فروع الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

يتميز هذا الفرع من الفيزياء بكونه مرتبط بشكل أساسي بمباديء الكم والنسبية ويشمل نظريات نيوتن وقوانينه بالإضافة إلى أعمال جاليلو وكوبرنكس وغيرهم ، وتشمل الفيزياء الكلاسيكية فيزياء المقذوفات والطفو.

الميكانيكا

فرع يهتم بدراسة حركاتِ الأجسامِ، والقوى التي تحركهم.

الديناميكا الحرارية

تختص بدراسة الأجسام في حالتي السكون والحركة، كيف تعمل القوة على جسم لتنتج تسارعًا وميكانيكا الأجسام المتحركة تسمى الديناميكا، وميكانيكا الأجسام الساكنة تسمى الإستاتيكا أو علم السكون. وهناك فرع من الميكانيكا اسمه ميكانيكا الموائع، يُعنى بسلوك السوائل والغازات. وتُستخدم مبادئ الميكانيكا لوصف أنواع من الحركة، مثل مدارات الكواكب ومسارات أجسام متحركة أخرى. كما أن هذه المبادئ مهمة لمصممي الجسور والمنشآت الأخرى، ولمهندسي الطرق ولصانعي الحاويات والأنواع المختلفة من المركبات.

الضوء

هو إشعاع كهرومغناطيسي ذو طول موجي، يمكن العين البشرية من رؤية الأجسام غير الشفافة من خلال انعكاسه عنها.

ميكانيكا الكم

يصف تركيب الذرّة وحركة الجسيمات الذرية، ويوضح كذلك كيف تمتص الذرات الطاقة في شكل ضوء، وكيف تطلقها، ويوضح طبيعة الضوء.

تمضي ميكانيكا الكم إلى ما يتجاوز الحدود القصوى للفيزياء التقليدية، التي تقوم على أساس القوانين التي صاغها العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن. وهي تُعد من المُنجَزَات العلمية الكبرى التي تحققت في القرن العشرين. وبالإضافة إلى أهميتها النظرية، فقد ساهمت في تطوير أجهزة عملية مثل أجهزة الليزر والترانزستور، كما مكنت العلماء من تحقيق فهم أفضل للروابط والتفاعلات الكيميائية.

فهم ميكانيكا الكم. تتحرك في الذرة جسيماتٌ صغيرةٌ ذاتُ شحنة كهربائية سالبة. ويُطلق على هذه الجسيمات الإلكترونات وتتحرك في مدارات حول نواة ذات شحنة موجبة. وتوضح ميكانيكا الكم أن الإلكترونات لايمكنها التحرك إلا في مدارات بعينها، وكلّ مدار يدعى المدار المُكمَّى وله قيمة معينة من الطاقة. وعندما يكون إلكترون ما في مدار محدد فإنه يوجد في مستوى بعينه من مستويات الطاقة، ولايطلق الطاقة أو يمتصها. ويظل الإلكترون في هذه الحالة العادية، طالما أن ذرته على حالها، ولكن إذا ما أثرت قوى خارجية على هذه الذرة، فإن الإلكترون يمكن أن يتغير متنقلاً إلى مدار مكمّى آخر.

وعندما يقفز الإلكترون من مدار ذي طاقة أعلى إلى مدار ذي طاقة أقل، فإنه يطلق الطاقة على شكل ضوء، وهذا الضوء يُطلق في صورة حزمة صغيرة من الطاقة تدعى كوانتم أو فوتون، وتساوي طاقة الفوتون هذه الفرق في الطاقة بين المدارين اللذين حدث القفز من أحدهما إلى الآخر. والإلكترون يمكنه كذلك أن يمتص فوتوناً، ويقفز من مدار ذي طاقة أدنى إلى مدار ذي طاقة أعلى. وبهذه الطريقة فإن ميكانيكا الكم توضح العملية التي من خلالها تُطلق الذرة فوتونات الضوء وتمتصها.

الفيزياء النووية

الفيزياء النووية فرع من الفيزياء يدرس خواص النويات الذرية وتراكيبها وتفاعلاتها. وقد بدأت الفيزياء النووية في حوالي عام 1900م باكتشاف خاصية النشاط الإشعاعي ونواة الذرة. ومنذ ذلك الحين، مَكَّن تطوير معدات تتزايد قوتها ودقتها باطراد، العلماء من دراسة النويات بتفاصيل أكبر .

