کوانٹم فزکس: روشنی کی مقدار کے خواص

کیا آپ نے کبھی اس حقیقت سے روشنی مظاہر میں تشکیل کے بارے میں سوچا ہے؟ روشنی کے تمام کوانٹم پراپرٹیز - مثلا، photoelectric اثر، گرمی کی لہر، photochemical عمل اور طرح سے لیتے ہیں. وہ دریافت نہیں کیا گیا تھا تو، سائنسدانوں کاموں مردہ نقطہ نظر سے، حقیقت میں، کے ساتھ ساتھ سائنسی اور تکنیکی ترقی منتقل نہیں ہوتا. کوانٹم آپٹکس، پیچیدہ انداز میں طبیعیات کے ایک ہی شاخ کے ساتھ منسلک کیا جاتا ہے جن میں ان کے حصے کا مطالعہ.

روشنی کے کوانٹم خصوصیات: ایک تعریف

حال ہی میں جب تک، اس کی واضح اور جامع تشریح نظری رجحان نہیں دے سکتا. وہ کامیابی سے نہ صرف فارمولے لیکن طبیعیات میں پورے مسئلہ کی تعمیر کے لیے اس بنیاد پر سائنس اور روزمرہ کی زندگی میں استعمال ہوتے ہیں. تیار ایک حتمی تعین صرف اس کے پوروورتیوں کی سرگرمیوں کی تلخیص ہے جو جدید سائنسدانوں سے حاصل کی جا. اس طرح، روشنی کی مقدار کی لہر کی خصوصیات اور - اس emitters کے کی خصوصیات میں سے ایک نتیجہ جن سے ایٹم الیکٹرانوں ہیں. کوانٹم (یا فوٹون) حقیقت یہ ہے کہ ایک الیکٹران، توانائی کی سطح کو کم کرنے کے لئے اس طرح الیکٹرو مقناطیسی دالیں پیدا چلتا ہے کہ کی وجہ سے قائم ہے.

پہلی نظری مشاہدے

XIX столетии. روشنی کی مقدار جائیدادوں کی موجودگی کے بارے میں مفروضہ XIX صدی میں شائع. سائنسدانوں نے دریافت کیا ہے اور تندہی diffraction کے، مداخلت اور بروویکرن کے طور پر اس طرح کے مظاہر. ان کی مدد سے، روشنی کی برقی لہر نظریہ اخذ کیا گیا تھا. اس سے جسم کے oscillations کو دوران الیکٹرانوں کی تحریک کی ایکسلریشن پر مبنی تھا. اس کے نتیجے کے طور پر، ابتدائی، روشنی کی لہروں کے بعد اس کے پیچھے شائع ہوا. اس موضوع پر سب سے پہلے مصنف کی پرختیارپنا انگریز D. Rayleigh تشکیل دیا ہے. انہوں نے کہا کہ تابکاری برابر اور مستقل لہروں کا ایک نظام کے طور پر شمار، اور ایک محدود جگہ میں جاتا ہے. اس کے نتائج کے مطابق، ان کی پیداوار طول موج میں کمی مسلسل اضافہ کرنا چاہئے کے ساتھ، اس کے علاوہ، بالائے بنفشی اور ایکس رے ہے کرنے کی ضرورت ہے. عملی طور پر، یہ سب اس بات کی تصدیق نہیں کی گئی ہے، اور یہ ایک اور سدگھانتکار لیا.

پلانک کے فارمولے

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. ایک جرمن نژاد بوتیکشاستری - - XX صدی میکس پٹرا کے آغاز میں آگے ایک دلچسپ پرختیارپنا ڈال دیا ہے. ان کے مطابق، اخراج اور روشنی کے جذب پہلے سوچا طور مسلسل پائے جاتے ہیں نہیں ہے، اور حصہ - quanta، یا وہ فوٹان کہا جاتا ہے کے طور پر. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. پلینک کی مسلسل پیش کیا گیا تھا - خط H کی طرف سے نمائندگی تناسب عنصر ہے، اور اس پر 6.63 × 10 ^-34 J · ے برابر تھا. v – частота света. V - - روشنی کی فریکوئنسی کو ہر فوٹون کی توانائی کا حساب کرنے کے لئے، ایک سے زیادہ قیمت کی ضرورت ہے. پلینک کی مسلسل فریکوئنسی سے ضرب، اور اس کے نتیجے کے طور پر ایک ایک photon کی توانائی حاصل کی. جرمن سائنسدان درست طریقے سے اور درست طریقے سے ایک سادہ فارمولا، جو پہلے ایچ ہرٹج کی طرف سے پایا گیا تھا روشنی کی مقدار کی خصوصیات، میں حاصل، اور photoelectric اثر کے طور پر اسے نامزد بعد سے.

