الجزيئات والضوء – دوران واهتزاز وتوهج وتفكك

ماذا تعرض

لا يتفاعل الجزيء مع الفوتون إلا إذا لاءمت طاقة الفوتون تغيرًا ممكنًا في الجزيء. فالموجات الدقيقة ذات الطاقة المنخفضة تُدير الجزيئات القطبية مثل H2O، والأشعة تحت الحمراء تجعل الجزيئات تهتز إذا تغيّر توزيع شحنتها في أثناء الاهتزاز، كما في CO2 وH2O، أما N2 وO2 فلا يمتصانها. والضوء المرئي يثير NO2 فيتوهج، والأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية تكسر روابط NO2 وO3. ولأن غازات الدفيئة تمتص الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأرض ثم تبعثها في كل الاتجاهات، يعود جزء منها نحو السطح فيدفأ الغلاف الجوي.

طريقة الاستخدام

في شاشة «جزيء منفرد»، اختر «مصدر الضوء» ثم «الجزيء»، وراقب سطر الحالة لتعرف هل يمر الفوتون أم يدور الجزيء أم يهتز أم يتوهج أم يتفكك. جرّب كل مصدر ضوء مع كل جزيء وسجّل النتائج في جدول. ثم انتقل إلى «جزيئات كثيرة»، واستخدم الأشعة تحت الحمراء، وغيّر عدد «الجزيئات:»، وقارن «نسبة المرتدة» بين CO2 وN2. اضغط «إيقاف مؤقت» أو «إعادة الضبط» عند الحاجة، وشغّل «إظهار مقياس الطاقة».

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة جزيء منفرد, جزيئات كثيرة
• مصدر الضوء الموجات الدقيقة, الأشعة تحت الحمراء, الضوء المرئي, الأشعة فوق البنفسجية
• الجزيء CO (أول أكسيد الكربون), N2 (النيتروجين), O2 (الأكسجين), CO2 (ثاني أكسيد الكربون), H2O (الماء), NO2 (ثاني أكسيد النيتروجين), O3 (الأوزون)
• عدد الجزيئات (شاشة جزيئات كثيرة) 1–8
• إظهار مقياس الطاقة

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا تمتص جزيئات CO2 وH2O الأشعة تحت الحمراء بينما تتركها جزيئات N2 وO2 تمر؟
2. أي نوع من الضوء يستطيع تفكيك جزيء O3، وما علاقة ذلك بطبقة الأوزون؟
3. كيف تتغير نسبة الفوتونات المرتدة عند زيادة عدد جزيئات CO2، وماذا يعني ذلك لظاهرة الدفيئة؟