مفهوم فيزياء الجوامد

تُعرف فيزياء الجوامد باسم فيزياء الحالة الصلبة (بالإنجليزية: Solid State Physics)؛ وهي فرع علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة الخصائص الفيزيائية المختلفة للمواد الصلبة أو الجامدة؛ كموصليتها، وخصائصها المغناطيسية، وغيرها، وذلك من خلال الاستعانة بمبادئ علم البلورات، وفيزياء الكم، والكهرومغناطيسية، وعلم المعادن.[١]


سبب التشابه بين فيزياء الجوامد وعلم الكيمياء

تشبه فيزياء الجوامد أو فيزياء الحالة الصلبة؛ علم الكيمياء أكثر من كونها فرعًا من فروع علم الفيزياء، وذلك لأنها تركز على الخصائص المشتركة لفئة ضخمة من المواد، وهي المواد ذات الحالية الفيزيائية الصلبة، حيث تركز دراسة فيزياء الجوامد على كيفية ارتباط الخصائص الفيزيائية للمواد الصلبة بالبنية الإلكترونية لها، وهذا ما يجعلها علمًا شبيهًا بعلم الكيمياء، على الرغم من كونها جزءًا من علم الفيزياء.[١]


الوظيفة الأساسية لفيزياء الجوامد

يمكن القول إن الوظيفة الأساسية لفيزياء الجوامد هي دراسة كيفية تأثير الخصائص الذرية للمادة الصلبة على خصائصها الكلية المختلفة، حيث تتكون كل مادة صلبة موجودة في الطبية من مجموعة من الذرات المعبأة بجانب بعضها البعض بإحكام وكثافة، والتي تتفاعل مع بعضها البعض بطرق مختلفة، وتفاعلها هذا هو الذي يحدد خصائص المادة الصلبة ككل، إذ تعتمد الخصائص الميكانيكية، والكهربائية، والبصرية، والحرارية، والمغناطيسية للمادة على تفاعل الذرات المكونة لها.[٢]




تشكل فيزياء الجوامد أو فيزياء الحالة الصلبة؛ الأساس النظري لعلم المواد بأكمله، وتجدر الإشارة إلى أن فيزياء الجوامد لم تظهر كمجال منفصل للدراسة حتى الأربعينيات، على الرغم من أن العلماء درسوا خصائص المواد الصلبة لعدة قرون سابقة.




تاريخ فيزياء الجوامد

درس العديد من العلماء لفترات طويلة من الزمن الخصائص الفيزيائية للمواد الصلبة بطرق مختلفة؛ إلا أنه لم يكن يوجد مجال فرع محدد، وثابت باسم فيزياء الجوامد، وإنما كانت مجرد دراسات منفصلة، وبقي الحال كذلك حتى أربعينيات القرن الماضي، عندما تم تأسيس قسم فيزياء الحالة الصلبة DSSP في الجمعية الفيزيائية الأمريكية، ومع حلول منتصف الستينيات، كان DSSP هو القسم الأكثر أهمية في الجمعية الفيزيائية الأمريكية.[٣]


بعد الحرب العالمية الثانية، نشأت مجتمعات كبيرة مختصة بفيزياء الجوامد في أوروبا، وتحديداً في إنجلترا وألمانيا والاتحاد السوفيتي، أما في الولايات المتحدة وأوروبا، فقد تحولت فيزياء الجوامد إلى مجال مهم من خلال الدراسات المتعلقة بأشباه الموصلات، والموصلية الفائقة، وغيرها من الظواهر.[٣]


في أوائل الحرب الباردة، لم يقتصر البحث في فيزياء الجوامد على المواد الصلبة، حيث قام عدد من العلماء خلال السبعينيات والثمانينيات بإنشاء مجال فيزياء المادة المكثفة (بالإنجليزية: Matter Physics)، والتي تهتم بدراسة كل من المواد الصلبة، والسائلة، والبلازما، وغيرها، والآن يُنظر إلى فيزياء الجوامد على أنها مجال فرعي لفيزياء المادة المكثفة.[٣]


التطبيقات العملية لفيزياء الجوامد

يتم تطبيق المفاهيم والمبادئ الأساسية التي تشرحها فيزياء الجوامد أو فيزياء الحالة الصلبة في العديد من التطبيقات اليومية والعملية في حياة الإنسان، ومن أبرزها ما يأتي:[٢]

  • الأجهزة الإلكترونية؛ مثل الهواتف المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر.
  • الأجهزة البصرية؛ مثل أجهزة الليزر، والألياف البصرية.
  • الأجهزة التي تعتمد على المغانط بشكلٍ رئيسي؛ مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، وأجهزة الاهتزاز؛ كتلك التي تستخدم في تفتيت الدهون.
  • المغانط الموجودة في أبواب الثلاجات.


المراجع

  1. ^ أ ب "Solid State Physics", toppr, Retrieved 21/12/2022. Edited.
  2. ^ أ ب "Solid State Physics", byjus, Retrieved 21/12/2022. Edited.
  3. ^ أ ب ت "Solid State Physics", vedantu, Retrieved 21/12/2022. Edited.