photoelectric اثر کی دریافت

ہم نے کہا ہے، سائنسدان Genrih Gerts پہلی روشنی nezamechaemye اوائل کی مقدار خواص بھی توجہ مبذول کرائی کون تھا. ایک سائنسدان ایک زنک پلیٹ اور electrometer کے عصا سے روشن شمولیت اختیار کی جب photoelectric اثر 1887 میں دریافت کیا گیا تھا. کیس پلیٹ ایک مثبت چارج کے لئے آتا ہے جہاں میں، electrometer فارغ نہیں کیا جاتا. ایک منفی چارج خارج ہو تو آلہ جیسے ہی پلیٹ بالائے بنفشی رے گر کے طور پر، چھٹی کرنے شروع ہوتا ہے. اس دوران ہاتھ پر تجربہ یہ ثابت کیا گیا تھا پلیٹ کی روشنی کے سامنے ہے بعد میں مناسب نام موصول ہوئی ہے جس کے منفی برقی الزامات، اختیرن کر سکتے ہیں - الیکٹرون.

عملی تجربے Stoletova

ئلیکٹرانوں کے ساتھ عملی تجربات روسی محقق الیگزینڈر Stoletov سرانجام دیئے. ان تجربات کے لئے وہ ایک خلا گلاس بلب اور دو الیکٹروڈ کا استعمال کیا. ایک الیکٹروڈ بجلی کی ٹرانسمیشن کے لئے استعمال کیا گیا تھا، اور دوسرا روشن کیا گیا تھا، اور یہ بیٹری کے منفی قطب کے لئے لایا گیا تھا. اس آپریشن کے دوران، موجودہ طاقت کو بڑھانے کے لئے شروع ہوتا ہے، لیکن تھوڑی دیر کے بعد اسے ایک مستقل اور روشنی کی تابکاری سے براہ راست متناسب بن گیا. اس کے نتیجے کے طور پر، یہ محسوس کیا گیا الیکٹرانوں کی کائنےٹک توانائی کے ساتھ ساتھ وولٹیج میں تاخیر کے طور پر روشنی کی طاقت پر انحصار نہیں کرتا. لیکن روشنی کی فریکوئنسی میں اضافہ اس تعداد بڑھنے کا سبب بنتا ہے.

روشنی کی نئی کوانٹم خصوصیات: photoelectric اثر اور اس کے قوانین

ہرٹج کے اصول اور پریکٹس Stoletov کی ترقی کے دوران تین بنیادی قوانین، جس پر یہ پتہ چلا، فوٹان کام کر رہے ہیں کو واپس لے لیا گیا تھا:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. جسم کی سطح پر آتا ہے کہ بجلی کی روشنی سنترپتی موجودہ کی طاقت کو براہ راست متناسب ہے.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. بجلی کی روشنی photoelectron کے کائنےٹک توانائی کو متاثر نہیں کرتا، لیکن روشنی کی فریکوئنسی تازہ ترین لکیری ترقی کا سبب ہے.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. کی ایک قسم ہے "photoelectric اثر کے سرخ کنارے." نیچے لائن ہے کہ تعدد ایک دیئے گئے مواد کے لئے کم از کم تعدد اشارے روشنی سے بھی کم ہے تو، photoelectric اثر منایا جاتا ہے.

