Home / مقالات علمی / دنیای کوانتوم / كوانتوم به زبان ساده 2
كوانتوم به زبان ساده 2

كوانتوم به زبان ساده 2

نويسنده: سياوش كسروي

بخش دوم شروعي بر شگفتي ها-اثر فوتوالكتريكدر بخش نخست به سرآغاز كوانتوم و ايده ي انقلابي پلانك دانشمند نابغه ي آلماني پرداختيم و شرح داده شد كه چطور پلانك با استفاده از مفهوم كوانتايي توانست ضمن توضيح ارتباط بين امواج و احتمال، بذر كوانتوم را در خاك فيزيك بكارد، در اين قسمت شرح داده خواهد شد كه اگر كاشتن بذر كوانتوم كار پلانك باشد بي ترديد اولين آبياري اين نهال نو پا كاري بود كه ديگر نابغه ي آلماني يعني آلبرت انيشتين دوست داشتني انجام داد، يكي ديگر از پدران كوانتوم كه هرگز از فرزند خود راضي نبود و تا آخر عمر نتوانست با نتايج شگفت انگيز كوانتوم كنار بيايد!
نام آلبرت انيشتين براي همه ي ما قبل از هر چيز تداعي كننده ي تئوري نسبيت است اما جالب است بدانيد كه نسبيت نتوانست نظر داوران جايزه ي نوبل را به خود جلب كند و انيشتين در كسب نوبل براي ايده ي انقلابيش ناكام ماند و تنها نوبل خود را به سبب توضيح اثر فوتوالكتريك به دست آورد.

امواج و شارش بار:
در قرن نوزدهم دانشمندان پي برده بودند كه نور فرابنفش الكترون ها را تحريك كرده و در فلزات ايجاد جريان الكتريكي مي كند. اما از فهم عملكرد آن ناتوان بودند، توضيح علت اين جريان پنجره ي جديدي به افق كوانتوم گشود. وقتي نور با فركانس بالا به فلزات تابانيده مي شود جريان الكتريكي در آنها اتفاق مي افتد، چيزي كه نور قرمز و امواج با فركانس پايين تر نمي توانند ايجاد كنند، مهم نيست چه شدتي از نور قرمز به يك ظرف مسي تابانيده شود، در هر صورت خبري از ايجاد جريان الكتريكي نيست! تنها زماني كه فركانس نور از مقدار مشخصي كه براي فلزات گوناگون متفاوت است بالاتر مي رود، بار شارش پيدا مي كند. انرژي مورد نياز براي رها كردن الكترون ها بايد از نور تامين شود ولي در اواخر قرن نوزدهم، فرآيندي كه در اين پديده رخ مي دهد، شناخته شده نبود. امواج الكترومغناطيس و بارهاي متحرك پديده هاي فيزيكي متفاوتي به نظر مي رسيدند و يكي كردن آنها معماي بزرگي بود.

فوتون ها:
آلبرت انيشتين در سال ١٩٠٥ ايده ي توصيف فوتوالكتريك را ارائه داد، او با استفاده از مفهوم كوانتوم هايي كه پلانك ارائه داده بود، توانست تناسب انرژي و فركانس را به هم مربوط سازد، انيشتين تصور كرد نور نيز ميتواند به صورت بسته هاي انرژي در نظر گرفته شود، بسته هايي كه بعدتر فوتون ناميده شد! فوتون ها جرم نداشتند و با سرعت نور حركت مي كردند دانه هاي فوتون به الكترون ها در فلزات ضربه ميزدند و آنها را به حركت در مي آوردند و اثر فوتو الكتريك بدين ترتيب ايجاد مي شد! هر فوتون انرژي خاصي با خود حمل مي كرد كه متناسب با فركانسش بود، بدين ترتيب فوتون نور آبي و يا فرابنفش مي توانست انرژي مورد نياز براي كنده شدن الكترون ها را تامين كند كاري كه از نور قرمز بر نمي آمد!
در ابتدا اين ايده چندان مورد استقبال قرار نگرفت اما آزمايش ها تاييد كردند كه مي بايست حق با انيشتين باشد!
جنجالي بودن اين ايده به آنجا برميگردد كه ديگر نور تنها يك موج نبود، كه در اطراف موانع خم شود پراشيده شود و بازتاب يابد، بلكه نور با اين ايده مي بايست دوگانه ي موج-ذره باشد! بحثي كه نتايجش حتي خود انيشتين را مبهوت ساخت!

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

Scroll To Top