نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.
سی پی اچ در ژورنالها
|
كوانتوم و نسبيت، دوست يا دشمن 7- یک گام به جلو
|
||||||||||||
|
يك گام به جلو اثر فوتو الكتريك(photoelectric effect )كه در آن اجسام فلزي با دريافت انرژي نوراني از سطحشان الكترون گسيل مي‌يابد.
كشفيست مربوط به اواخر قرن نوزدهم .هاينريش هرتز بدنبال مطالعات خود درباره تابش‌هاي الكترومغناطيس كه ماكسول در سال هزار و هشتصد و شصت وجودشان را پيشبيني كرده بود دريافت كه در صورتي كه دو كرده باردار را تحت تاثير جرقه حاصل از يك منبع نوراني قرار دهيم نسبت به حالتي كه بخواهيم از جرقه الكتريكي براي اين كار استفاده كنيم بهتر قادر به تخليه بار الكتريكي اين كرات خواهيم بود.بنابراين نور بايد توانائي كندن الكترون ازسطح فلزات را داشته باشد با تحقيقات بيشتر هرتز متوجه شد كه گسيل الكترون از سطح فلز به طول موج نور تابيده شده بستگي دارد و ماگزيمم انرژي جنبشي الكترون هاي كنده شده (فوتوالكترونها) از شدت تابش مستقل است يعني اگر با يك لامپ صدوات براي جدا كردن الكترون ها از سطح فلز استفاده كنيم الكترونهاي كنده شده همان مقدار انري جنبشي را بعد از جدا شدن از سطح فلز دارند كه الكترون هاي كند شده از سطح فلز توسط لامپي با دو برابر شدت تابش (لامپ دويست وات) دارند.همچنين انرژي جنبشي فوتو الكترونها با افزايش فركانس چشمه نور افزايش مي‌يابد گرچه اثر فوتو الكتريك را مي‌توان با نظريه الكترومغناطيس توضيح داد ولي به كمك اين نظريه نمي‌توانيم بستگي انرژي جنبشي فوتوالكترون ها را بافركانس چشمه نور شرح دهيم. هرتز هيچ توجيهي براي اين ارتباط نتوانست ارائه دهد و فيزيكدانان هم عصر او نيز هرچه تلاش نمودنندتا به كمك فيزيك كلاسيك گره كور اين نسبت را باز كنند نتوانستند،فيزيك كلاسيك پيشبيني مي‌كرد كه هرچه شدت تابش چشمه نور بيشتر باشد بايد الكترونهاي كنده شده از انرژي جنبشي بيشتري برخوردار باشند و همچنين براساس نتايج فيزيك كلاسيك نور تابيده شده از هر طول موجي كه برخوردار باشد بايد قادر به آزاد سازي الكترون از سطح فلز باشد كه اين نتايج با مشاهدات صورت گرفته توسط هرتز مغايرت داشت. سال 1905 اينشتين با اطلاع از نظريه كوانتومي پلانك به خوبي بن بست بوجود آمده در پديده فوتوالكتريك راازبين برد اين فرض پلانك مبني بر اين كه نور مجموعه اي از كوانتوم هاي انرژي است توانست به خوبي رابطه بين ماگزيموم انرژي جنبشي الكترونهاي كنده شده از سطح فلز را با فركانس نور تابيده شده توضيح دهد او دليل خود را اين گونه ارائه كرد.
تابش شامل مجموعه اي از بسته ها يا كوانتوم هاي انرژي است كه بايد انرژي معادل hfبراي آنها درنظرگرفت(f فركانس نور تابيده شده است) اگر اين بسته هاي انرژي جذب سطح يك فلز شوند مقداري از انرژي اين بسته ها صرف غلبه بر سد پتانسيلي فلز شده (مقدار اين سد بستگي به نوع فلز دارد ) و ما بقي انرژي آنها به انرژي جنبشي الكترونها ي كنده شده مبدل مي شود بنابراين هرچه فركانس يك تابش بيشتر باشد مقدار انرژي آن با توجه به رابطه E= hf بيشتر خواهد بود و مقدار باقي مانده انرژي فوتون تابيده شده به سطح فلز نيز افزايش مي يابد كه نهايتا صرف بالا بردن انرژي جنبشي الكترون هاي كنده شده ميشود به همين صورت متناسب بودن جريان فوتوالكترون با شدت چشمه نور نيز قابل توجيه است چراكه كوانتوم هاي نور (فوتون) با افزايش شدت تابش چشمه نور افزايش مي يابند ودر اين صورت فوتونهاي بيشتري ازچشمه نور گسيل مي يابداين فوتون ها نيز به نوبه خود الكترونهاي بيشتري را از سطح فلز جدا مي كنند، رابرت ميليكان نيز با انجام آزمايش هايي فرضيات ارائه شده توسط اينشتين را در مورد پديده فوتو الكتريك تاييد كرد ،اينشتين در سال 1921 ميلادي نه به خاطر بيان نسبيت ها بلكه به خاطر توضيح اثر فوتو الكتريك جايزه نوبل را دريافت كرد.