دو نظریات تصادم مشکلات

فارمولا میکس پلینک اخذ کرنے کے بعد، سائنس ایک مشکوک کا سامنا. ماضی میں ماخوذ لہر، اور روشنی کی مقدار کی خصوصیات، تھوڑی دیر بعد کھلے تھے جس میں طبیعیات کے عام طور پر قبول قوانین کے فریم ورک میں موجود ہی نہیں سکتا تھا. برقناطیسی کے مطابق، روشنی پر آتا ہے جس کی عمر نظریہ، جسم کے تمام الیکٹرانوں، ایک ہی تعدد پر مجبور دولن میں آنا چاہیے. یہ بالکل ناممکن ہے کہ ایک لامتناہی کائنےٹک توانائی پیدا ہوتی. اس کے علاوہ، باقی کی مطلوبہ رقم کی جمع الیکٹران توانائی رہے گی کے لئے photoelectric اثر، عملی طور پر، وہاں نہیں ذرا بھی تاخیر ہے جبکہ، منٹ کی دسیوں کرنے کے قابل ہو جائے کرنے کے لئے ضروری ہے. مزید الجھن یہ حقیقت photoelectrons کی توانائی روشنی کی طاقت پر منحصر نہیں ہے اس سے بھی جانے لگا. اس کے علاوہ، photoelectric اثر کے سرخ کنارے نہیں ہے، اور روشنی کے الیکٹران کائنےٹک توانائی کے تعدد کھول دیا گیا ہے کے متناسب حساب نہیں کیا گیا تھا. پرانے نظریہ طبعی مظاہر کی آنکھ کو واضح طور پر دکھائی وضاحت نہیں کر سکتے، اور نئے ابھی تک مکمل طور پر کام کیا نہیں کیا ہے.

عقلیت البرٹا Eynshteyna

صرف 1905 میں، عظیم ماہر طبیعات البرٹ آئنسٹائن پریکٹس میں ظاہر ہوتا ہے اور، اصول میں بیان کہ یہ کیا ہے - روشنی کی حقیقی نوعیت. اور فوٹان کے موروثی برابر حصوں میں دو مخالف کی طرف سے کھلا ایک دوسرے مفروضات کوانٹم لہر خصوصیات،. تصویر، discreteness کا صرف اصول کا فقدان خلا میں photons کے عین مطابق محل وقوع یعنی مکمل کرنے کے لئے. ہر ایک فوٹون - جذب یا مجموعی طور پر خارج کیا جا سکتا ہے کہ ایک ذرہ. برقیہ باطنی فوٹون ذرات کو جذب توانائی کی قیمت پر اس کے انچارج کو بڑھاتا ہے "نگلنا". اس کے علاوہ، اندر photocathode الیکٹران اس کی سطح کے لئے، توانائی، کائنےٹک توانائی میں تبدیل کر دیا جاتا ہے جس میں پیداوار کی ایک "ڈبل خوراک" کو برقرار رکھتے ہوئے چلتا ہے. اس سادہ انداز میں، اور photoelectric اثر ہے جس میں کوئی تاخیر ردعمل میں کیا جاتا ہے. الیکٹران کے ختم پر ایک لمبی خود، سے بھی زیادہ توانائی کے ساتھ سے radiating، جسم کی سطح پر آتا ہے جس کی پیداوار. زیادہ سے تیار photons کی تعداد - زیادہ طاقتور تابکاری، بالترتیب، اور روشنی کی لہر کی استرتا اگتا ہے.

photoelectric اثر کے اصول پر مبنی ہیں جس کا آسان ترین آلات،

بیسویں صدی کے آغاز میں جرمن سائنسدانوں کی طرف سے کی جانے والی دریافتوں کے بعد، درخواست مختلف آلات کی تیاری کے لئے روشنی کی مقدار کے خواص میں ہو جاتا ہے. ایجادات، جن آپریشن photoelectric اثر ہے، شمسی خلیات کہا جاتا ہے، جن میں سے سادہ ترین نمائندے - ویکیوم. علاوہ اس کے نقصانات کمزور موجودہ چالکتا، طویل لہر تابکاری کو کم سنویدنشیلتا، کہا جا سکتا ہے جس کی وجہ سے یہ AC سرکٹس میں استعمال کیا جا سکتا ہے. خلا کے آلہ وسیع پیمانے photometry میں استعمال ہوتا ہے، وہ چمک اور روشنی کے معیار کی طاقت کی پیمائش. انہوں نے یہ بھی fototelefonah میں اور آڈیو پلے بیک کے دوران ایک اہم کردار ادا کرتا ہے.

