقة‬
   ‫الفوتون الساقط تساوي الفرق )1 ‪ (E 2 - E‬وكان عدد الذرات‬
   ‫بالمستوى األدنى 1 ‪ E‬أكبر من عددها بالمستوى األعلى 2 ‪E‬‬
 ‫فإن الذرة تمتص الفوتون الساقط عليها (بانتقال الكترون من 1 ‪E‬‬
    ‫إلى 2 ‪ E‬ـ الشكل ب) . (ج) وإذا كانت طاقة الفوتون الساقط‬
     ‫تساوي الفرق )1 ‪ (E 2 - E‬وكانت الذرات في حالة تعاكس‬
      ‫اسكاني (أي أن عددها بالمستوى 1 ‪ E‬أقل من عددها‬
  ‫بالمستوى )2 ‪ E‬فإن الذرات المستحثة يمكنها أن تشع الطاقة‬
‫الممتصة الزائدة )1 ‪ (E 2 - E‬لتعود الذرة إلى المستوى 1 ‪ E‬حيث‬
                                          ‫ا‬
    ‫تكون أكثر استقرارً (الشكل ج) . وقبل أن تجد الذرات فرصة‬
‫للعودة إلى المستوى األدنى للطاقة 1 ‪ E‬فإن الفوتونات الساقطة‬
 ‫تصطدم بالذرة المستحثة والتي تعود عندئذ إلى مستوى الطاقة‬
 ‫األدنى، ويصحب ذلك انبعاث فوتون له التردد )‪ (v‬نفسه. وتواصل‬
  ‫الفوتونات الساقطة سيرتها مصحوبة بالفوتونات المنبعثة. وفي‬
‫جهاز توليد أشعة الليزر يتزايد عدد هذه الفوتونات وتتصاعد طاقتها‬
     ‫كلما طالت مسيرتها، األمر الذي يتحقق بوجود السطحين‬
  ‫العاكسين. وفي نهاية األمر تتمكن الفوتونات عالية الطاقة من‬
   ‫اختراق السطح نصف العاكس، منطلقة إلى خارج مولد أشعة‬
   ‫الليزر على شكل حزمة دقيقة من األشعة المكثفة والمتوازية‬
                ‫والمترابطة، هي حزمة أشعة الليزر.‬
‫الشكل 9‬




‫الشكل 5‬
                          ‫الشكل 3‬




                 ‫انكماش فتزجيرالد لورنتز‬
‫لقد أوضح ألبرت اينشتين * في نظريته النسبية الخاصة * أنه من‬
 ‫أهم األسباب التي أدت إلى العديد من المشاكل واللبس الذي‬
  ‫وقع فيه العلماء في أواخل القرن التاسع عشر ترتبط بالطريقة‬
 ‫التي نتبعها في قياس أطوال األجسام وكتلها، وخاصة األجسام‬
‫التي تتحرك بالنسبة إلينا. وكذلك عند قياسنا للفترة الزمنية بين‬
‫حدثين متتاليين. وقد أوضح أينشتين أن هناك طريقتين مختلفتين‬
‫لقياس طول جسم من األجسام. فعلى سبيل المثال، نفرض أن‬
‫المطلوب قياس طول إحدى عربات قطار متحرك. في هذه الحالة‬
   ‫يمكن إجراء هذا القياس بواسطة مشاهد بداخل العربة، أي‬
    ‫مشاهد ساكن بالنسبة للعربة ويتحرك معها. ولنفرض أنه،‬
                                ‫ج‬
‫بحسب قياسات هذا المشاهد، و ُد أن طول العربة (ل.) . أما إذا‬
‫قام مشاهد آخر، يقف على رصيف المحطة، بإجراء عملية القياس‬
                          ‫ا‬
‫لنفس العربة أثناء مرور القطار أمامه متحركً بسرعة منتظمة (ى )‬
  ‫فإنه في هذه الحالة سوف يستخدم وسائل أخرى مناسبة كي‬
    ‫يتمكن من حساب طول العربة، ولنفرض أنه قدر طول العربة‬
     ‫بالقيمة (ل) حسب قياساته هو. ومن الطبيعي أن يختلف‬
  ‫التقديران. وقد وجد أينشتين باستخدام «تحويالت لورنتز» * أن‬
                           ‫العالقة بينهما هي:‬
    ‫ل= ل ؟ 9 ـ ى 5/ج 5 حيث ج هي سرعة الضوء، وحيث أن‬
                             ‫ا‬
‫سرعة القطار ى تكون عادة أصغر كثيرً من سرعة الضوء ج فإن ى‬
   ‫5/ج 5 تكون أصغر من الواحدالصحيح. وعلى ذلك فإن ل تكون‬
 ‫أصغر من ل.، أي أن تقدير المشاهد الواقف على رصيف المحطة‬
     ‫لطول العربة التي تتحرك بالنسبة إليه يكون أقل من تقدير‬
  ‫المشاهد الساكن بالنسبة للعربة لهذا الطول .أي أن المشاهد‬
‫الذي تتحرك العربة بالنسبة إليه يخيل إليه كما لو كان طول العربة‬
 ‫قد انكمش. وقد عرفت هذه النتيجة باسم «انكماش فتزجيرالد»‬
   ‫على اسم العالم األيرلندي فتزجيرالد الذي يقال إنه أول من‬
 ‫استخدم تعبير «انكماش الطول» عام 3129 عند محاولته تفسير‬
  ‫النتيجة السلبية لتجربة ميكلسون ـ مورلى *. كما يطلق على‬
                                   ‫ا‬
                 ‫هذه الظاهرة أيضً« انكماش لورنتز.»‬
    ‫ا‬        ‫ا‬
   ‫ومن المهم أن ندرك أن االنكماش هنا ليس انكماشً فيزيائيً،‬
   ‫ولكنه نشأ عند المقارنة بين طريقتين مختلفتين للقياس: في‬
               ‫ا‬
     ‫إحداهما يكون الجسم المراد تقدير طوله متحركً بالنسبة‬
  ‫للمشاهد الذي يقوم بعملية القياس، وفي الثانية يكون الجسم‬
‫ساكنً بالنسبة للمشاهد. وبصورة أخرى نقول إنه إذا تحرك قضيب‬‫ا‬
      ‫بالنسبة لمشاهد ما في اتجاه طوله، فإن القضيب يظهر‬
 ‫للمشاهد كما لو كان قد انكمش. أما إذا تحرك القضيب في اتجاه‬
  ‫عمودي على طوله فإنه ال يظهر أي انكماش. وقد ارتبطت هذه‬
                        ‫ر‬
            ‫النتيجة بما يعرف باسم «تناقض إ ِنفست.* »‬
                  ‫الحركة المستقيمة‬
               ‫‪Rectilinear Motion‬‬
 ‫يعبر عن المسافة التي يقطعها جسم متحرك في وحدة الزمن‬
                                                ‫و‬
   ‫بالسرعة. َتعرف السرعة المتوسطة: النسبة بين المسافة‬
        ‫المقطوعة والزمن الذي تم فيه قطع تلك المسافة.‬
    ‫وتقاس السرعة بوحدة مسافة / وحدة زمن؛ أي (م/ث) أو‬
                          ‫(كم/ساعة.)‬
‫وعند لحظة معينة تسمى السرعة بالسرعة اللحظية للسيارة إن‬
           ‫ا‬
  ‫السرعة التي تتغير باستمرار زيادة كان ذلك أو نقصانً تسمى‬
             ‫حركة ذات تسارع. ويعرف التسارع كاآلتي:‬
          ‫التسارع: المعدل الزمني للتغير في السرعة.‬

               ‫الحركة الدائرية المنتظمة‬
           ‫‪Uniform Circular Motion‬‬
                                                  ‫ا‬
  ‫لو ربطت حجرً بطرف خيط، وأمسكت بيدك الطرف اآلخر للخيط،‬
     ‫ثم قمت بتحريك الحجر في مسار دائري في مستوى، فإنك‬
                               ‫ستالحظ أنه:‬
                                         ‫ا‬
   ‫ـ عليك أن تشد الخيط دائمً بقوة إلجبار الحجر على االستمرار‬
                           ‫في الحركة الدورانية.‬
       ‫ـ تزداد قوة الشد في الخيط بزيادة سرعة دوران الحجر.‬
‫ـ إذا أفلت الخيط، فإن الحجر سوف ينطلق باتجاه المماس للمسار‬
                 ‫الدائري الذي كان يسلكه لحظة اإلفالت.‬
    ‫إن الحركة التي يتحركها الحجر المربوط بالخيط تسمى حركة‬
                 ‫دائرية منتظمة وتعرف على النحو اآلتي:‬
    ‫الحركة الدائرية المنتظمة هي حركة جسم في مسار دائري‬
            ‫بحيث يمسح زوايا متساوية في أزمنة متساوية.‬
‫حتى يتحرك جسم حركة دائرية منتظمة، يستلزم ذلك التأثير فيه‬
   ‫بقوة ثابتة المقدار، وباتجاه متعامد مع اتجاه حركة الجسم؛ أي‬
  ‫باتجاه مركز الدائرة التي يدور فيها الجسم، وحسب قانون نيوتن‬
               ‫ا‬
  ‫الثاني، فإن هذه القوة سوف تكسب الجسم تسارعً باتجاهها؛‬
‫أي باتجاه مركز الدائرة؛ لذلك فإن هذه القوة تسمى القوة الجابذة‬
   ‫ي‬                                                  ‫ي‬
 ‫(المركزّة)، والتسارع الناشىء عنها بالتسارع الجابذ( المركز ّ).‬
     ‫ا‬
    ‫أما بالنسبة لسرعة الجسم االنتقالية، فيبقى مقدارها ثابتً،‬
    ‫وتأخذ اتجاه المماس للمسار الدائري عند أي نقطة عليه.‬
 ‫حركة األجسام في مجال الجاذبية األرضية في قانون نيوتن في‬
                            ‫الجذب العام:‬
 ‫لقد عمم نيوتن وجود هذه القوى بين جميع األجسام في الكون‬
  ‫مهما صغرت أو كبرت؛ أي أن هنالك قوة تجاذب متبادلة بين أي‬
                                     ‫ال‬
   ‫جسمين في الكون، فمث ً تجذب األرض القمر نحو مركزها،‬
           ‫ا‬
    ‫ويجذب القمر األرض بالقوة نفسها نحو مركزه أيضً، وكذلك‬
‫التفاحة التي قيل إنها سقطت على رأس نيوتن تجذب األرض كما‬
 ‫تجذبها األرض وبالقوة نفسها. وقد افترض نيوتن أن قوة التجاذب‬
              ‫بين أي جسمين تتحدد بالعوامل اآلتية:‬
                     ‫أ ـ كتلة كل من الجسمين.‬
               ‫ب ـ المسافة بين مركزي الجسمين.‬
          ‫وينص قانون نيوتن في الجذب العام على أن:‬
‫ا‬
‫تتناسب قوة الجذب المتبادلة بين أي جسمين في الكون تناسبً‬
            ‫ا‬
   ‫طرديً مع حاصل ضرب كتلتي الجسمين، وعكسيً مع مربع‬  ‫ا‬
                          ‫المسافة بينهما.‬




