115 عاما على إعلان أينشتاين نظرية كمية الضوء.. ماذا تعرف عنها؟

تمر، اليوم، الذكرى الـ115 على إعلان عالم الفيزياء الأمريكى الشهير ألبرت أينشتاين نظرية كمية الضوء، والتى تؤكد أن سرعة الضوء ثابتة بلا علاقة بالسرعة النسبية، وتساوى سرعة الضوء فى الفراغ الثابت c (سرعة الضوء بالفراغ وقيمتها هو 299,792,458 متر في الثانية أي 300000 كيلو متر في الثانية).

وفى نموذج توصل إليه أينشتاين وأعلنه فى 14 نوفمبر من عام 1908 فإن شعاع الضوء هو المسار الذى يسلكه الفوتون، فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير فى خط مستقيم، فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا.

طرح أينشتاين فكرة ثورية فى وقته، إذ اقترح أن الضوء يتكون من حزم صغيرة جدًا من الطاقة تُسمّى الفوتونات، وأضاف أن هذه الفوتونات تمتلك خاصيتين: خاصية الجُسيم وخاصية الموجة. فضلًا عن ذلك، اجتهد هذا العبقرى فى مراقبة سلوك الإلكترونات وهى تنبعث من المعادن بعد تعريضها لضربات كهربائية كبيرة، مثل البرق، ومن هنا توسّع فى مفهوم التأثير الكهروضوئي.

على الرغم من أن أينشتاين لم يبتكر الليزر إلا أن أطروحاته ونظرياته قادت إلى وضع اللبنات الأولى لتطويره، وكان السباق إلى إيضاح أن الانبعاث المستحث للشعاع يمكن أن يحدث.

واستخدم رياضيات الفوتون فى فحص حالة تتجمع فيها الذرات الخاصة بالطاقة الفائضة بصورة كاملة وقادرة على إطلاق فوتون فى زمن واتجاه عشوائيين، ورأى اينشتاين أن الفوتون الضال إذا مر بذرات يمكن تحريضها عن طريق وجودها لتطلق فوتونات فى مرحلة مبكرة، والفوتونات المنطلقة تتخذ الاتجاه ذاته وتتوفر فيها ترددات متطابقة كما الفوتون الأصلي.

وفى خطوة لاحقة وبينما تتحرك زحمة الفوتونات المتطابقة لتمر خلال الذرات المتبقية فإن المزيد من الفوتونات ستغادر ذراتها مبكرا للانضمام إلى العرض الجانبى للذرات.