بحسب الفيزياء الكلاسيكية فإن طاقة الموجات، ومنها الموجات الكهرومغناطيسية تتناسب مع مربع السعة. بينما بحسب الفيزياء الحديثة فإن طاقة الموجات الكهرومغناطيسية تتناسب مع التردد. فهل كانت الفيزياء الكلاسيكية على خطأ؟
بالتأكيد ليست الفيزياء الكلاسيكية على خطأ، لكن تطبيق مفهوم الطاقة يختلف.
طاقة الموجة التي تتحدث عنها الفيزياء الكلاسيكية هي مقدار الطاقة التي تحملها الذبذبة، وهي الطاقة اللازمة لتوليدها. وكلما كانت السعة أكبر فهذا يعني أن الشدة أكبر لذلك تحتاج لطاقة أكبر لتوليدها.
طاقة الموجة التي تتحدث عنها الفيزياء الكلاسيكية هي مقدار الطاقة التي تحملها الذبذبة، وهي الطاقة اللازمة لتوليدها. وكلما كانت السعة أكبر فهذا يعني أن الشدة أكبر لذلك تحتاج لطاقة أكبر لتوليدها.
مثلاً، عند إضاءة مكان ما، فإن الطاقة اللازمة لإضاءته بسطوع كبير ستكون أكبر من الطاقة اللازمة لإضاءته بسطوع خافت، وهذا لنفس الطول الموجي. (تقريباً) هذا هو مفهوم الطاقة التي تتحدث عنها الفيزياء الكلاسيكية.
لكن على المستوى المجهري فكانت أولى الملاحظات أن المادة عندما تمتص الموجات الكهرومغناطيسية فإنها تمتصها بمقادير مُكَمّاة، وقد تبين أن المقدار الواحد منها يتناسب مع تردد الموجة كما اقترح ذلك بلانك، ثم اقترح آينشتاين أن الموجات هي بطبيعتها مكماة.
أما بخصوص الموجات الميكانيكية فإن الطاقة تتناسب مع مربع السعة A كما في المعادلة المرفقة. مع ذلك ألاحظ أن الطاقة تتناسب مع تردد الموجة f باعتبار ثبات سرعتها v في الوسط الواحد، وقد أضفت بعض التحليل على المعادلة بحيث يظهر اعتماد الطاقة على التردد، ولست متأكداً من ذلك.
أما الموجات الكهرومغناطيسية فلا توجد معادلة تعطي الطاقة التي تحملها (فيما أعلم) لكن هناك متجه بوينتنغ لنقل الطاقة والذي يعطي معدل نقل الموجات الكهرومغناطيسية للطاقة لوحدة المساحة. وتثبت معادلة بوينتنغ أن هذا المعدل يتناسب مع مربع السعة أيضاً.
أيضاً فإن السعة يمكن تراكبها، فيمكن تكبير سعة الموجة عن طريق إضافة موجات مترابطة. ولا يوجد حد أدنى لطاقة الموجة بحسب الفيزياء الكلاسيكية، لذلك فالطاقة التي تتحدث عنها هي طاقة مجموع التراكبات. وهذا بخلاف ميكانيكا الكم التي تفرض لطاقة الموجة حداً أدنى يتناسب مع التردد.
جاري تحميل الاقتراحات...