           ‫الحركة التذبذبية والتوافقية البسيطة‬
          ‫1ـ الحركة التذبذبية:‪Oscillatory Mtion‬‬
‫الحركة التذبذبية: نمط من أنماط الحركة يتحرك فيها الجسم حول‬
                        ‫ا‬
 ‫موضع سكونه، بحيث تكرر نفسها عددً من المرات، في فترات‬
                        ‫زمنية متساوية.‬
  ‫والذبذبة الكاملة: الحركة التي يعملها الجسم المتذبذب في‬
 ‫الفترة الزمنية بين مروره بنقطة معينة في مسار حركته مرتين‬
                           ‫متتاليتين.‬
  ‫وتسمى أكبر إزاحة للجسم المهتز من موضع سكونه اتساع‬
 ‫الحركة التذبذبية ، كما يسمى الزمن الالزم إلتمام ذبابة كاملة‬
  ‫الزمن الدوري. كما يسمى عدد الذبذبات الكاملة التي يتمها‬
            ‫الجسم خالل وحدة الزمن بتردد الجسم.‬
‫التردد (ت د)= عدد الذبذبات الكاملة التي ينجزها الجسم / الزمن‬
           ‫المستغرق في إتمامها ذبذبة/ث أو هيرتز.‬
    ‫الزمن الدوري = الزمن المستغرق في إتمام عدد معين من‬
  ‫الذبذبات / عدد الذبذبات المنجزة 5 ـ الحركة التوافقية البسيطة‬
                    ‫:‪Simple Harmonic Motion‬‬
       ‫ومن األمثلة على الحركة التوافقية البسيطة ما يأتي:‬
         ‫ي‬
      ‫ـ حركة كتلة معلقة بطرف نابض (حركة أفقية أو رأسّة.)‬
              ‫ـ الحركة التذبذبية لفرعي شوكة رنانة.‬
                      ‫ـ الحركة التذبذبية لوتر.‬
  ‫ـ الحركة التذبذبية لدقائق الوسط الناقل للموجات الميكانيكية.‬
‫ـ الحركة التذبذبية لإللكترونات في سلك يسري فيه تيار كهربائي‬
                               ‫متناوب.‬
‫وبصورة عامة تنشأ الحركة التوافقية البسيطة بفعل قوة تؤثر في‬
                                         ‫ا‬
   ‫الجسم، وتتناسب طرديً مع اإلزاحة التي تحدث للجسم عن‬
 ‫موضع سكونه، ويكون اتجاه القوة في عكس اتجاه اإلزاحة دائمً‬
 ‫ا‬
‫كما في الشكل، أي أن: ق ر= ث؟س وتسمى هذه القوة بالقوة‬
    ‫المعيدة (أو المرجعة )‪) (Restoring force‬ألنها تحاول إرجاع‬
  ‫النابض لوضعه األصلي. ومن شأن هذه القوة أن تحرك الجسم‬
                             ‫ق‬                     ‫ا‬
‫(جيئة وذهابً)، كما هو الحال في الر ّاص (البندول) أو في جسم‬
                           ‫مربوط بنابض.‬
 ‫الحركة التوافقية البسيطة: الحركة التذبذبية التي تتناسب فيها‬
                                       ‫ا‬    ‫ا‬
   ‫القوة المعيدة تناسبً طرديً مع اإلزاحة الحادثة للجسم المهتز‬
                      ‫وفي اتجاه معاكس لها.‬

                     ‫تاريخ اكتشاف الذرة‬
                       ‫تحويالت لورنتز‬
 ‫لقد تعرض العالم الهولندي هـ.أ. لورنتز *، أثناء قيامه بإجراء بعض‬
        ‫التطبيقات على معادالت ماكسويل الخاصة بالمجال‬
                                          ‫ر‬
  ‫الكهرومغنطيسي* ، تع ّض لمشكلة أساسية تتعلق بالعالقات‬
 ‫الرياضية بين القياسات الخاصة بالمكان والزمان التي يجريها كل‬
  ‫من مشاهديْن يحتركان بسرعة نسبية منتظمة عندما يرصدان‬‫َ‬
  ‫نفس الحادثة .فقد وجد لورنتز أنه لو كان لدينا مشاهدان أ، ب‬
                                                           ‫ال‬
  ‫مث ً فإن المشاهد أ يعين أية حادثة« د» تقع تحت إدراكه بأربع‬
                                       ‫ال‬
    ‫كميات: (س، ص، ع) مث ً لتعيين مكانها بالنسبة لمجموعة‬
  ‫متعامدة من المحاور (م س، م ص، مع) . ثم يعين زمان حدوث‬
                    ‫ا‬
   ‫الحادثة وليكن ن. وبذلك تتعين الحادثة تمامً حسب قياسات‬
                        ‫س ص ع‬
   ‫المشاهد أ على الصورة: د[( َ، َ، َ)، ن]كذلك المشاهد‬
                                ‫َ‬
 ‫اآلخر ب عندما يرصد أية حادثة «د» تقع تحت إدراكه، فإنه يعينها‬
               ‫س ص ع‬
    ‫هو اآلخر بأربع كميات خاصة به هو: ( َ، َ، َ) بالنسبة‬
            ‫َس مص مع‬
   ‫لمجموعة من المحاور المتعامدة (م َ، َ َ، َ َ) لتعيين‬
        ‫د س ص ع‬                                     ‫ن‬
      ‫مكانها، َ لتعيين لحظة حدوثها. أي أن َ[( َ، َ، َ)،‬
 ‫ن]والمشكلة تنشأ عندما يرصد المشاهدان أ، ب نفس الحادثة،‬       ‫َ‬
                         ‫ال‬                      ‫د‬
 ‫أي عندما د = َ، وكان المشاهد ب مث ً يتحرك بسرعة منتظمة‬
  ‫ى بالنسبة للمشاهد أ. والسؤال المطروح في هذه الحالة: ما‬
   ‫هي العالقات التي تربط الكميات األربع التي تعين الحادثة د‬
                              ‫د‬
 ‫بالكميات األربع التي تعين الحادثة َ؟ بمعنى أنه لو عرفت إحدى‬
    ‫المجموعتين فإنه يمكن تعيين المجموعة األخرى. ولتيسير‬
              ‫َ‬
  ‫اإلجابة نفرض أنه عند بدء الزمن، أي عندما ن = ن= صفر كان‬
‫المشاهدان معا وكانت محاورهما متطابقة. ولنفرض أن سرعتهما‬
    ‫النسبية ى في اتجاه م س. في هذه الحالة تكون العالقات‬
                 ‫المطلوبة، حسب قواعد الميكانيكا‬



                       ‫النيوتونية هي:‬
                         ‫ن‬      ‫ع‬       ‫ص‬
 ‫َ = س ـ ى ن، َ = ص، َ = ع، َ = ن إال أن لورنتز عندما‬   ‫س‬
 ‫تصدى لهذه المشكلة عام 7129 رفض استخدام هذه العالقات‬
   ‫على الصورة السابقة، إذ أنها ال تؤدى إلى محافظة معادالت‬
  ‫ماكسويل على صورتها عند تحويلها بموجب هذه العالقات من‬
‫مجموعة المشاهد ب إلى مجموعة المشاهد أ. وقد تمكن لورنتز‬
 ‫من استنباط الصورة التي يجب أن تكون عليها هذه العالقات كي‬
            ‫س‬
 ‫تحافظ على صورة معادالت ماكسويل، ووجد أنها َ( ‪ = B‬س ـ‬
                             ‫ن‬       ‫ع‬        ‫ص‬
        ‫ى ن)، َ = ص، َ = ع، َ( ‪ = B‬ن ـ ى/ج 5 س)‬
 ‫حيث/1 = ‪ B‬؟ 9 ـ ى 5/ج 5، ج هي سرعة الضوء وسميت هذه‬
 ‫العالقات باسم «تحويالت لورنتز»، كما سميت المجموعة األولى‬
  ‫باسم «تحويالت جاليليو». ويالحظ أن تحويالت لورنتز تؤول إلى‬
  ‫تحويالت جاليليو عندما تكون السرعة النسبية للمشاهدين ى‬
  ‫صغيرة بالنسبة لسرعة الضوء ج بحيث يمكن إهمال الكمية ى‬
‫5/ج 5. وقد تمكن أينشتين عام 0119 من اشتقاق تحويالت لورنتز‬
                                                    ‫ا‬
    ‫مستندً فقط على الفرضين األساسيين للنسبية الخاصة.*‬