وتحتوي النواة على 99,9% من كتلة الذرة. وتتكون من نوعين من الجسيمات، هما النيوترونات، والبروتونات، ولهما نفس الكتلة تقريبًا. والبروتونات لها شحنة كهربائية موجبة، بينما لا تحمل النيوترونات أية شحنة. ويحدد عدد البروتونات في النواة العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه الذرة، بينما يحدد عدد النيوترونات النظير الذي تمثله.

 فيزياء الحالة الصلبة

 وتسمى أيضًا فيزياء المادة المكثَّفة. يمكن تصنيف المواد الصلبة وفق الكيفية التي تتفاعل بها الإلكترونات والنوى في الذرات المختلفة، ويسلط هذا الفرع الضوء على المواد الصلبة والتى تتأثر خصائصها بعوامل مثل الحرارة والضغط، فبعض المواد الصلبة مثلاً، تفقد كل المقاومة الكهربائية عند الدرجات المنخفضة جدًا، مما يجعلها تتحول إلى موصّلات فائقة. وأبحاث التركيب الإلكتروني للمواد الصلبة ذات أهمية خاصة في فهم سلوك أشباه الموصّلات التي هي أساس الأجهزة الإلكترونية الحديثة.

 الفيزياء الحديثة

من علوم الفيزياء الجديدة والتي ظهرت بعد اكتشاف النظرية النسبية ونظرية الكم.

علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة:

·    الليزر

·   الطاقة الشمسية

·   البلازما

·  الأغشية الرقيقة

·  الألياف الضوئية

·  الفيزياء الإشعاعية

·  الجسيمات الأولية

· الفلك

ما هي فيزياء الجسيمات؟

 يتعامل هذا الفرع مع الجسيمات دون الذرية أي التي تكون ذات أحجام أصغر من نواة الذرة من هذه الجسيمات البروتونات والالكترونات والنيترونات التي منها تتكون الذرة كما إن منها جسيمات أخرى تنتج من التفاعلات النووية لكنها غير مستقرة إذ سرعان ما تتلاشى على هيئة جسيمات أخرى أو طاقة إشعاعية وقسم العلماء الجسيمات دون الذرية إلى ثلاثة أقسام رئيسية اللبتونات والكواركات والبوزونا ت هذه الأنواع تمثل الجسيمات الأولية أي التي لم يثبت حتى الآن إنها تتكون من جسيمات اصغر منها ولكنها قد تدخل في تكوين جسيمات أخرى.

فيزياء الجوامد

تختص فيزياء الجوامد بدراسة الحالة الصلبة من المادة و خواصها التي تظهر من خلال ترتيب الذرات في بلوراتها ويطلق هذا المصطلح بصفة خاصة على دراسة أشباه الموصلات مثل السليكون والجرمانيوم ومن أبحاث فيزياء الجوامد على هذه المواد أمكن تصنيع الترانزستور و الليزر و البطاريات الشمسية.

وفيزياء الجوامد تعتمد اعتمادا كلياً على أبحاث النظرية الكمية وهي النظرية المعنية ب الحالات الذرية ودون الذرية للجسيمات المكونة للمادة و القوة المؤثرة فيها .

فيزياء فلكية

 يدرس هذا العلم طبيعة واصل و تطور الشمس و النجوم والمجرات والكون بأسره.

فيزياء نووية

<!--[endif]-->

 تهتم الفيزياء النووية بدراسة نوى العناصر من حيث تراكيبها و خواصها و تفاعلاتها . وللتفاعلات النووية أهمية خاصة في إنتاج الطاقة أو استهلاك الطاقة.

وللطاقة المنتجة من التفاعلات النووية استخدامات عديدة منها الاستخدامات السلمية كتوليد الكهرباء والطب والزراعة والبحث عن المعادن في باطن الأرض ومنها الاستخدامات العسكرية كإنتاج القنابل الذرية و الهدروجينية وتعتمد القنابل الذرية على التفاعل الانشطاري والمادة المستخدمة هي اليورانيوم عادة" أما القنابل الهيدروجينية تعتمد على التفاعل الاندماجي حيث تولد الطاقة الانفجارية من اندماج نواتي هيدروجين لتكوين غاز الهليوم وتكون اكبر بمراحل من الطاقة الانشطارية المتولدة في القنابل الذرية.