أساسيات الفيزياء الذرية

يتناول هذا الكتاب تطور المفاهيم الأساسية لعلم الفيزياء الذرية، ابتداء من نموذج طومسون للذرة وانتهاء بالنموذج الاتجاهي. كما يستعرض نموذج رذرفورد كوسيلة لتوضيح منشئ سلاسل الخطوط الطيفية الذرية، وذلك بالاعتماد على نظرية بور ونظرية سمر فيلد لذرة الهيدروجين، ويقدم شرحا لحالة الإلكترون في الذرة على أسس ميكانيكا الكم المعتمدة على الزخم المداري الزاوي الكمي والزخم الغزلي الكمي لهذه الالكترونات، ويشرح طرق ارتباط (اقتران) هذه الكميات للحصول على الزخم الزاوي الكمي الكلي. ثم يتناول الحدود الطيفية للحالات الذرية ويصف التركيب الدقيق لذرة الهيليوم وذرات العناصر الأرضية القلوية. كما يقدم بالتفصيل شرحا لطيف انبعاث هذه العناصر عند انتقال الالكترون ما بين مستويات الطاقة وفقا لقواعد الانتقاء التي تحدد القفزات المسموحة. ويستعرض الظواهر الكهروضوئية المغنطو- ضوئية، والتي هي ناتجة عن تسليط المجالات الكهربية والمغناطيسية على ذرات العناصر، وما يترتب على ذلك من انقسام الخطوط الطيفية (ظاهرة زيمان، ظاهرة ستارك) ويعطي المعادلات الرياضية للمسافات بين خطوط مزدوجات الخطوط الطيفية. وأخيرا، يتناول طيف الأشعة السينية وحيود هذه الأشعة خلال مرورها عبر البلورات وكيفية الاستفادة من هذه الظاهرة في دراسة تباعد المستويات الذرية في هذه البلورات (قانون براغ). كما تم تقديم مسائل محلولة وتمارين كتطبيقات على ما ورد في كل فصل من الكتاب، وهذا يمكّن الطالب من فهم المعادلات والقوانين المعطاة، مما يجعله مرجعا لطلبة الفيزياء والعلوم في مرحلة الدراسة الجامعية.

نضع هذا الكتاب بين أيادي طلبة تخصص الفيزياء الجامعية في السنوات المتقدمة وإلي العلماء وكل المهتمين بدراسة مفاهيم وأساسيات الفيزياء الذرية، التي بدأت في التبلور مع بداية القرن التاسع عشر والذي يعتبر تاريخ انطلاقة مفاهيم ونظريات الفيزياء الحديثة، والتي جاءت بعد تطور نظريات الميكانيكا الكمية. ويحتوي هذا الكتاب علي شروحات مبسطة باللغة العربية وأمثلة تساعد الطالب علي فهم وتطبيق النظريات والمسائل الذرية. حيث تم استعراض مبادئ الفيزياء الذرية منذ نشوء النماذج الذرية علي يد طومسون وتجارب رذرفورد وما تبعها من تعديلات جوهرية تتناسب مع النتائج المعملية والظواهر الفيزيائية.

تناول الفصل الأول من هذا الكتاب مراحل تطور مفاهيم التركيب الذري منذ أن وضع طومسون نموذجاً للذرة وما تبع ذلك من نموذج رذرفورد. كما تناول الطيف الخطي الذري وسلاسل الأطياف لذرة الهيدروجين والأسس الرياضية لنظرية بور التي وضعت في عام 1913م. وتم استعراض طرق إثارة الذرة في تجربة فرانك - هيرتز. كما تناول فرضيات نظرية سمر فيلد في تفسير أصل الخطوط الطيفية ودوران الإلكترونيات حول النواة. وتم تقديم أمثلة تطبيقية لمساعدة الطالب علي فهم أسس هذه النظريات السابقة.

أما في الفصل الثاني، يتناول هذا الكتاب فكرة إدخال مفهوم لف أو غزل الإلكترونيات حول محور خاص بها، وبناء عليه تم عرض وصف الإلكترونيات بأرقام كمية أربعة والتي جاءت علي أساس نتائج حلول معادلة شرودنجر لحركة الإلكترون في الذرة. كما يقدم هذا الفصل الهيئة الإلكترونية في الذرات. كما تم استعراض النموذج المتجه للذرة وطرق اقتران متجهات الزخم الزاوية (اقتران راسل - ساوندرس). وتم شرح مفاهيم الحالات الذرية أو ما يسمي برموز الحدود الطيفية، وكمثال علي ذلك، قدمت شروحاً تفصيلية للحدود الطيفية لأنظمة ذرية تحوي علي الإلكترونين تكافؤيين (ذرة الهيليوم وعناصر الأتربة القلوية). وتم عرض أثر المجال المغناطيسي المسلط علي الذرة (تجربة ستجرن - جير لاج). كما تناول هذا الفصل التركيب الدقيق لذرة الهيدروجين وذرة الصوديوم. وعرضنا أمثلة علي تطبيقات لهذه المفاهيم.

… الخ