                    ‫تغير الكتلة مع السرعة‬

 ‫في ميكانيكا النسبية الخاصة *. ثبت أن كتلة الجسم المتحرك‬
 ‫تتغير تبعا لسرعته فتزداد بازدياد تلك السرعة. وبصورة أدق، إذا‬
 ‫تحرك جسم بسرعة منتظمة ع بالنسبة لمشاهد ما، فإن كتلة‬
        ‫الجسم ك بالنسبة لهذا المشاهد تحقق العالقة:‬
         ‫ك = ك/9 ـ ع 5/ج 5 حيث ج هي سرعة الضوء.‬
 ‫ومن هذه العالقة يتضح أن ك = ك. عندما ع = صفر. أي أن ك.‬
                            ‫ا‬
 ‫هي كتلة الجسم عندما يكون ساكنً بالنسبة للمشاهد ويطلق‬
  ‫عليها اسم «الكتلة الفعلية للجسم)‪ ،» * (proper mass‬كما‬
                                            ‫ا‬
         ‫تسمى أيضً «بكتلة السكون. )‪» * (rest mass‬‬
‫ومن أهم نتائج هذه العالقة والتي لم تكن معروفة في الميكانيكا‬
  ‫النيوتونية *، أنه أمكن إيجاد عالقة مباشرة بين الكتلة والطاقة‬
        ‫لجسم متحرك[انظر: العالقة بين الكتلة والطاقة.]‬
‫وقد ارتبط بهذه العالقة مفهوم خاطىء وهو أنه عندما تزداد سرعة‬
 ‫الجسم ع بحيث تصبح مساوية لسرعة الضوء أي عندما ع = ج‬
  ‫فإن كتلة الجسم ك تصبح ال نهائية في الكبر. وهذا االستنتاج‬
‫غير صحيح إذ أنه في حالة« الفوتون» * وهو الجسم الذي يتحرك‬
 ‫بسرعة الضوء تكون سرعة السكون ك. مساوية للصفر .وحسب‬
 ‫العالقة السابقة تصبح كتلة الفوتون ك = صفر/صفر، وهذه كمية‬
                         ‫ا‬
                        ‫غير معينة رياضيً.‬
                      ‫تناقض الساعة‬
‫بعد ظهور النظرية النسبية الخاصة * التي وضعها إلبرت أينشتين‬
  ‫عام 0119 ظهرت عدة تناقضات ظاهرية فيما يتعلق بنتائج هذه‬
    ‫النظرية .ومن أهم هذه التناقضات تناقض إرنست *، وتناقض‬
     ‫الساعة. والغريب أن أينشتين نفسه هو أول من كتب عن‬
‫التناقض األخير عام 0119 م، ثم عاد وكتب عنه ثانية عام 9919،‬
    ‫ولم يقم بأية محاولة لتفسير ما يشوبه من لبس أو غموض.‬
‫ويتلخص هذا التناقض في أننا لو عتبرنا مشاهدين أ، ب يجلسان‬
 ‫معً وكل منهما معه ساعة لتحديد الوقت، والساعتان متطابقتان‬   ‫ا‬
        ‫ا‬
   ‫تمامً. ثم تحرك أحدهما وليكن ب بسرعة منتظمة مبتعدً عن‬ ‫ا‬
             ‫ا‬                            ‫ا‬
‫زميله، الذي ظل ساكنً، في رحلة طويلة ثم ارتد عائدً إلى زميله‬
‫أ. وبحسب ظاهرة اتساع الفترات الزمنية * في النسبية الخاصة‬
 ‫فإن تقدير المشاهد أ لزمن الرحلة يكون أكبر من تقدير ب له. إذ‬
     ‫أن المشاهد أ يخيل إليه أن الساعة التي يحملها زميله ب‬
    ‫المتحرك بالنسبة إليه تؤخر. وحيث أن المسألة في الحركة‬
                                        ‫ا‬
   ‫النسبية متماثلة تمامً. أي أنه يمكن اعتبار أن المشاهد أ هو‬
 ‫ا‬
‫الذي تحرك في االتجاه المضاد لحركة ب، بينما ترك زميله ساكنً.‬
 ‫وحيث أن أ يحمل اآلن الساعة المتحركة والتي تظهر للمشاهد‬
  ‫ب كما لو كانت تؤخر. فإنه في هذه الحالة يكون تقدير ب لزمن‬
      ‫الرحلة أكبر من تقدير أ لها، وبذلك يكون هناك تناقض بين‬
‫النتيجتين. وقد ثبت بعد ذلك أن هذا التناقض ظاهري، إذ أنه لكي‬
          ‫ال‬                        ‫ا‬
 ‫يرتد أي من المشاهدين عائدً لزميله فيجب أن يقف أو ً ثم يرتد‬
‫بنفس السرعة، وهذا يقتضى تأثير قوة خارجية لتوقف الجسم ثم‬
    ‫بعد ذلك تكسبه سرعة مساوية في االتجاه المضاد. وهذا ال‬
     ‫يدخل في نطاق النسبية الخاصة ألنها قاصرة على حركة‬
‫المشاهدين بسرعة منتظمة وبدون عجلة. وذلك يدخل في نطاق‬
  ‫ال‬
  ‫النظرية النسبية العامة *. وقد تم حل هذه المسألة حال كام ً‬
               ‫في نطاق النسبية العامة عام (5019. )‬
                 ‫تواريخ مهمة في الفيزياء‬
  ‫القرن الرابع قبل الميالدقدم أرسطو نظريات في مجاالت عديدة‬
                             ‫من الفيزياء‬
 ‫القرن الثالث قبل الميالداكتسف أرخميدس قانون العتلة وقوانين‬
                       ‫تتعلق بسلوك السوائل‬
‫القرن الثاني الميالديتصور بطليموس أن األرض ساكنة تدور حولها‬
                 ‫النجوم والكواكب والشمس والقمر‬
      ‫7101م اخترع البيروني أول جهاز لقياس كثافة المواد‬
‫0201م وضع العالم العربي ابن الهيثم أساس علم البصريات في‬
‫عدة كتب فيزيائية مهمة مثل كتاب المناظر الذي درس فيه الضوء‬
              ‫وانكساراته وطبيعة اإلبصار وتشريح العين‬
‫5311م أجرى الخازن أولى التجارب إليجاد العالقة بين وزن الهواء‬
                               ‫وكثافته‬
         ‫0721م أجرى روجر بيكون دراسات في البصريات‬
  ‫3451م نشر نيكوالس كوبرنيكوس نظريته بأن األرض والكواكب‬
              ‫تتحرك في مدارات دائرية حول الشمس‬
 ‫0061م اكتشف جاليليو قوانين مهمة في حقول فيزيائية كثيرة,‬
                     ‫بصفة خاصة في الميكانيكا‬
                ‫7861م نشر نيوتن قوانينه للحركة‬
        ‫0961م نشر كريستيان هايجنز نظرية موجية الضوء‬
     ‫8971م ذكر بنيامين طومسون وكاونت رمفورد أن حركة‬
                 ‫الجسيمات خالل مادة تنتج حرارة‬
    ‫1081م - 3129مأحيا توماس يونج النظرية الموجية للضوء‬
   ‫3081م أعلن جون دالتون ألول مرة نظريته الذرية عن تركيب‬
                                ‫المادة‬
  ‫القرن التاسع عشر الميالديأنتج مايكل فارادي وجوزيف هنريكل‬
                ‫على حده الكهرباء من المغتطيسية‬
‫7481م اكتشف جيمس جول أن الحرارة والطاقة يمكن أن يتحول‬
                    ‫كل منهما لآلخر بمعدل ثابت‬
 ‫4681م نشر جيمس كالرك ماكسويل نظريته الكهرومغنطيسية‬
                                ‫للضوء‬
      ‫7881م أثبتت تجربة مايكلسون ومورليعدم وجود األثير‬
       ‫5981م اكتشف ويلهلم ك. رونتجن األشعة السينية‬
    ‫6981م اكتشف أنطوان هنري بكويريل اإلشعاع الطبيعي‬
‫8981م استخلصت ماري كوري وزوجها بييرعنصر الراديوم المشع‬
            ‫0091م نشر ماكس بالنك نظريته الكمية‬
         ‫ال‬
   ‫5091م نشرأينشتاين نظريته النسبية الخاصة مزلز ً أركان‬
                        ‫التصور النيوتوني للكون‬
‫3191 - 1191م اقترح إرنست رذرفورد ونيلز بورنماذج على شكل‬
                         ‫نظام كوكبي للذرة‬
         ‫5191م أعلن أينشتاين نظريته النسبية العامة‬
    ‫4291م قدم لوي دي بروغلي النظرية الموجبة لإللكترون‬
‫5291م - 7519مطور كل من إيرفين شرودينجر وفرنر هيسينبرج,‬
                                       ‫ا‬
          ‫كل على حده, نظمً لتنسيق الفيزياء الكمية.‬
  ‫0391م تنبأ بول ديراكب وجود البوزيترون وهو إلكترون موجب‬
                               ‫الشحنة‬
  ‫1391م أنشأ السير جون كوكروفت وأرنست والتنأول معجل‬
                               ‫جسيمات‬
 ‫2391م اكتشف جايمس شادويك وجود جسيمات متعادلة في‬
            ‫نواة الذرة، أطلق عليها فيما بعد النيوترونات‬
‫8391م تمكن أوتو هان وفرتز ستراسمانمن شطر ذرة اليورانيوم‬
‫2491م حقق إنريكو فيرمي وزمالؤه أول تفاعل نووي متحكم فيه‬
   ‫5491م أول تفجير لقنبلة ذرية في نيومكسيكو، تبعه إلقاء‬
                ‫قنبلتين في نفس السنة على اليابان‬
    ‫7491م اخترع جون باردين ووالتر. براتين وويليام شوكلي‬
                              ‫الترانزستور‬
                 ‫0691م صنع ثيودور ميمان أول ليزر‬
  ‫4691م اقتراح موري جل - مان وجورج زفايجوجود جسيمات‬
                      ‫الكوارك جسيمات أساسية‬
    ‫ا‬
‫4791م اكتشف بيرتون ريختر وصمويل. سي. سي.تنج نوعً من‬
 ‫الجسيمات تحت الذرية سمي بجسيم إبساي أو جسيم جي‬
 ‫3891م اكتشف باحثون تحت قيادة كارلو روبيا ثالثة جسيمات‬
             ‫تحت ذرية, هي جسيمات ‪ +w‬و ‪ -w‬و ?‪z‬‬
 ‫5991م إكتشف العلماء في مختبر فرمي الجسيم تحت الذري‬
                            ‫الكوارك فوقي‬
              ‫ا‬
  ‫0002م إكتشف العلماء في مختبر فرمي جسيمً تحت ذري‬
                          ‫سمي تاو نيوترينو‬



