1800'lerin sonunda fizikteki en temel sorunlardan birisi, ısıtılan bir metalin nasıl ve neden ışıma yaptığıydı. Bu konu üzerinde ''Kara Cisim Işıması'' yazımızda durmuştuk. Bir metali ısıttığımız zaman belirli sıcaklığa ulaştığı anda önce kızarır, sonra yavaş yavaş renk değiştirmeye başlar. Metalde ki bu renk değişimi sırasıyla sarı,mavi ve en son açık maviye(beyazımsı bir mavi) dönüşür. Temelde sıcaklığı olan her şey ışıma yapmaktadır. Ancak bizler yapılan ışımaların sadece ''görünürdeki bölümlerini'' görmekteyiz. Metalin ısınması sonucundaki renk değişimlerini termal kameralar sayesinde ölçebiliriz. Ölçümler dahilinde ''sıcaklık arttığı zaman parçacıklar kinetik enerji kazandığı için daha yüksek enerji de ışıma gerçekleştirmekteydi.'' (Daha yüksek enerji de ; daha yüksek frekansta ve bu da daha düşük dalga boyuna eşittir.)
Burada ise şöyle bir sorun gözlemlenmiştir. Yapılan bu ışıma da klasik fiziğin yaklaşımını kullanarak, yani yayılan ışığı bir elektromanyetik dalga olarak düşünüp çözüm getirilmeye çalışıldığında, denklemler yanlış sonucu veriyordu. Yüksek frekanslara doğru gidildikçe ışımanın enerjisi sonsuz oluyordu ki, bu imkansızdı; çünkü ısınan bir metalden yayılan enerjinin sonsuz olmadığı açıktı! (Bu duruma, ‘mor ötesi felaket’ adı verilir.) Planck, sorunun cevabını matematikle oynarken buldu. Getirdiği açıklamanın bir devrimi başlattığını henüz bilmiyordu.
Tam da bu sorunsala cevap, ''Kuanta!'' ile geldi.
Max Planck, kara cisim ışıması deneylerinden ortaya çıkan grafikleri inceledi, olayda etkili nicelikleri düşündü ve nasıl bir denklemin böyle bir grafik verebileceği üzerinde çalıştı. Ve denklemi de buldu, ama çalışmasının bilimsellik niteliği kazanabilmesi için o denklemi veren mekanizmayı da bulmalıydı. Ondan öncekiler şimdiye dek, ışığın klasik dalga kuramını kullanarak mekanizmayı açıklamaya çalışmışlardı ama sonuç hep mor ötesi felaketle sonuçlanıyordu.
Işığı, dalga olarak değil de kuantalardan oluşmuş bir parçacık gibi düşünecekti. Her bir ışık parçacığı (foton), bir enerji paketi halinde uzayda ilerliyordu. Her bir paketin enerjisi, bir sabit (h Planck sabiti) çarpı frekanstı. Garip bir yaklaşım olduğu açıktı, zira frekans aslen dalgalara has bir özellikti. Planck’ın çözümü, hem ışığı parçacık olarak modelliyordu, hem de bu parçacık modellemesinde ışığı dalgaymış gibi düşünüp frekansını kullanıyordu.
Ama tuttu! Her şey matematiksel bazda eksiksizdi. Fakat teori deneysel bazda güvenilir değildi. Planck’ın yaklaşımının kabul görebilmesi için deneysel gözlemlerle de desteklenmesi gerekiyordu. Bunu da devrimin bayrağını devralan Einstein yapmıştır.
Alıntı : http://www.bilimedair.net/2013/06/kuantum-devrimi-ii-kuanta.html
0 yorum:
Yorum Gönder