🌅 الوحدة 1 · الدرس 2/3

🔥الطاقة تأتي على شكل حُزَم

كيف كسر فرنٌ متوهّج قوانين الفيزياء — وكيف أصلحها ماكس بلانك عام 1900.

⏱️ 15 دقيقةابدأ

🎯 في نهاية الدرس ستتمكّن من…

✓تشرح لماذا تتوهّج الأجسام الساخنة بألوان مختلفة
✓تفهم «الكارثة فوق البنفسجية»
✓تقرأ المعادلة E = hf وتستخدمها

سخّن قطعة حديد وستتوهّج: أولًا بالأحمر الباهت، ثم البرتقالي، ثم الأبيض المصفرّ. والنجوم تفعل الشيء نفسه — النجوم الباردة تبدو حمراء والساخنة تبدو زرقاء. يسمّي الفيزيائيون هذا إشعاع الجسم الأسود: الضوء الذي يطلقه كل جسم لمجرد أنه دافئ.

قرابة عام 1900، تنبّأت أفضل فيزياء في ذلك الوقت بشيء سخيف: أي جسم دافئ يجب أن يطلق طاقة لا نهائية على شكل ضوء فوق بنفسجي. كوب الشاي الخاص بك سيكون شعاعًا قاتلًا! وسُمّيت هذه المشكلة لاحقًا الكارثة فوق البنفسجية.

🎛️تجربة تفاعلية

غيّر درجة الحرارة. المنحنى المتوهّج هو ما تفعله الطبيعة فعلًا (قانون بلانك). والخط المتقطّع هو التنبّؤ القديم الذي ينطلق إلى اللانهاية.

في ديسمبر 1900، وجد ماكس بلانك معادلة تطابق التجارب تمامًا. لكنها لم تنجح إلا بافتراض شيء غريب: طاقة الضوء لا تُطلق إلا على شكل حُزَم صغيرة ثابتة. وسمّى كل حزمة كمّ (كلمة لاتينية تعني «كم مقدار»).

🧮معادلة مفكوكة الرموز

علاقة بلانك — أول معادلة كمية

E = h f

ماذا يعني كل رمز

$E$ طاقة حزمة واحدة (كمّ واحد)
$h$ ثابت بلانك: ⁦6.626 × 10⁻³⁴⁩ — رقم صغير بشكل لا يُصدّق
$f$ التردد: عدد المرات التي تهتز فيها موجة الضوء في الثانية (أي لونها)

📖 احكِها كقصة

اقرأها كقائمة أسعار: «كل حزمة ضوء ثمنها h مضروبًا في سرعة اهتزازها». الضوء الأزرق يهتز أسرع من الأحمر، لذا الحزمة الزرقاء أغلى. والجسم الساخن لا يستطيع «شراء» الكثير من الحزم فوق البنفسجية الغالية — وهذا بالضبط ما يقضي على الكارثة.

✅ اختبر فهمك

أجب عن جميع الأسئلة لإكمال الدرس وكسب نقاط الخبرة.

1. ماذا تنبّأت الفيزياء الكلاسيكية خطأً بشأن الجسم الدافئ؟
2. في المعادلة E = hf، أي ضوء يملك أكبر طاقة لكل حزمة؟
3. لماذا لا نلاحظ «درجات» الطاقة في حياتنا اليومية؟

علاقة بلانك — أول معادلة كمية

✅ اختبر فهمك

📚 المصادر ومزيد من القراءة