               ‫حوادث المفاعالت النووية‬
                    ‫ال‬
‫حتى 95 ديسمبر 1119 كان هناك 354 مفاع ً نوويا تعمل في 45‬
                        ‫ال‬                                ‫ا‬
  ‫بلدً على نطاق العالم. منها 599 مفاع ً في الواليات المتحدة.‬
 ‫وتقع« الحوادث الروتينية» التي يشار إليها باألحداث غير العادية‬
  ‫من وقت آلخر أثناء تشغيل هذه المفاعالت. وقد صنفت الوكالة‬
    ‫الدولية للطاقة الذرية هذه «األحداث غير العادية »على أنها‬
         ‫أحداث ال تتعلق بالسالمة (بمتوسط تكرار 0ر1 إلى‬
       ‫حدث/أسبوع/مفاعل)، وأحداث متعلقة بالسالمة (0ر1‬
   ‫حدث/شهر/مفاعل)، وأحداث ذات إضرار بالسالمة (0ر1 إلى 9‬
‫حدث/سنة/مفاعل) وخالل الفترة من 1619 ـ 1119 أدى كثير من‬
  ‫اوحداث غير العادية إلى إغالق المفاعالت. فعلى سبيل المثال‬
                                           ‫ا‬
‫كان هناك 019 حادثً في الواليات المتحدة في الفترة ما بين مايو‬
 ‫وسبتمبر 4219 فقط. وبصفة عامة لم تسفر حاالت االغالق هذه‬
             ‫ال‬
  ‫وأمثالها عن انطالق إشعاعات في البيئة مع أن قلي ً منها أدى‬
   ‫إلى تلوث بعض العاملين أو المناطق المحصورة حول المعامل.‬
‫وبالرغم من االجراءات واالحتياطات المعقدة التي تتخذ لمنع وقوع‬
 ‫حادث كبير، وقعت عدة حوادث، كان أهمها حادث ثرى مايل أيالند‬
    ‫بالواليات المتحدة عام 1619، وحادث تشيرنوبيل باتحاد دول‬
            ‫الكومنولث عام 7219 (انظر :مفاعل نووى. )‬
 ‫حادث ثرى مايل أيالند: في الصباح الباكر من يوم 25 آذار/مارس‬
‫1619 أصيب المفاعل المبرد بالماء المضغوط الذي تصل قدرته إلى‬
  ‫122 ميجاواط في2 ‪ ، Three Mile Island Unit‬الذي كان يعمل‬
                                             ‫ا‬
 ‫بكامل طاقته تقريبً، بتوقف التغذية العادية بالمياه مما أدى إلى‬
                 ‫ا‬                 ‫ق‬
     ‫تعطل التوربين ومن بعده تو ّف المفاعل. وتبعً لذلك حدثت‬
    ‫سلسلة من األحداث أدت نتيجتها إلى ضرر شديد في قلب‬
                            ‫ا‬
‫المفاعل. ووصلت درجات الحرارة محليً في قلب المفاعل إلى حد‬
                           ‫ذوبان الوقود.‬
 ‫وقد انطلقت في البيئة مواد انشطارية إشعاعية، تضمنت بشكل‬
   ‫رئيسي، الغازات الخاملة (زينون ـ 339 وزينون ـ 039) ومقادير‬
    ‫ضئيلة من اليود ـ 939. لم يقتل أحد نتيجة الحادث، ولم يكن‬
‫هناك أثر ملحوظ لإلشعاع على صحة الجمهور. وأدى الحادث إلى‬
     ‫إجالء نحو 11155 شخص من المناطق المحيطة بالموقع.‬
‫كارثة تشيرنوبيل: تقع محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، على بعد‬
   ‫139 كم شمال كييف، باتحاد دول الكومنولث،. وفي 75 أبريل‬
                         ‫ا‬
   ‫7219 في الساعة 9 و35 دقيقة صباحً وقع انفجار في الوحدة‬
    ‫رقم 4 بها ونتيجة للحادث حصل تفتت في الوقود، وانفجارات‬
 ‫بخارية وهدروجينية، وارتفعت درجة حرارة المفاعل المحترق إلى‬
                                     ‫ا‬
  ‫عدة آالف درجة مئوية مؤديً إلى انصهار قلب المفاعل وانطالق‬
      ‫اإلشعاعات من عناصر الوقود المدمرة خالل فترة 19 أيام.‬
  ‫وأدى الحادث إلى انطالق كميات ضخمة من النويدات المشعة‬
     ‫في الغالف الجوى. وكان من بين هذه النويدات المهمة من‬
‫الناحية الطبية الحيوية: سترنشيوم ـ 11 واليود ـ 939 والسيزيوم ـ‬
                                ‫639.‬
  ‫وانتقلت المواد المشعة المنبعثة من تشيرنوبيل إلى مسافات‬
‫بعيدة ووصلت إلى أماكن تبعد آالف الكيلومترات عن مصدرها. فقد‬
   ‫عبرت الحدود إلى بولندا وجنوب فنلندا السويد والنرويج. وإلى‬
  ‫ألمانيا، واليونان وعبر الجمهوريات السوفياتية (سابقا) والبلدان‬
                  ‫االسكندنافية والمملكة المتحدة.‬
 ‫تركز االهتمام في بداية األمر على اليود ـ 939 الذي تأكله األبقار‬
 ‫خالل رعيها ويظهر في ألبانها. كما تلوثت الخضر الورقية والفواكه‬
    ‫المزروعة في الخارج مما أدى إلى التخلص منها. وقد اتخذت‬
   ‫تدابير خاصة في اسكندنافيا والمملكة المتحدة للحد من نقل‬
                         ‫المواشي وذبحها.‬
              ‫ا‬
‫ومع أن مجموع الوفيات نتيجة للحادث كان 93 شخصً في البداية،‬
    ‫فقد أعلنت حكومة اتحاد الجمهوريات االشتراكية السوفياتية‬
‫(سابقً) أن جملة الوفيات تراوحت بين 052 و113 شخص بعد أربع‬ ‫ا‬
   ‫سنوات من الحادث. وتوضح البيانات الطبية عن الفتترة 7219 ـ‬
    ‫0991، في منطقة المراقبة الدقيقة حول تشيرنوبيل، ارتفاعً‬
    ‫ا‬
   ‫بنسبة 10 في المائة في متوسط تكرار اإلصابة بأمراض الغدة‬
     ‫الدرقية واألورام الخبيثة ونمو األنسجة (وازداد سرطان الدم‬
   ‫بنسبة 10 في المائة)، باإلضافة إلى زيادة خطيرة في حاالت‬
              ‫اإلجهاض ووالدة أطفال بتشوهات جينية.‬




           ‫خواص الدقائق األساسية في الذرة‬

       ‫الشحنة‬      ‫الجسيم الكتلة.جرام الكتلة.وك الشحنة‬
    ‫النسب الفعلية.كولوم‬      ‫ذ‬
                   ‫ية‬
                                  ‫-01×901.9‬
    ‫91-01×6.1-‬      ‫1-‬    ‫55000.0‬           ‫اإللكترون‬
                                      ‫82‬
     ‫-01×6.1+‬                     ‫-01×376.1‬
                   ‫1+‬     ‫82700.1‬           ‫البروتون‬
        ‫91‬                            ‫42‬
                                  ‫-01×576.1‬
          ‫-‬        ‫صفر‬    ‫76800.1‬           ‫النيوترون‬
                                      ‫42‬




                   ‫طاقة الترابط النووي‬




‫هي الطاقة المساوية لمقدار الشغل الالزم إعطاؤه للنواة لتبتعد‬
                                    ‫ا‬
 ‫نوياتها بعضها عن بعض تمامً، وهي تكافىء النقص في كتلة‬
                            ‫نويات النواة.‬
‫حسابها: طاقة الترابط النووي = (مجموع كتل نويات النواة ـ كتلة‬
          ‫النواة الفعلية) × 44,931 م.أ.ف كسر الترابط:‬
               ‫هو طاقة الربط للنوية الواحدة بالنواة.‬
  ‫كسر الترابط = طاقة الترابط النووي/رقم الكتلة منحنى كسر‬
                            ‫الترابط:‬
‫هو منحنى بياني يوضح العالقة بين كسر ترابط نوى ذرات العناصر‬
                         ‫ورقم كتلتها.‬


                            ‫مالحظات:‬
‫1ـ يمكن إيجاد كسر الترابط لنواة أي عنصر بمعلومية رقم كتلته‬
                      ‫وطاقة ترابطه النووي.‬
 ‫2ـ أثبت النوى الخفيفة هي نواة الهيليوم ولهذا فإن أكثر النوى‬
                                             ‫ا‬
 ‫الخفيفة استقرارً هي التي لها رقم كتلة مضاعف لرقم 4 ألن‬
   ‫النوى المستقرة تميل نوياتها لتكوين مجاميع من دقائق ألفا‬
                               ‫داخلها.‬
‫3ـ النوى الخفيفة تكون مستقرة إذا احتوت على أعداد متساوية‬
      ‫ال‬
      ‫من البروتونات والنيوترونات حتى رقم كتله (14) . فمث ً‬
‫األكسجين أ فيها عدد البروتونات = عدد النيوترونات ولذا فهي من‬
                    ‫النوى الخفيفة المستقرة.‬
  ‫4ـ النوى التي لها رقم كتلة أكبر من (14) لضمان استقرارها‬
                        ‫ال‬
    ‫فإنها تميل لزيادة عدد نيوتروناتها قلي ً عن عدد البروتونات‬
          ‫للمساعدة هي تقليل قوة التنافر داخل النواة.‬




                   ‫طاقة التفاعل النووي‬
‫هي الطاقة المكافئة للفرق بين مجموع كتل النوى الداخلة في‬
                ‫التفاعل النووي والناتجة منه.‬
                      ‫ا‬
‫أ + ب = ح + ء = ط ويكون التفاعل ماصً للطاقة إذا كان مجموع‬
   ‫كتل النوى الناتجة أكبر من مجموع كتل النوى الداخلة في‬
                          ‫التفاعل.‬
                                               ‫ا‬
 ‫ويكون مولدً للطاقة إذا كان مجموع كتل النوى الناتجة أقل من‬
           ‫مجموع كتل النوى الداخلة في التفاعل.‬
 ‫والتفاعالت المولدة للطاقة تشمل االنشطار النووي واالندماج‬
                           ‫النووي.‬
                        ‫طاقة الليزر‬
‫استعمل الليزر في سلسلة مدهشة من أوجه االستعمال خالل‬
 ‫حياته القصيرة: من إحداث ثقوب في الماس إلى إجراء عمليات‬
‫دقيقة في العين، ومن قياس الفضاء بين القمر واألرض إلى كشف‬
 ‫أصغر الحركات. وال يبدو مستقبله أقل روعة، بما يبشرنا به من‬
‫تلفيزيون ذي ثالثة أبعاد وقوة نووية زهيدة الثمن. من الواضح إذن‬
                     ‫ا‬     ‫ا‬
              ‫أن الليزر ليس مصدرً عاديً للضوء.‬

                        ‫ما هو الليزر‬

 ‫الليزر النبضي هو، في األساس، جهاز لخزن الطاقة ثم الطالقها‬
                             ‫ا‬
‫دفعة واحدة وأحداث حزمة كثيفة جدً من الضوء. قلب الليزر بلورة‬
    ‫أو أنبوب غاز أو سائل تضخ فيه الطاقة (9) . يتم ذلك عادة‬
                                  ‫ا ا‬
   ‫باحاطته بجهاز ينتج وميضً قويً من الضوء أو حزمة كثيفة من‬
                ‫الموجات االشعاعية أو االلكترونات.‬
‫أول ليزر نبضي أخترعه ثيودور هـ. ميمان عام 1719 وكان يحتوي‬
                      ‫ا‬       ‫ا‬
‫على بلورة من ياقوت، ويحدث وميضً قصيرً من الضوء األحمر. أما‬
              ‫ا‬
‫اليوم، فالليزرات ذات الموجة المتواصلة تحدث حزمً متواصلة من‬
  ‫األضواء ذات الوان عدة، ومنها ما يطلق أشعة تحت الحمراء أو‬
                        ‫فوق البنفسجية.‬

                    ‫نشاطات الفوتونات‬

 ‫يحث الذرات الطالق فوتوناتها وصول فوتونات أخرى، فينتج عن‬
 ‫ذلك اشعاع ضوئي. للضوء المضخوخ في الليزر تواترات متنوعة،‬
     ‫لكن الضوء المنطلق منه هو أشد بكثير وله تواتر واحد.‬
‫كل فوتون يسبب انفالت فوتون آخر، وهكذا تسير جميع الفوتونات‬
                        ‫ا‬
 ‫معا محدثة موجات ضوئية متزامنة تمامً. يقال في هذه الحالة‬
‫الضوء متوافق الطور أو منسجم (في الضوء العادي جميع الموجات‬
 ‫متفاوتة الطور . )بما أن جميع الموجات متزامنة، فبعضها يقوي‬
‫البعض اآلخر، وهكذا يكون ضوء الليزر قوي التألق. أن الليزر مبني‬
                          ‫ا‬
 ‫بحيث أنه ال يطلق إال حزمة ضيقة جدً من الضوء تكاد ال تنتشر‬
   ‫قط. فحتى في مسافة كمسافة القمر ال يتعدى عرض حزمة‬
‫الليزر الموجهة من األرض 3 كيلو مترات (3) . فالحزمة الضيقة من‬
    ‫الضوء الحاد المنسجم تحتوي على كمية هائلة من الطاقة‬
                                                     ‫ك‬
    ‫المر ّزة، فإذا صوبت حزمة ليزر إلى نقطة واحدة من الفضاء‬
‫بواسطة عدسة، فأنها تس ّن الهواء إلى حالة التوهج، فيشع نورً‬
‫ا‬                                  ‫خ‬
       ‫ويقلي حرارة، كما بأمكانها أن تثقب صفيحة فوالذية.‬


