हाई स्कूल में हम भौतिकी का अध्ययन करने के आदी हैं। हालाँकि, एक प्रकार की भौतिकी है जिसका शायद हर कोई अभ्यस्त नहीं है। यह के बारे में है क्वांटम भौतिकी. बहुत से लोग नहीं जानते कि क्वांटम भौतिकी क्या है। यह एक अत्यधिक बहस वाला और आकर्षक विषय है जो हमारे आसपास के ब्रह्मांड के बारे में हमारे विचार में क्रांति ला सकता है। यह भौतिकी का सिद्धांत है जो पदार्थ के व्यवहार का वर्णन करता है और दैनिक जीवन में इसके कई अनुप्रयोग भी हैं।
इसलिए इस लेख में हम आपको बताने जा रहे हैं कि क्वांटम फिजिक्स क्या है और इसकी विशेषताएं क्या हैं।
क्वांटम भौतिकी क्या है
क्वांटम भौतिकी को क्वांटम या यांत्रिक सिद्धांत भी कहा जाता है। क्योंकि यह एक यांत्रिक सिद्धांत पर आधारित है जो लंबाई के पैमाने और परमाणु और उप-परमाणु ऊर्जा की घटनाओं पर केंद्रित है, जो पिछले सिद्धांतों को नया जीवन देता है, जिन्हें अब अप्रचलित माना जाता है।
शास्त्रीय भौतिकी और क्वांटम भौतिकी में क्या अंतर है? उत्तरार्द्ध विकिरण और पदार्थ को दोहरी घटना के रूप में वर्णित करता है: लहरें और कण। इसलिए, तरंग-कण द्वैत को इस यांत्रिकी की विशेषताओं में से एक माना जा सकता है। तरंगों और कणों के बीच संबंध का अध्ययन और पुष्टि दो सिद्धांतों के माध्यम से की जाती है:
- पूरकता का सिद्धांत
- हाइजेनबर्ग का अनिश्चितता सिद्धांत (उत्तरार्द्ध पूर्व को औपचारिक रूप देता है)।
हम निश्चित रूप से यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि सापेक्षता के सिद्धांत की खोज और शास्त्रीय भौतिकी के जन्म के बाद, इन अंतर्दृष्टियों ने एक नए युग, आधुनिक भौतिकी की शुरुआत की। क्वांटम यांत्रिकी का व्यापक रूप से अध्ययन करने के लिए, भौतिकी के विभिन्न क्षेत्रों के बीच एकीकरण की आवश्यकता है:
- परमाणु भौतिकी
- भौतिक कण
- पदार्थ का भौतिकी
- परमाणु भौतिकी
मूल
शास्त्रीय भौतिकी उन्नीसवीं सदी के अंत में सूक्ष्म स्तर पर पदार्थ का अध्ययन नहीं कर सका, जिसे परमाणु माप के दायरे से बाहर कहा जा सकता है। इसलिए, प्रायोगिक वास्तविकता, विशेष रूप से प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों से संबंधित घटनाओं का अध्ययन करना असंभव है। लेकिन लोग हमेशा आगे जाना चाहते हैं, और उनकी सहज जिज्ञासा उन्हें और अधिक तलाशने के लिए प्रेरित करती है।
XNUMXवीं सदी की शुरुआत में, परमाणु पैमाने से उभरी खोजों ने पुरानी धारणाओं को चुनौती दी। क्वांटम सिद्धांत का जन्म XNUMX वीं शताब्दी की शुरुआत में अकादमिक मैक्स प्लैंक द्वारा गढ़े गए शब्द के लिए हुआ था। मूल अवधारणा यह है कि कुछ भौतिक प्रणालियों की सूक्ष्म परिमाण और मात्रा भी अलग-अलग लेकिन विवेकपूर्ण रूप से बदल सकती है।
ये वे अध्ययन और शोध हैं जिन्होंने इन निष्कर्षों तक पहुँचना संभव बनाया:
- 1803: अणुओं के एक घटक तत्व के रूप में परमाणुओं की मान्यता
- 1860: आवर्त सारणी रासायनिक गुणों द्वारा परमाणुओं को समूहित करती है
- 1874 : इलेक्ट्रॉन और नाभिक की खोज
- 1887: पराबैंगनी विकिरण पर अध्ययन
अंतिम तिथि मुख्य विभाजन रेखा को चिह्नित कर सकती है। दहलीज के नीचे विकिरण आवृत्तियों के लिए, विद्युत चुम्बकीय विकिरण और पदार्थ के बीच बातचीत की घटना (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव) गायब हो जाती है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण, इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति के समानुपाती होती है। मैक्सवेल का तरंग सिद्धांत अब कुछ घटनाओं की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त नहीं है।
क्वांटम सिद्धांत
