فيزياء الجوامد: على ماذا تركز؟ وما أهم تطبيقاتها؟

فيزياء الجوامد: على ماذا تركز؟ وما أهم تطبيقاتها؟
فيزياء الجوامد: على ماذا تركز؟ وما أهم تطبيقاتها؟

على ماذا تركز فيزياء الجوامد؟

تُركّز فيزياء الجوامد على دراسة خصائص المادة الكليّة بدلاً من خصائص الجسيمات التي تتكوّن منها؛ إذ يُبحث هذا العلم عن الخصائص الجديدة والسلوك المختلف الذي قد تسلكه المواد الصلبة وتتلخص هذه الخصائص بالسلوك الميكانيكي والحراري للمواد الصلبة والتي تشمل؛ كمية الطاقة اللازم امتصاصها لإنتاج تغيير معين في درجة الحرارة، والخصائص الكهربائيّة ومن أهمّها الموصليّة الكهربائيّة، والخصائص البلوريّة، إضافة للخصائص البصرية والمغناطيسية.[١]


ولفهم وشرح هذه الخصائص يعتمد على القوانين الأساسيّة لنظرية ميكانيكا الكم، وعلم البلورات، والكهرومغناطيسية، وعلم المعادن، فمثلً في علم البلورات تُوصف المواد الصلبة على أنّها تمتلك شكل هندسي منتظم أو شكل غير منتظم اعتمادًا على ترتيب ذرات المادّة مع بعضها البعض، وفي ميكانيكا الكمّ تُوصف العلاقات بين الطاقة والمادة.[٢][٣]


أهم تطبيقات فيزياء الجوامد

استفادَ العلماء في تطبيق مفاهيم علم فيزياء الجوامد على العديد من الأدوات المستخدمة في الحياة اليوميّة ومن أبسطها الأسلاك الكهربائيّة، وزجاج النوافذ، ومغناطيس باب الثلاجة وغيرها، إضافة لمجموعة من الاختراعات المهمّة، ومنها:[٤][٣]


  • الأجهزة الإلكترونيّة: مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وغيرها، والتي تعمل بالاعتماد على المواد شبه الموصلة للكهرباء.
  • الأجهزة البصريّة: مثل الألياف الضوئيّة، وأجهزة الليزر المهمّة في بعض الدراسات العلميّة، وجراحة العيون الدقيقة، وغيرها.
  • أجهزة الاهتزاز: مثل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسيّ، وهيَ عبارة عن أجهزة التي تعتمد في عملها على المغانط.
  • أجهزة أخرى: مثل الخلايا الشمسيّة، والأقمار الصناعيّة، والسفن الفضائية، والعديد من الأدوات العلميّة.[٢]


أهمية دراسة فيزياء الجوامد

تتلّخص أهميّة دراسة فيزياء الجوامد في فهم الطريقة التي تتصرّف بها المواد الصلبة، من خلال دراسة كيفية تأثير الخصائص الذرية للمادة الصلبة على خصائصها الإجماليّة، والتي من خلالها اكتُشاف خصائص فيزيائية جديدة وغير متوقعة لهذه المواد، وبالتالي مكّنت الإنسان من التحكّم في بعض العيوب التي كانت تظهر في المواد الصلبة وتحسينها للحصول على الصفات المرغوبة، كما مكّنته من التحكم في الخصائص المغناطيسية للمواد، وبفضل تطوّر فيزياء الجوامد أصبحت الأجهزة الحديثة مثل الكمبيوتر، والراديو، والتلفزيون، والهواتف، والتي كانت باهظة الثمن متاحة للجميع بأسعار منخفضة، وساعدت فيزياء الجوامد التي على رفع الإنتاجيّة بعدَ اختراع  الدوائر الإلكترونية الدقيقة.[٣][٥]


تاريخ ظهور فيزياء الجوامد

تعود نشأت علم فيزياء الجوامد إلى أواخر الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الماضي، وتحديداً مع نهاية الحرب العالميّة الثانية، وقد بدأ هذا العلم بالتوسّع مع تطوّر الترانزستور بأنواعه المختلفة عام 1948م، والذي يعتمد في عمله على الخصائص الكهربائيّة للمواد الصلبة شبه الموصلة، وتوسّع العلم أكثر بتطوّر الدوائر المتكاملة والإلكترونيات الدقيقة، وبحلول عام 1960م طُوّر أوّل جهاز ليزر بالاعتماد على فيزياء الجوامد.[٥][٣]


تُركّز فيزياء الجوامد على دراسة خصائص المادة الكليّة، مثل الخصائص الكهربائيّة، والخصائص البلوريّة، والخصائص البصرية، والمغناطيسية، ويستخدم في العديد من الأجهزة الإلكترونية والبصرية وأجهزة الاهتزاز وغيرها من التطبيقات، وتتلّخص أهميّة دراسة فيزياء الجوامد في فهم الطريقة التي تتصرّف بها المواد الصلبة.

المراجع[+]

  1. "Solid-state physics", Infoplease, Retrieved 21/6/2021. Edited.
  2. ^ أ ب "Solid State Physics", By Ju's Classes, Retrieved 21/6/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ت ث Robert A. Levy، "solid state physics"، Kids Britannica، اطّلع عليه بتاريخ 21/6/2021. Edited.
  4. "Solid State Physics", Encyclopedia, 11/6/2018, Retrieved 21/6/2021. Edited.
  5. ^ أ ب James D. Patterson, Bernard C. Bailey (1/1/2017), "Solid State Physics: Introduction to the Theory", Research Gate, Retrieved 21/6/2021. Edited.

23 مشاهدة