                    ‫أوجه استعمال أخرى لليزر:‬
                                   ‫ا‬
   ‫يمكن استعمال حزم الليزر أيضً لقياس المسافات والسرعات‬
  ‫الكبيرة. فقد اطلقت حزمة ليزر نحو القمر لتعكسها إلى األرض‬
                       ‫ك‬             ‫ال‬
   ‫مرآة خاصة وضعها هناك م ّحو أبولو، فتم ّنا بذلك من قياس‬
                                                    ‫ا‬
   ‫دقيق جدً لبعد القمر. في علم االرصاد الجوية تستعمل حزم‬
 ‫الليزر لكشف طبقات الهواء غير المرئية والحركات والغيوم، وهي‬
                                           ‫ا‬
                ‫مفيدة أيضً في دراسات تلوث الهواء.‬
                  ‫م‬                                    ‫ال‬
     ‫فض ً عن ذلك، أن حرارة الليزرات المرتفعة تؤ ّن لها أوجه‬
  ‫استعمال عدة في الطب والصناعة. فإذا وجهت حزمة ليزر إلى‬
‫داخل العين بقوة غير كافية إليذاء العدسة، تجمعها العدسة على‬
    ‫الشبكية فتلحم بدون ألم قطعة منفصلة عنها وتصحح النظر‬
                           ‫ا‬
 ‫الضعيف (4) . باستطاعة حزم الليزر أيضً أتن تذيب ناميات جلدية‬
‫دون اجراء عمليات جراحية، وذلك بأطالق الحزم على طول أنابيب‬
     ‫ص‬
   ‫ليفية بصرية تولج داخل الجسم بدون ألم. في الصناعة تف ّل‬
 ‫بالليزر نماذج اآلالت، وتثقب قطع من ألماس لتصبح قوالب لصنع‬
   ‫االسالك الرفيعة، وتقص وتلحم القطع لصنع الدوائر االلكترونية‬
                              ‫الدقيقة. )7(‬
                             ‫ال‬
  ‫حتى االتصال بواسطة حزم الليزر بد ً من موجات الراديو أصبح‬
 ‫ا‬
 ‫من المرغوب فيه اليوم. ألن حزم الضوء تستطيع أن تحمل عددً‬
                                      ‫ا‬
  ‫من أقنية االتصال يفوق كثيرً ما تستطيع موجات الراديو حمله.‬
                                                     ‫ا‬
 ‫يمكن أيضً تقل المعلومات واالصوات والصور بواسطة حزمة ليزر‬
‫تسير في مسار مغلق من نوع خاص لتحاشي فقدان شيء من‬
        ‫قوتها عند مرورها خالل الضباب والسديم في الهواء.‬
     ‫من أغرب نتائج أحداث الضوء المنسجم في الليزرات نشوء‬
                                             ‫ك‬
‫الهولوغرافيا التي تم ّن من صنع صور ذات ثالثة أبعاد (0 و7 و2. )‬
                                                            ‫م‬
‫ث ّة مجال آخر يمكن أن يحدث فيه الليزر ثورة، هو الطاقة النووية.‬
   ‫تجرى اآلن بحوث لمعرفة ما إذا كان االنصهار النووي الحراري‬
‫(التفاعل الذي يحصل في القنبلة الهيدروجينية وفي النجوم)‬
                         ‫ال‬
  ‫يمكن بدؤه بواسطة الليزر بد ً من تفريغ كهربائي قوي.‬

                ‫علماء الفيزياء والمال‬
                 ‫فترة نصف عمر العنصر‬
                            ‫المشع‬




‫هي الفترة الزمنية التي تلزم إلنقاص عدد الذرات المشعة للعنصر‬
                 ‫إلى نصف قيمتها االبتدائية.‬
  ‫مالحظة: تختلف فترة نصف العمر للنظير المشع باختالف نوع‬
  ‫العنصر، وقد وجد أنه كلما قلت فترة نصف عمر النظير المشع‬
                     ‫زادت شدة إشعاعه.‬



                        ‫فروع الفيزياء‬
‫تتفرع الفيزياء إلى مجموعتين كبيرتين: الفيزياء التقليدية والفيزياء‬
 ‫الحديثة, واالختالف بينهما, في الدرجة األولى, هو في االهتمام‬
                               ‫والتركيز.‬
‫فالفيزياء التقليدية تعنى باألسئلة حول الحركة والطاقة, وأقسامها‬
                               ‫خمسة:‬
 ‫الفيزياء الحديثة فتركز على دراسة التركيب األساسي للعالم‬
            ‫المادي, وتشمل حقولها الكبيرة:‬




                          ‫فروع أخرى‬

 ‫الجيوفيزياء: هي دراسة األرض وجوها ومياهها بوساطة مبادئ‬
                             ‫الفيزياء.‬
  ‫الفيزياء الحيوية: تطبق أدوات ووسائل الفيزياء لدراسة األحياء‬
                       ‫والعمليات الحيوية.‬
‫الفيزياء الرياضية: هي دراسة النظم الرياضية التي تمثل الظواهر‬
                            ‫الطبيعية.‬
‫فيزياء الصحة: تتعلق بحماية الذين يعملون في مجال اإلشعاع أو‬
                                       ‫ا‬
                       ‫قريبً من اإلشعاع.‬
   ‫فيزياء الكم: تشمل مجاالت عديدة تبنى فيها الدراسة على‬
  ‫النظرية الكمية, التي تعنى بالماء واإلشعاع الكهرومغنطيسي‬
                          ‫وتفاعالتهما.‬

                       ‫فيزياء الجسيمات‬

  ‫فرع من فروع الفيزياء يدرس الجسيمات الذرية .وتشمل هذه‬
  ‫الجسيمات تحت الذرية األجزاء األساسية الثالثة للذرة وهي‬
     ‫البروتونات موجبة الشحنة, واإللكترونات سالبة الشحنة,‬
                                    ‫ا‬
‫والنيوترونات المتعادلة كهربائيً .فالبروتونات والنيوترونات تكون نواة‬
            ‫الذرة, بينما تدور اإللكترونات حول هذه النواة.‬
  ‫وهناك جسيمات كثيرة داخل النواة غير ثابتة وغير مرئية, وهذه‬
 ‫الجسيمات تظهر قبيل انحالل (تفكك) الذرة إلى جسيمات أدق.‬
 ‫وقد تفرعت فيزياء الجسيمات من الفيزياء النووية بعد أن اكتشف‬
  ‫الباحثون هذه الجسيمات الدقيقة غير الثابتة. وأدى اكتشافهم‬
    ‫هذا إلى ان البروتونات والنيوترونات تتكون من جسيمات أدق‬
     ‫منها. ويجري فيزيائيو الجسيمات األبحاث باستخدام أجهزة‬
   ‫تسمى معجالت الجسيمات. وتستطيع هذه األجهزة أن تدفع‬
                  ‫ا‬
   ‫بالحسيمات تحت الذرية إلى سرعات عالية جدً. وعندما تبلغ‬
                            ‫ا‬        ‫ا‬
‫سرعات هذه الجسيمات قيمً قريبة جدً من سرعة الضوء, يسمح‬
‫لها بالتصادم مع المادة. ويدرس الفيزيائيون الشظايا التي تنتج من‬
   ‫التصادمات ويقيسون طاقاتها. وبهذه الكيفية يأملون أن يفهموا‬
    ‫كيف تترابط الجسيمات األولية لتكون البروتونات والنيوترونات‬
                    ‫والجسيمات تحت الذرية األخرى.‬
   ‫وفي بعض األحيان تنتج الطاقة المنبعثة من التصادم جسيمات‬
  ‫جديدة, يفنى معظمها في أقل من جزء من البليون من الثانية.‬
     ‫ويتتبع علماء الفيزياء مسارات مثل هذه الجسيمات بطرق‬
                               ‫مختلفة:‬
‫ومن هذه الطرق تصوير اآلثار التي تتركها الجسيمات أثناء مرورها‬
 ‫خالل بعض المواد الشفافة. وهناك طريقة أخرى للتتبع تستخدم‬
   ‫جهازً يرسل إشارة كهربائية عندما يمر أي جسيم من خالله,‬  ‫ا‬
‫وتحول هذه اإلشارة إلى حاسوب يعيد تركيب ممرات الجسيمات‬
                         ‫الناتجة عن التصادم.‬
       ‫ويسعى علماء فيزياء الجسيمات إلى التعرف على كل‬
‫الجسيمات األولية وإلى استنتاج نظرية رياضية عن سلوكها .كما‬
      ‫يريدون أن يكتشفوا أصل الكتل التي تحملها الجسيمات‬
 ‫المختلفة. فبعضهم يعتقد أن هذه الكتل تنتج عن فعل البوزونات‬
 ‫التي تسمى بوزونات هيجز, غير أن وجود هذه البوزونات لم تتم‬
                  ‫برهنته بطريقة مباشرة حتى اآلن.‬
                    ‫فيزياء الحالة الصلبة‬
                                     ‫ا‬
              ‫وتسمى أيضً فيزياء المادة المكثفة.‬
   ‫يمكن تصنيف المواد الصلبة وفق الكيفية التي تتفاعل بها‬
‫اإللكترونات والنوى في الذرات المختلفة. ويهتم الفيزيائيون الذين‬
 ‫يدرسون المواد الصلبة بتأثر خصائص هذه المواد بعوامل مثل‬
                      ‫ال‬
 ‫الحرارة والضغط. فبعض المواد الصلبة مث ً, تفقد كل المقاومة‬
                         ‫ا‬
‫الكهربائية عند الدرجات المنخفضة جدً, مما يجعلها تتحول إلى‬
 ‫موصالت فائقة. وأبحاث التركيب اإللكتروني للمواد الصلبة ذات‬
‫أهمية خاصة في فهم سلوك أشباه الموصالت التي هي أساس‬
                   ‫األجهزة اإللكترونية الحديثة.‬

                  ‫فيزياء الموائع والبالزما‬
    ‫فيزياء الموائع الحديثة مبينة على مبادئ ميكانيكا الموائع‬
           ‫ا‬     ‫ا‬
  ‫التقليدية. ويعتبر فهم سلوك وحركة الموائع أمرَ مهمَ لتصميم‬
  ‫وصناعة السيارات والسفن والطائرات والصواريخ, كما هو مهم‬
‫لدراسة األحوال الجوية .أما فيزياء البالزما فتعنى بدراسة الغازات‬
  ‫التي تسمى البالزما. فعندما تزيد طاقة الغاز على قدر معين‬
    ‫ا‬                                 ‫ا‬       ‫ا‬
  ‫يصبح الغاز مؤينً, أي مكونً من جسيمات مشحونة كهربائيً ,‬
   ‫النفصال الجسيمات سالبة الشحنة عن الجسيمات موجبة‬
                             ‫الشحنة.‬
  ‫ويسمى هذا الغاز البالزما, ويستخدم في أضواء النيون وفي‬
  ‫المصابيح الفلورية. ويدرس الفيزيائيون كيف يمكن التحكم في‬
‫البالزما من أجل استخدامها إلنتاج طاقة االندماج لتوليد الكهرباء.‬