क्वांटम भौतिकी के जन्म में योगदान देने वाले कारकों को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए, हम अधिक महत्वपूर्ण तिथियों को सूचीबद्ध कर सकते हैं जो क्वांटम यांत्रिकी के इतिहास का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली खोजों और ज्ञान से जुड़ी हैं:
- 1900: प्लैंक आईयह इस विचार का परिचय देता है कि ऊर्जा की मात्रा निर्धारित, अवशोषित और उत्सर्जित होती है।
- 1905: आइंस्टीन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करता है (विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा प्रकाश के क्वांटा द्वारा ले जाया जाता है (फोटॉन)
- 1913: बोहरी इलेक्ट्रॉन की कक्षीय गति को परिमाणित करता है।
- 1915: सोमरफेल्ड परिमाणीकरण विधियों का सामान्यीकरण करते हुए नए नियम प्रस्तुत करता है।
लेकिन यह 1924 से था कि क्वांटम सिद्धांत, जैसा कि हम अब जानते हैं, ने नींव रखी। इस दिन लुईस डी ब्रोगी ने पदार्थ तरंगों का सिद्धांत विकसित किया था। अगले वर्ष, हेन्सबर्ग ने पदभार संभाला, मैट्रिक्स यांत्रिकी तैयार की, और फिर डिराक ने 1927 में सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का प्रस्ताव रखा। 1982 तक, जब ऑर्से इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स ने बेल की असमानता के उल्लंघन की अपनी जांच पूरी की, तो ये खोजें एक के बाद एक जारी रहीं। .
क्वांटम भौतिकी के सिद्धांत
सबसे आकर्षक खोजों में हम पाते हैं:
- तरंग-कण द्वैत
- पूरकता का सिद्धांत
- अनिश्चितता की शुरुआत
तरंग-कण द्वैतवाद
पहले, केवल शास्त्रीय भौतिकी मौजूद थी। इसे कानूनों के दो समूहों में विभाजित किया गया था:
- न्यूटन के नियम
- मैक्सवेल के नियम
कानूनों का पहला सेट यांत्रिक वस्तुओं की गति और गतिशीलता का वर्णन करता है, जबकि कानूनों का दूसरा सेट उन विषयों के बीच प्रवृत्तियों और संबंधों का वर्णन करता है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का हिस्सा हैं: प्रकाश और रेडियो तरंगें, उदाहरण के लिए.
कुछ प्रयोगों से पता चलता है कि प्रकाश को एक तरंग के रूप में माना जा सकता है। लेकिन उनकी पुष्टि नहीं हुई है। दूसरी ओर, प्रकाश में एक कण प्रकृति होती है (आइंस्टीन और प्लैंक से) और इसलिए, यह विचार कि यह फोटॉन से बना है, अधिक से अधिक वैधता प्राप्त कर चुका है। बोहर के लिए धन्यवाद यह समझा गया कि पदार्थ और विकिरण की प्रकृति थी:
- इसे एक लहर बनाओ
- इसे एक शरीर बनाओ
एक या दूसरे दृष्टिकोण से सोचना अब संभव नहीं था, बल्कि एक पूरक दृष्टिकोण से था। बोहर का पूरक सिद्धांत केवल इस बात पर जोर देता है, अर्थात्, परमाणु पैमाने पर होने वाली घटनाओं में तरंगों और कणों के दोहरे गुण होते हैं।
हाइन्सेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत
जैसा कि हमने पहले 1927 में उल्लेख किया था, हाइन्सेनबर्ग ने दिखाया कि भौतिक मात्राओं के कुछ जोड़े, जैसे वेग और स्थिति, त्रुटि के बिना एक साथ पंजीकरण नहीं कर सकते. सटीकता दो मापों में से एक को प्रभावित कर सकती है, लेकिन दोनों एक ही समय में नहीं, क्योंकि गति जैसी घटनाएं दूसरे माप परिणाम को प्रभावित करेंगी और माप को अमान्य कर देंगी।
इलेक्ट्रॉन का पता लगाने के लिए, एक फोटॉन को रोशन करना आवश्यक है। फोटॉन की तरंग दैर्ध्य जितनी कम होगी, इलेक्ट्रॉन की स्थिति का मापन उतना ही सटीक होगा। क्वांटम भौतिकी में, फोटॉन की कम तरंग आवृत्ति इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित की तुलना में अधिक ऊर्जा और गति वहन करती है। उसी समय, इन मापों को निर्धारित नहीं किया जा सकता है।
मुझे उम्मीद है कि इस जानकारी से आप क्वांटम भौतिकी क्या है और इसकी विशेषताएं क्या हैं, इसके बारे में और जान सकते हैं।