ترسیل کے افعال کے ساتھ فوٹوولٹک خلیات

یہ آلات، روشنی کی مقدار کی خصوصیات پر مبنی ہیں جن میں سے ایک بالکل مختلف قسم کا تھا. ان کا مقصد - کیریئر کثافت تبدیل کرنے کی. اس رجحان کبھی کبھی داخلی photoelectric اثر بھی کہا جاتا ہے، اور یہ آپریشن photoconductors کی بنیاد ہے. یہ سیمی کنڈکٹر ہماری روز مرہ زندگی میں ایک بہت اہم کردار ادا کر رہے ہیں. پہلی بار وہ ریٹرو کاریں استعمال کرنے کے لئے شروع کر دیا. پھر وہ الیکٹرونکس اور بیٹری آپریشن ہے. بیسویں صدی کے وسط میں عمارت کے spaceships کے لئے اس طرح شمسی خلیات لاگو کرنے کے لئے شروع کر دیا. اب تک، کی وجہ سے اندرونی photoelectric اثر کو سب وے، پورٹیبل calculators اور سولر پینل میں turnstiles کام کرتے ہیں.

photochemical رد عمل

لائٹ، جس کی نوعیت بیسویں صدی میں صرف جزوی طور پر دستیاب سائنس تھا، حقیقت میں، یہ کیمیائی اور حیاتیاتی عمل پر اثر انداز. بہاؤ کے اثر و رسوخ کے تحت کوانٹم سالماتی ویوجن عمل اور جوہری کے ساتھ اپنے انضمام شروع ہوتا ہے. سائنس میں، اس photochemistry کے طور پر جانا جاتا ہے، اور اس کی توضیحات میں سے ایک کی فطرت میں سنشلیشن ہے. اس extracellular جگہ، جس کے تحت پلانٹ سرسبز ہوجاتی میں خلیات کی طرف سے تیار بعض مادہ کے اخراج کی روشنی لہروں عمل کی وجہ سے ہے.

روشنی اور انسانی وژن کے کوانٹم خصوصیات کو متاثر. ریٹنا پر ہو رہی ہے، ایک فوٹون پروٹین انو کی سڑن کے عمل کو تحریک. یہ معلومات دماغ میں نیوران کی طرف سے منتقل کیا جاتا ہے، اور علاج کے بعد، ہم سب کی روشنی دیکھ سکتے ہیں. رات پروٹین مالیکیول بحال ہو جاتی ہے اور بصارت نئے ضوابط سے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے.

نتائج

ہم بنیادی طور پر روشنی کی مقدار خواص photoelectric اثر کے نام سے ایک رجحان میں دکھایا جاتا ہے جس میں اس مضمون کو، یقینا میں پتہ چلا. ہر ایک فوٹون اس چارج اور بڑے پیمانے پر ہے، اور ایک الیکٹران کے ساتھ سامنا کرتے وقت اس میں گرتا ہے. کوانٹم اور الیکٹران ایک بن، اور ان کے مشترکہ توانائی کائنےٹک توانائی، سختی سے بات، جس میں، photoelectric اثر کے نفاذ کے لئے ضروری میں تبدیل کیا جاتا ہے. اس طرح پیدا کی لہر دولن صرف ایک خاص اندازے کے فوٹون کی توانائی میں اضافہ، لیکن ہوسکتا ہے.

photoelectric اثر آج کے سامان کی سب سے زیادہ اقسام کا ایک لازمی جزو ہے. اس کی بنیاد پر تعمیر خلائی جہاز اور مصنوعی سیارہ، ترقی شمسی خلیات معاون توانائی کا ایک ذریعہ کے طور پر استعمال کر رہے ہیں. اس کے علاوہ، روشنی کی لہروں زمین پر کیمیائی اور حیاتیاتی عمل پر ایک عظیم اثر پڑتا ہے. عام سورج کی روشنی کی قیمت پودوں میں سبز ہیں، زمین کی فضا نیلی کی مکمل پیلٹ پینٹ کیا جاتا ہے، اور ہم دنیا کو دیکھتے ہیں کہ یہ ہے کے طور پر.