                        ‫قواعد وفوانين‬
             ‫قوانين الثبات للتفاعالت النووية‬
            ‫ا‬
‫في أي تفاعل نووي يكون المقدار الكلي للطاقة ثابتً. فأي نقص‬
‫في الكتلة يتبعه انبعاث كمية مكافئة من الطاقة، وأي زيادة في‬
  ‫ا‬
  ‫الكتلة يتبعها امتصاص كمية مكافئة من الطاقة وذلك طبقً‬
    ‫لمعادلة آينشتين ط= ك× ع 5 ـ قانون بقاء كم الحركة:‬
             ‫ا‬
            ‫في أي تفاعل نووي يظل كم الحركة ثابتً.‬
‫بمعنى أن كتلة المواد الداخلة في التفاعل × سرعتها = كتلة‬
               ‫المواد الناتجة من التفاعل × سرعتها.‬
                      ‫3ـ قانون بقاء الشحنة:‬
          ‫ا‬
         ‫في أي تفاعل نووي يظل عدد الشحنات ثابتً.‬
‫بمعنى أن مجموع األرقام الذرية للنوى الداخلة في التفاعل =‬
       ‫مجموع األرقام الذرية للنوى الناتجة من التفاعل.‬
                     ‫4ـ قانون بقاء عدد النويات:‬
            ‫ا‬
           ‫في أي تفاعل نووي يظل عدد النويات ثابتً.‬
 ‫بمعنى أن مجموع أرقام الكتلة للنوى الداخلة في التفاعل =‬
        ‫مجموع أرقام الكتلة للنوى الناتجة من التفاعل.‬

                         ‫قوانين كبلر‬
                       ‫‪Kepler Laws‬‬

 ‫يقول نيوتن: إن أعماله وإنجازاته قامت على أكتاف علماء آخرين‬
  ‫مثل: تيخو براهي )‪ (Thycho Brahe‬ويوهانز كبلر ‪(Johannes‬‬
  ‫)‪Kepler‬وكانت هذه األعمال هي األساس في تحليل نيوتن‬
 ‫لحركة الكواكب. وقد وجد تيخو وكبلر أن أعمالها متممة لبعضها‬
                                                       ‫ا‬
   ‫بعضً؛ إذ وجد كبلر أنه بحاجة ماسة لمعطيات تيخو الدقيقة؛‬
 ‫وبالمقابل وجد يتخو أن تحليالت كبلر الرياضية أساسية لعمله،‬
 ‫فاستمرت هذه العالقة بين العالميْن حتى وفاة تيخو. وقام كبلر‬
   ‫باستخدام أوراق تيخو وبحوثه التي حصل عليها من مجلس‬
    ‫الوصاية. وبسبب ذلك توصل إلى أن مدارات الكواكب حول‬
                             ‫ي‬
‫الشمس ال تكون دائرية بل إهليجلّة (قطوع ناقصة). وتمكن من‬
              ‫وضع ثالثة قوانين للحركة الكوكبية.‬
 ‫لقد توصل كبلر إلى أن الكواكب تدور حول الشمس في مدارات‬
‫َّة، والشمس في إحدى بؤرتي القطع الناقص. وهذا هو‬      ‫إهلجيلجي‬
                      ‫القانون األول لكبلر.‬
‫كذلك الحظ كبلر أن سرعة الكوكب تكون كبيرة كلما كان الكوكب‬
      ‫ا‬                                             ‫ا‬
  ‫قريبً من الشمس، وتكون صغيرة كلما كان الكوكب بعيدً عن‬
                         ‫الشمس.‬
 ‫الستمرار كبلر في بحوثه المتعلقة بحركة الكواكب، توصل بعد‬
                                    ‫ا‬
  ‫مرور عشر سنوات تقريبً إلى أن مربع الزمن الدوري للكوكب‬
                                             ‫ا‬
 ‫يتناسب طرديً مع مكعب متوسط بعده عن الشمس. وهذا هو‬
                    ‫القانون الثالث لكبلر.‬

                  ‫قوانين نيوتن في الحركة‬
 ‫تتحرك األجسام من حولنا بأنماط حركية مختلفة، فأنت تشاهد‬
   ‫سيارة تبدأ حركتها من السكون، وتشاهدها عندما تدور في‬
              ‫ا‬      ‫ا‬
 ‫منعطف أو تتوقف؛ كما أنك تشاهد جسمً مقذوفً إلى األعلى‬
‫فكيف يتحرك في أثناء صعوده وسقوطه؟ وطائرة تطير في الهواء،‬
‫أو سمكة تسبح في الماء؛ فكيف تتحرك هذه األجسام؟ وما الذي‬
 ‫يحركها؟ هل تتحرك من تلقاء نفسها أم هنالك مؤثرات خارجية‬
    ‫تجعلها تتحرك؟ وما العالقة بين هذه القوى المؤثرة وطبيعة‬
 ‫الحركة الناتجة؟ وما القوانين التي تضبط حركة هذه األجسام؟‬
‫هذه األسئلة وأخرى كثيرة يمكنك اإلجابة عنها بعد دراسة قوانين‬
   ‫نيوتن في الحركة، هذا مع االنتساب لألهمية الكبرى والدور‬
  ‫المهم الذي تمثله بالنسبة لعلم الميكانيكا، واتساع تطبيقها.‬

      ‫قانون نيوتن األول في الحركة (قانون القصور)‬

  ‫إن األجسام الساكنة تبقى كذلك ما لم تؤثر فيها قوة خارجية.‬
   ‫وهذا ينطبق على األجسام المتحركة، ألنه إذا كانت األجسام‬
  ‫الساكنة قاصرة عن تغيير حالة سكونها بنفسها، فإن األجسام‬
       ‫ا‬
      ‫المتحركة قاصرة عن تغيير حالتها الحركية بنفسها أيضً.‬
 ‫إن هذه الصفة في األجسام التي تجعلها غير قادرة على تغيير‬
    ‫حالتها الحركية، هي خاصية طبيعية تسمى خاصية القصور‬
 ‫.)‪(Inertia‬وقد أطلق هذا األسم أص ً (غاليلو)؛ ثم أصبح مرادفً‬
 ‫ا‬                         ‫ال‬
         ‫ا‬
 ‫لقانون نيوتن األول. والقصور لغة تعني العجز؛ أما فيزيائيً فيعني‬
    ‫ا‬         ‫ا‬
 ‫عدم قدرة الجسم على تغيير حالته الحركية مقدارً أو اتجاهً أو‬
                              ‫كليهما.‬
    ‫إن األهمية الكبرى لقانون نيوتن األول في الحركة تكمن في‬
‫استخدامه لتعريف القوة. فإذا انعدمت القوة المؤثرة في جسم ما‬
‫فإن ذلك يؤدي إلى ثبات الحالة الحركية، في حين أن وجود القوة‬
    ‫يؤدي إلى تغيير الحالة الحركية. وعلى ذلك فالقوة كل مؤثر‬
    ‫ا‬                                              ‫ي‬
 ‫خارجي يغّر أو يحاول التغيير من حالة الجسم الحركية مقدارً أو‬
                      ‫ا‬              ‫ا‬
                     ‫اتجاهً، أو كليهما معً.‬

              ‫قانون نيوتن الثاني في الحركة‬

                   ‫ا‬
‫إذا أثرت قوة محصلة في جسم أكسبته تسارعً، يتناسب مقداره‬
                                                     ‫ا‬   ‫ا‬
 ‫تناسبً طرديً مع مقدار القوة المحصلة، ويكون اتجاهه في اتجاه‬
      ‫ا‬                                  ‫و‬
      ‫القوة المحصلة نفسها َيمكن تمثيل هذا القانون رياضيً‬
                       ‫باستخدام العالقة التالية:‬
                              ‫ق م = ك ت.‬
                                  ‫حيث‬
              ‫ق م = محصلة القوة المؤثرة في جسم‬
                           ‫ك = كتلة الجسم‬
  ‫ت = التسارع الذي هو معدل التغير في السرعة بالنسبة إلى‬
                                 ‫الزمن.‬
                                              ‫ا‬    ‫ع‬
 ‫ويكون التسار ُ موجبً (بالنسبة التجاه حركة الجسم)، إذا كانت‬
  ‫القوة المحصلة باتجاه الحركة فيؤدي إلى زيادة سرعته؛ ويكون‬
 ‫سالبً إذا كان اتجاه القوة المحصلة بعكس اتجاه حركة الجسم،‬ ‫ا‬
   ‫تتناقص سرعة الجسم إلى أن يتوقف في النهاية. أي أنه إذا‬
   ‫كانت إشارة (ت) مثل إشارة (ع) فالتسارع موجب. وإال يكون‬
                                  ‫ا‬
                                 ‫سالبً.‬
                                    ‫ا‬
    ‫َإذا كانت القوة المحصلة صفرً، فإن التسارع الذي يكتسبه‬   ‫و‬
                                                 ‫ا‬
   ‫الجسم = صفرً، وهذا هو قانون نيوتن األول. وعلى ذلك فإن‬
   ‫القانون نيوتن األول يمكن اعتباره حالة خاصة من قانون نيوتن‬
             ‫ا‬       ‫ا‬
   ‫الثاني؛ أو أن القانونين يمكن اعتبارهما قانونً واحدً هو قانون‬
                           ‫نيوتن في الحركة.‬
   ‫ومن قانون نيوتن الثاني يمكن أن نجد طريقة مناسبة لقياس‬
‫محصلة القوى المؤثرة في جسم معروف الكتلة بحساب تسارعه.‬
   ‫تقاس القوة بوحدة النيوتن، عندما تقاس الكتلة بوحدة (كغ)،‬
 ‫والتسارع بوحدة (م/ث5). ويعرف النيوتن بأنه القوة التي إذا أثرت‬
                         ‫ا‬
 ‫في جسم كتلته (9) كغ، أكسبته تسارعً باتجاهها مقداره (9 )‬
                                 ‫م/ث5.‬

              ‫قانون نيوتن الثالث في الحركة‬
       ‫ال‬     ‫ا‬          ‫ال‬
 ‫إن التأثير بقوة في جسم يتطلب تفاع ً (أي تأثيرً متباد ً) بين‬
                       ‫ا‬
‫هذا الجسم وجسم آخر. فإذا دفعت جسمً حدث تفاعل بين يدك‬
 ‫وذلك الجسم؛ وإذا تعلقت بحبل فهنالك تفاعل بينك وبين الحبل‬
       ‫ينشأ عنه قوة تؤثر فيك، وقوة أخرى تؤثر في الحبل.‬
                                       ‫و‬
‫لكل فعل رد فعل، مسا ٍ له في المقدار ومعاكس له في االتجاه.‬
    ‫إن قوى الجذب المتبادلة سواء بين األجرام السماوية، أو‬
                                 ‫ا‬
    ‫الجسيمات األولية هي أيضً تطبيق لقانون نيوتن الثالث؛‬
‫والشمس تجذب األرض بقوة تجبرها على الدوران حولها، وكذلك‬
                   ‫النواة تجذب االلكترون وهكذا.‬

                          ‫َ الذ‬
                        ‫ما ورَاء َّرة‬
   ‫احدى الخصائص التي يتميز بها العلم هي السعي لتفسير‬
                      ‫ا‬
    ‫مجموعة من الظاهرات المختلفة انطالقً من عدد قليل من‬
 ‫المفاهيم االساسية. نظرية جون دالتون (7769 ـ 4429) الذرية‬
 ‫هي مثل بارز على ذلك، إذ انها تعتبر أن مواد مختلفة عدة هي‬
                                                        ‫و‬
 ‫مك ّنة جميعها من بعض أنواع الذرة، وان الذرات هي مواد البناء‬
 ‫االساسية لكل ما هو مادي في العالم. في أواخر القرن التاسع‬
  ‫عشر واوائل القرن العشرين، تضافرت الدالئل على أن للذرات‬
 ‫نفسها بنية داخلية. وبحلول عام 5319، كان العلماء قد تحققوا‬
                                        ‫م‬
   ‫من أن الذرات هي تج ّعات لجسيمات أصغر منها: البروتونات‬
   ‫والنيوترونات (التي تؤلف معا نواة صغيرة مشحونة ايجابا) مع‬
           ‫إلكترونات تدور حولها وهي ذات شحنة سالبة.‬