اثر كامپتون(Compton effect) به كمك نظريه كوانتومي پلانك، اينشتين توانست به خوبي مشكلات مربوط به اثر فوتوالكتريك را حل نمايد و بوهر به كمك همين نظريه خطوط طيفي اتم هيدروژن را به صورت بسيار جالبي تشريح نمود. بدين سان مقاومت دانشمندان براي پذيرش ديدگاه ذره‌اي تابش روز به روز كمرنگ‌تر ميشد ولي آزمايش كامپتون( كه در آن پرتو x با برخورد به ورقه‌ي فلزي طوري پراكنده ميشد كه طول موج پرتوي پراكنده شده بيشتر از طول موج پرتو تابيده شده ميشود اين تغيير طول موج را نمي‌توان به كمك نظريه كلاسيك تابش توضيح داد)را مي‌توان بزرگترين دليل ذره‌اي بودن تابش دانست اثر كامپتون مي‌گويد هرگاه فوتوني بريك الكترون ساكن فرود آيد با انتقال مقداري از انرژي و تكانه خود اين الكترون را پس مي‌زند درنتيجه فوتون پراكنده شده مقداري از انرژي اوليه خود را از دست ميدهد بهمين خاطر طول موجش بلندتر فركانس آن نسبت به وضعيت قبل از برخوردش كمتر ميشود.
بدون ذره اي تصوير كردن فوتون فرودي (تابش )هرگز نمي‌توان افزايش طول موج فوتون پراكنده شد را توضيح داد نظريه كلاسيك الكترومغناطيس بعلت موجي فرض كردن تابش قادر به تفصير نتيجه آزمايش كامپتون نيست.اين نظريه پيش بيني مي‌كند كه فوتون پراكنده شده هر چند كه مقداري از انرژي خود را به صورت انرژي جنبشي الكترون ساكن از دست داده ولي هرگز طول موجش تغييرنمي‌كند با در نظر گرفتن اين آزمايش و كارهايي مشابه به آن رفته رفته نظريه كوانتومي شعاع عملكرد خود را گسترش مي داد و مقبوليت آن نزد دانشمندان به سرعت افزايش مي‌يافت.از زماني كه پلانك نظريه كوانتومي خود را بيان نمود تا زمانيكه كامپتون در تلاش براي توجيه تغيير طول موج پرتوهايپراكنده شده براثر برخورد به الكترونهاي سطحي فلز برآمده بود 24 سال مي‌‌گذشت گرچه اينشتين به كمك همين نظريه ابهامات اثر فوتوالكتريك را برطرف ساخت ولي هنوز مقاومت‌هايي در مورد پذيرش اين نظريه نوپا وجود داشت دانشمندان براي فرو ريختن ديوارهاي بتوني نظريه كلاسيك به كمك نظريه‌هاي نوين تلاش خستگي ناپذيري مي‌نمودنند. نسبيت اينشتين آن گوشه اي از فيزيك كلاسيك را نشانه مي‌رفت كه مكانيك نيوتني برآن سايه انداخته بود وبه خوبي از پس ماموريت خويش كه همانا تدوين قوانين فيزيكي نو براي پوشش دادن سرعتهاي فوق العاده زياد و ميدان‌هاي گرانشي بود برآمد نسبيت توانايي علم فيزيك راچنان توسعه داد كه توانست از مرز زمين و منظومه شمسي بگذرد و تمام كائنات را پوشش دهد ولي هنوز كارتمام نشده است فيزيك كلاسيك عرصه را براي نفوذ در ريزترين اجزا عالم بشدت محدود مي‌كرد در اين ميان اگر اينشتين مي‌دانست كه با اين كارخود(نهادينه كردن نظريه كوانتومي)دربه روي چه دنيائي گشوده ميشود شايد هرگز در اين مسيرگامي نمي‌نهاد و ساليان سال خود را درگير فلسفه زائيده شدﺓ اين دنياي مرموز و نو نمي‌كرد.دنيايي مملوازشايدها و احتمال ها دنيايي كه خالق آن در بنا نهادنش تنها به تاس انداختن متكي است.
نویسنده : قاسم رضايي راد
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 |
|
Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons |
آرشیو موضوعی
|
|
از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