                  ‫التفاعالت بين الجسيمات‬
                 ‫و‬
    ‫ال يكفي، العطاء وصف كامل للمادة، تعيين مق ّماتها، بل من‬
        ‫و‬                                        ‫ا‬
  ‫الضروري أيضً وصف الطريقة التي تتماسك بها هذه المق ّمات،‬
    ‫أي ال بد من وصف الطريقة التي بها تتفاعل هذه فيما بينها.‬
  ‫ا‬
 ‫يمكن تمييز أربعة أنواع من التفاعالت: اثنان منها معروفان تمامً،‬
  ‫إذ يظهران بسهولة في العناصر المادية العادية. فهناك التفاعل‬
                    ‫ا‬                    ‫ي د‬
‫التجاذبي (7) الذي ُح ِث بين األجسام تجاذبً يتوقف على كتلها،‬
                        ‫ر‬                   ‫ا‬
 ‫لكن تأثيره ضئيل جدً في تركيب بنية الذّة وال يقوم بأي دور في‬
                          ‫و‬
     ‫ترابط اجزائها، لكنه مسؤول عن الق ّة التي تتجاذب االجرام‬
      ‫السماوية؛ اما التفاعل الكهرطيسي (6) بين الجسيمات‬
                                          ‫ا‬
     ‫المشحونة كهربائيً، فقوته تفوق بماليين االضعاف التفاعل‬
‫التجاذبي، وهي مسؤولة عن التجاذب بين نواة الذرة والكتروناتها‬
              ‫ا‬                       ‫م‬          ‫ال‬
‫المدارية .فض ً عن ذلك، ث ّة تفاعالت مختلفة تمامً تحدث داخل‬
 ‫النواة نفسها. هنا تتماسك البروتونات والنيوترونات بشدة رغم‬
 ‫التنافر الكهرطيسي بينها. هذا «التفاعل الشديد »ال عالقة له‬
 ‫بالشحنة وال يتأثر بها، ألنه يعمل بين النيوترونات، كما يعمل بين‬
 ‫البروتونات، وهو أقوى من التفاعل الكهرطيسي بحوالي 1116‬
                              ‫ضعف.‬
           ‫و‬
 ‫النوع الرابع، المعروف «بالتفاعل الضعيف»، تساوي ق ّته حوالي‬
‫جزء من ألف من قوة التفاعل الكهرطيسي. وهو يظهر في بعض‬
  ‫العمليات التي تحدث فيها تحوالت لبعض الجسيمات كما في‬
                       ‫انحالل بيتا االشعاعي.‬

                        ‫مجاالت القوة‬
  ‫تحدث األنواع األربعة من التفاعالت في الفضاء الحر. تستعمل‬
‫احدى النظريات لشرح هذا «التأثير من بعيد»، فكرة مجال القوة،‬
‫القائلة أن الجسيم المشحون يؤثر في الفضاء المحيط به، بحيث‬
  ‫إذا وضع جسيم مشحون آخر في هذا الفضاء عينه، فانه يتأثر‬
 ‫ا‬            ‫ال‬                         ‫م‬
‫بدوره بذلك التأثير. تس ّى منطقة التأثير هذه مجا ً كهرطيسيً.‬
    ‫هنالك نموذج تفسير مختلف يعتمد على الميكانيكا الكمية‬
‫مستعينً بفكرة تبادل جسيمات مفترضة. فكما يتفاعل جسيمان‬ ‫ا‬
                                              ‫ث‬
 ‫مشحونان بب ّ الفوتونات (جسيمات الضوء) وامتصاصها، كذلك‬
       ‫م‬
    ‫َّر التفاعل التجاذبي بتبادل جسيمات مفترضة تس ّى‬     ‫يفس‬
‫غرافيتونات. في عام 0319 رأى هيديكي يوكاوا (2) أن التفاعالت‬
                       ‫ت‬
  ‫القوية، التي تبقي النواة متماسكة، متأّية عن تبادل جسيم‬
                                                  ‫م‬
   ‫وكتلة يت ّ بين االلكترون والبروتون. هذا الجسيم معروف اآلن‬
                   ‫باسم باي ميزون (أو بيون. )‬

                  ‫جسيمات اساسية أخرى‬
   ‫حتى عام 5319، كان يظن انه يمكن، بثالثة جسيمات فقط،‬
‫تفسير البنية الذرية. لكن منذ ذلك الحين، تعقدت األمور باكتشاف‬
  ‫جسيمات عديدة اضافية بفضل دراسة األشعة الكونية وتجارب‬
   ‫استخدمت فيها مسارعات الجسيمات (9، 1) . فقد تبين أن‬
  ‫االصطدامات المرتفعة الطاقة تؤدي إلى توليد جسيمات جديدة‬
‫عرف منها حتى اآلن ما يربو على 115، وأكثرها غير مستقرة (5 )‬
                              ‫.‬
                          ‫ي‬
  ‫تصنف هذه الجسيمات تحت الذرّة العديدة في مجموعات:‬
  ‫فالجسيمات التي تشترك في التفاعالت الشديدة تسمى‬
   ‫هادرونات (ومنها النيوترون والبروتون والهيبرون والميزون)،‬
    ‫م‬
 ‫والجسيمات التي ال تشترك في التفاعالت الشديدة تس ّى‬
 ‫لبتونات (ومنها االلكترون والنيوترينو . )ال تزال المشكلة التوصل‬
                                              ‫ح‬
   ‫إلى نظرّة مو ّدة تفسر وجود هذه الكثرة من الجسيمات‬‫ي‬
                         ‫وتصرفاتها.‬

                    ‫مجموعات الجسيمات‬
 ‫وزع علماء الفيزياء الجسيمات تحت الذرية إلى ثالث مجموعات‬
                       ‫أساسية هي:‬
 ‫وهذه المجموعات الثالثة هي الجسيمات األولية, بمعنى أنها‬
 ‫التبدو مكونة من وحدات أصغر, وأحجامها أدق بكثير من أن يتم‬
                                               ‫ا‬
‫قياسها حاليً. فالجسيمات األولية أدق بمقدار 119 مليون مرة من‬
                          ‫الذرة .‬




                           ‫اللبتونات‬
‫اكتشف علماء الفيزياء ستة أنواع من اللبتونات ,وهي اإللكترونات,‬
  ‫والميونات, والتاوات, إضافة إلى ثالثة أنواع من اليوترينوات التي‬
 ‫ليس لها شحنة كهربائية. أما بقية اللبتونات فلها شحنة سالبة.‬

                          ‫الكواركات‬
‫ال تشبه الكواركات اللبتونات؛ فهي ال توجد بمفردها في الطبيعة,‬
                                              ‫ا‬
  ‫إنما تتحد دائمً لتكون الجسيمات المعروفة باسم الهدرونات .‬
‫والهدرونات الثابتة الوحيدة هي البترونات والنيوترونات التي تتكون‬
  ‫من مجموعات متحدة من نوعين من الكواركات هي الكواركات‬
‫الفوقية والكواركات التحتية. وتحمل كل واحدة من هذه الكواركات‬
‫شحنة كهربائية تساوي ثلث أو ثلثي شحنة اإللكترون. وقد تعرف‬
                                           ‫ا‬
  ‫علماء الفيزياء أيضً على كواركات غير ثابتة؛ منها الجسيمات‬
‫الغربية, والمسحورة ,والقاعدية, وقد تتحد الكواركات لتكون مايربو‬
                 ‫على 113 نوع من الهدرونات.‬

                          ‫البوزونات‬
  ‫تقوم البوزونات بنقل القوى بين الجسيمات. وتشمل األنواع‬
  ‫المعروفة من البوزونات الفوتونات, والقلونات, والويكونات, أو‬
  ‫البوزونات الضعيفة. وتحمل الفوتونات - التي هي في األصل‬
 ‫جسيمات من الضوء - القوة الكهربائية التي تحفظ اإللكترونات‬
 ‫داخل الذرة. ويمكن للويكونات أن تغير أي نوع من الكواركات أو‬
                    ‫اللبتونات إلى نوع آخر.‬

    ‫مصادر اإلشعاعات التي تتعرض لها الكائنات الحية‬
                        ‫واإلنسان‬
        ‫ـ العناصر المشعة الموجودة في التربة والصخور.‬
                      ‫2ـ األشعة الكونية.‬
             ‫3ـ المفاعالت الذرية ومعجالت القذائف.‬
 ‫4ـ الغبار الذري الناتج من تفجير القنابل الذرية والهيدروجينية.‬
 ‫5ـ أجهزة األشعة السينية المستخدمة في العالج والكشف.‬
                  ‫ا‬
  ‫6ـ األجهزة المحتوية على مواد مضيئة دذاتيً مثل الساعات.‬
  ‫7ـ الكبرون المشع ك، وهو موجود في جميع أجسام الكائنات‬
  ‫الحية مع الكربون العادي ك بنسبة 9: 11105 وهو يشع بيتا‬
                           ‫السالبة.‬

      ‫مقارنة بين التفاعالت الكيميائية والتفاعالت النووية‬

         ‫التفاعالت النووية‬        ‫التفاعالت الكيميائية‬
      ‫ةتتبع قانون بقاء الطاقة‬     ‫تتبع قانون بقاء الماد‬
                                ‫تتبع قوانين النسب الثابتة‬
       ‫ال تتبع هذه القوانين‬
                                        ‫والمتضاعفة‬
       ‫ينتج عنها طاقة هائلة‬      ‫ينتج عنها طاقة صغيرة‬
        ‫تتم بين النوى وينتج‬      ‫تتم بانتقال أو مشاركة‬
       ‫عنها تكوين نوى عناصر‬      ‫اإللكترونات بين أغلفة‬
               ‫جديدة‬          ‫التكافؤ أو بالمساهمة بينها‬
                                               ‫ا‬
                              ‫تحتاج غالبً لحرارة بسيطة‬
      ‫يحتاج بعضها لمعجالت‬
                                 ‫لكي يبدأ التفاعل حتى‬
         ‫القذائف. والتفاعالت‬
                                ‫تتقارب مستويات الطاقة‬
       ‫االندماجية تحتاج إلى‬
                               ‫من بعضها فيحدث انتقال‬
      ‫ماليين الدرجات المئوية‬
                               ‫اإللكترونات أو المساهمة‬
      ‫ومليارات الضغوط الجوية‬
                                          ‫بينها‬
       ‫نظائر العنصر الواحد تعطي نظائر العنصر الواحد ال‬
      ‫نفس النواتج في التفاعالت تعطي نفس النواتج في‬
          ‫التفاعالت النووية‬            ‫الكيميائية‬
       ‫لث + يد ـ هـ + هـ +‬
                               ‫يد+ أ ـ يد 5 أ ماء عادي‬
                ‫طاقة‬
      ‫لث + يد ـ هـ + هـ + ق‬
                               ‫2يد + أ ـ يد 5 أ ماء ثقيل‬
              ‫+طاقة‬
         ‫تتغير نوعية العنصر‬      ‫ال تتغير نوعية العنصر‬

      ‫مقارنة بين السيكلوترون والبيتاترون من حيث‬

‫أ ـ نوع الجسيمات المعجلة ـ ب ـ االستخدام ـ ج ـ فكرة التعجيل ـ‬
   ‫د ـ المجال المغناطيسي ـ هـ ـ السرعة الزاوية ـ و ـ المسار.‬

            ‫البيتاترون‬                ‫السيكلوترون‬
                                 ‫أ ـ يستخدم في تعجيل‬
      ‫أ ـ يستخدم في تعجيل‬          ‫الجسيمات الموجبة‬
          ‫اإللكترونات‬           ‫الشحنة مثل البروتونات،‬
                                 ‫الديوترونات ودقائق ألفا‬
       ‫ب ـ توجه اإللكترونات‬
       ‫المعجلة نحو سلك من‬
                                ‫ب ـ تستخدم الجسيمات‬
     ‫البالتين فتصطدم به فتولد‬
                                ‫الموجبة المعجلة كقذائف‬
      ‫أشعة سينية ذات طاقة‬
                                 ‫في التفاعالت النووية‬
        ‫عالية تستخدم في‬
         ‫التفاعالت النووية‬
      ‫ج ـ تعتمد فكرة التعجيل‬    ‫ج ـ تعتمد فكرة التعجيل‬
  ‫على تغير شدة المجال‬         ‫على تغير اتجاه المجال‬
  ‫المغناطيسي المتردد.‬      ‫الكهربي في الفجوة بين (د‬
‫حيث تزداد شدته تدريجيً‬
‫ا‬                              ‫9، د 5) . فعندما يعبر‬
‫من صفر إلى نهاية عظمى‬           ‫الجسيم الفجوة يتم‬
‫في الربع األول من ذبذبة‬       ‫تعجيله فتزداد سرعته.‬
  ‫التيار أي في زمن قدره‬     ‫وبتكرار تغير اتجاه المجال‬
  ‫9/145 من الثانية، وفي‬       ‫يكتسب الجسيم طاقة‬
    ‫هذه الفترة تكتسب‬         ‫إضافية كلما عبر الفجوة،‬
‫اإللكترونات سرعة وطاقة‬         ‫حتى تصل طاقته إلى‬
‫متزايدة تصل إلى أقصاها‬      ‫أقصاها في نهاية مساره،‬
   ‫في نهاية هذه الفترة‬          ‫ثم يوجه نحو الهدف‬
‫الزمنية .وعندما توجه نحو‬      ‫إلحداث التفاعل النووي‬
‫سلك البالتين لتصطدم به‬
  ‫فتتولد األشعة السينية‬
      ‫ذات طاقة عالية‬
‫د ـ المجال المغناطيسي‬       ‫د ـ المجال المغناطيسي‬
    ‫متردد متغير الشدة‬        ‫المستخدم يكون موحد‬
           ‫واالتجاه‬            ‫االتجاه والشدة‬
    ‫هـ ـ السرعة الزاوية‬
                               ‫هـ ـ السرعة الزاوية‬
    ‫لإللكترونات المعجلة‬
                            ‫للجسيمات المعجلة ثابتة‬
    ‫ا‬
‫متزايدة تتناسب طرديً مع‬
                            ‫ال تعتمد على (ع أو س )‬
   ‫السرعة الخطية (ع )‬
                              ‫و ـ تتحرك الجسيمات‬
 ‫و ـ تتحرك اإللكترونات‬
                               ‫المعجلة في مسار‬
‫المعجلة في مسار دائري‬
                                   ‫حلزوني‬

   ‫وجه المقارنة القنبلة الذرية القنبلة الهيدروجينية‬

  ‫تعتمد على‬
 ‫إحداث تفاعل‬
 ‫اندماجي بين‬     ‫تعتمد على إحداث‬
‫تفاعل انشطاري في نظائر الهيدروجين‬        ‫فكرة العمل‬
‫باستخدام تفاعل‬      ‫وقت قصير‬
   ‫انشطاري‬
  ‫متسلسل‬
                      ‫تفاعل انشطاري‬          ‫نوع التفاعل‬
    ‫تفاعل اندماجي‬
                           ‫متسلسل‬              ‫النووي‬
                     ‫القنبلة الهيدروجينية‬   ‫القنبلة الذرية‬
                         ‫وقودها نظائر‬
                       ‫الهيدروجين وقد‬
                        ‫يضاف إليها نظير‬
                                               ‫وقودها‬
                      ‫الليثيوم لث وتحاط‬
                                            ‫اليورانيوم 035‬
                      ‫نظائر الهيدروجين‬
                                            ‫أو البلوتونيوم‬
                        ‫والقنبلة الذرية‬
                     ‫بغالف من اليورانيوم‬
                             ‫832‬
                      ‫وقودها غير محدد‬      ‫وقودها محدد‬
                          ‫بحجم معين‬         ‫بحجم حرج‬
                       ‫ال تستخدم فيها‬     ‫تستخدم فيها‬
                          ‫مواد عاكسة‬        ‫مواد عاكسة‬
                          ‫للنيوترونات‬       ‫للنيوترونات‬
                                          ‫قوتها التدميرية‬
                     ‫قوتها التدميرية أكبر‬
                                          ‫أقل 1119 مرة‬
                      ‫1119 مرة من قوة‬
                                             ‫من القنبلة‬
                        ‫القنبلة الذرية‬
                                           ‫الهيدروجينية‬



                       ‫ميكانيكا الكم‬
              ‫ر‬                                       ‫ن‬
     ‫ميدا ٌ من ميادين علم الفيزياء، يصف تركيب الذّة 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
             ‫م جز‬          ‫ت‬
 ‫اإلنجليزي السير إسحق نيوتن. وهي ُعد من ال ُن َ َات العلمية‬
‫الكبرى التي تحققت في القرن العشرين. وباإلضافة إلى أهميتها‬
 ‫النظرية، فقد ساهمت في تطوير أجهزة عملية مثل أجهزة الليزر‬
  ‫والترانزستور، كما مكنت العلماء من تحقيق فهم أفضل للروابط‬
                       ‫والتفاعالت الكيميائية.‬
        ‫ة ت‬         ‫ت‬
‫فهم ميكانيكا الكم: تتحرك في الذرة جسيما ٌ صغير ٌ ذا ُ شحنة‬
                                               ‫ي‬
‫كهربائية سالبة. و ُطلق على هذه الجسيمات اإللكترونات وتتحرك‬
‫في مدارات حول نواة ذات شحنة موجبة. وتوضح ميكانيكا الكم أن‬
        ‫ل‬
  ‫اإللكترونات ال يمكنها التحرك إال في مدارات بعينها، وك ّ مدار‬
                                              ‫ُكم‬
 ‫يدعى المدر الم َّى وله قيمة معينة من الطاقة. وعندما يكون‬
   ‫إلكترون ما في مدار محدد فإنه يوجد في مستوى بعينه من‬
  ‫مستويات الطاقة، وال يطلق الطاقة أو يمتصها. ويظل اإللكترون‬
 ‫في هذه الحالة العادية، طالما أن ذرته على حالها، ولكن إذا ما‬
 ‫أثرت قوى جارجية على هذه الذرة، فإن اإللكترون يمكن أن يتغير‬
                         ‫م‬              ‫ال‬
                   ‫متنق ً إلى مدار مك ّى آخر.‬
  ‫وعندما يقفز اإللكترون من مدار ذي طاقة أعلى إلى مدار ذي‬
     ‫ي‬
‫طاقة أقل، فإنه يطلق الطاقة على شكل ضوء، وهذا الضوء ُطلق‬
    ‫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 اآلخر. واإللكترون يمكنه كذلك‬
                                                 ‫ا‬
  ‫أن يمتص فوتونً، ويقفز من مدار ذي طاقة أدنى إلى مدار ذي‬
‫طاقة أعلى. وبهذه الطريقة فإن ميكانيكا الكم توضح العملية التي‬
                                            ‫ت‬
          ‫من خاللها ُطلق الذرة فوتونات الضوء وتمتصها.‬
               ‫ة‬
  ‫كان العلماء في السابق يعتقدون أن الضوء موج ٌ تنبعث على‬
          ‫ص‬
  ‫شكل دفق متواصل، ولكننا اآلن نعرف أن للضوء خوا ّ كل من‬
  ‫الجسيمات (الفوتونات) والموجات .وللفوتون طاقة تتناسب مع‬
         ‫تردد الموجات؛ أي مع عدد الذبذبات في الثانية.‬
‫وتوضح ميكانيكا الكم إن اإللكترونات وغيرها من الجسيمات الذرية‬
   ‫للمادة مرتبطة بالموجات كذلك. وهذه الموجات التي تسمى‬
‫موجات المادة لها أطوال موجبة محددة. والطول الموجي يتناسب‬
 ‫في كل األحوال مع تردد الموجات ومع كمية حركة الجسيمات.‬
                                                   ‫ت‬
‫وهذه الكمية ُحسب بضرب كتلة الجسيمات في سرعتها. وتقدم‬
                                          ‫ا‬
 ‫موجات المادة تفسيرً لترتيب اإللكترونات في مدارات منفصلة .‬

                ‫نظرية بوهر للتفاعل النووي‬
 ‫تفسر هذه النظرية مراحل التفاعل النووي وتتلخص فيما يأتي:‬
‫1ـ عند قذف نواة الهدف بقذيفة فإنها تمتص القذيفة ويتكون نواة‬
 ‫مركبة نواة الهدف + قذيفة ـ نواة مركبة 5 ـ تتوزع طاقة القذيفة‬
  ‫على نويات النواة بالتساوي فترتفع درجة حرارتها إلى ماليين‬
‫الدرجات المئوية فتتصادم النويات وفي النهاية يتركز جزء كبير من‬
 ‫الطاقة اإلضافية على إحدى النويات فتتغلب على القوى النووية‬
                        ‫وتنفصل عن النواة.‬
   ‫نواة مركبة ـ نواة نهائية + قذيفة أو قذائف مطرودة 3 ـ النواة‬
  ‫المركبة تشبه قطرة سائل ارتفعت درجة حرارتها فتبخر بعض‬
 ‫جزيئاتها. فالنواة المركبة يتبخر بعض نوياتها والنوية المتبخرة قد‬
                                  ‫ا‬        ‫ا‬           ‫ا‬
‫تكون بروتونً أو نيوترونً أو بروتونً مع نيوترون( ديترون) أو 5 بروتون‬
                   ‫مع 5 نيوترون (دقيقة ألفا. )‬
‫4ـ إذا كانت القذيفة طاقتها ضعيفة وغير قادرة على تبخير إحدى‬
‫النويات تأسرها النواة وتصبح نواة نهائية وتخرج منها طاقة القذيفة‬
                    ‫على هيئة فوتونات جاما.‬
‫عالقات بين الوحدات‬

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:74
posted:9/18/2012
language:Arabic
pages:81