हायस्कूलमध्ये आपल्याला भौतिकशास्त्राचा अभ्यास करण्याची सवय असते. तथापि, भौतिकशास्त्राचा एक प्रकार आहे ज्याची कदाचित प्रत्येकाला सवय नाही. याबद्दल आहे क्वांटम भौतिकशास्त्र. क्वांटम फिजिक्स म्हणजे काय हे अनेकांना माहीत नाही. हा एक अत्यंत चर्चेचा आणि आकर्षक विषय आहे जो आपल्या सभोवतालच्या विश्वाबद्दलच्या आपल्या कल्पनेत क्रांती घडवू शकतो. हा भौतिकशास्त्राचा सिद्धांत आहे जो पदार्थाच्या वर्तनाचे वर्णन करतो आणि दैनंदिन जीवनात अनेक अनुप्रयोग देखील करतो.
म्हणूनच, या लेखात आम्ही तुम्हाला क्वांटम भौतिकशास्त्र म्हणजे काय आणि त्याची वैशिष्ट्ये काय आहेत हे सांगणार आहोत.
क्वांटम फिजिक्स म्हणजे काय
क्वांटम भौतिकशास्त्राला क्वांटम किंवा यांत्रिक सिद्धांत देखील म्हणतात. कारण ते एका यांत्रिक सिद्धांतावर आधारित आहे जे लांबीचे प्रमाण आणि अणु आणि उपअणुऊर्जेच्या घटनांवर लक्ष केंद्रित करते, पूर्वीच्या सिद्धांतांना नवीन जीवन देते, ज्यांना आता अप्रचलित मानले जाते.
शास्त्रीय भौतिकशास्त्र आणि क्वांटम भौतिकशास्त्रात काय फरक आहे? नंतरचे वर्णन रेडिएशन आणि पदार्थ दुहेरी घटना म्हणून करते: लाटा आणि कण. म्हणून, तरंग-कण द्वैत हे या यांत्रिकी वैशिष्ट्यांपैकी एक मानले जाऊ शकते. लाटा आणि कणांमधील संबंधांचा अभ्यास आणि पुष्टी दोन तत्त्वांद्वारे केली जाते:
- पूरकतेचे तत्त्व
- हायझेनबर्गचे अनिश्चिततेचे तत्त्व (नंतरचे पूर्वीचे औपचारिकीकरण करते).
सापेक्षतेच्या सिद्धांताचा शोध लागल्यानंतर आणि शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या जन्मानंतर आपण निश्चितपणे खात्री बाळगू शकतो की, या अंतर्दृष्टींनी एका नवीन युगाची, आधुनिक भौतिकशास्त्राची सुरुवात केली. क्वांटम मेकॅनिक्सचा सर्वसमावेशक अभ्यास करण्यासाठी, भौतिकशास्त्राच्या विविध क्षेत्रांमधील एकीकरण आवश्यक आहे:
- अणु भौतिकशास्त्र
- भौतिक कण
- पदार्थाचे भौतिकशास्त्र
- आण्विक भौतिकशास्त्र
मूळ
शास्त्रीय भौतिकशास्त्र XNUMXव्या शतकाच्या उत्तरार्धात सूक्ष्म स्तरावर पदार्थाचा अभ्यास करू शकलो नाही, जे अणु मोजमापाच्या पलीकडे आहे असे म्हणता येईल. म्हणून, प्रायोगिक वास्तवाचा अभ्यास करणे, विशेषतः प्रकाश आणि इलेक्ट्रॉनशी संबंधित घटनांचा अभ्यास करणे अशक्य आहे. परंतु लोकांना नेहमीच पुढे जायचे असते आणि त्याची जन्मजात उत्सुकता त्याला अधिक शोधण्यासाठी प्रवृत्त करते.
XNUMX व्या शतकाच्या सुरुवातीस, अणु स्केलमधून उदयास आलेल्या शोधांनी जुन्या गृहितकांना आव्हान दिले. XNUMX व्या शतकाच्या सुरूवातीस शैक्षणिक मॅक्स प्लँकने तयार केलेल्या शब्दामुळे क्वांटम सिद्धांताचा जन्म झाला. मूलभूत संकल्पना अशी आहे की काही भौतिक प्रणालींचे सूक्ष्म परिमाण आणि प्रमाण अगदी अव्याहतपणे परंतु स्वतंत्रपणे बदलू शकतात.
हे असे अभ्यास आणि संशोधन आहेत ज्यामुळे या निष्कर्षापर्यंत पोहोचणे शक्य झाले:
- 1803: रेणूंचा घटक घटक म्हणून अणूंची ओळख
- 1860: आवर्त सारणी रासायनिक गुणधर्मांनुसार अणूंचे गट करते
- 1874: इलेक्ट्रॉन आणि न्यूक्लियसचा शोध
- 1887: अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गावर अभ्यास
शेवटची तारीख मुख्य विभाजक रेषा चिन्हांकित करू शकते. थ्रेशोल्डच्या खाली असलेल्या रेडिएशन फ्रिक्वेन्सीसाठी, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन आणि पदार्थ यांच्यातील परस्परसंवादाची घटना (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव) अदृश्य होते. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावामुळे, इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या वारंवारतेच्या प्रमाणात असते. मॅक्सवेलचा लहरी सिद्धांत यापुढे काही घटना स्पष्ट करण्यासाठी पुरेसा नाही.
क्वांटम सिद्धांत
क्वांटम भौतिकशास्त्राच्या जन्मास कारणीभूत घटकांचा सारांश देण्यासाठी, आम्ही क्वांटम मेकॅनिक्सचा इतिहास शोधण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या शोध आणि ज्ञानाशी संबंधित असलेल्या अधिक महत्त्वाच्या तारखा सूचीबद्ध करू शकतो:
- 1900: प्लँक आयऊर्जेचे परिमाण, शोषले आणि उत्सर्जित केले जाते ही कल्पना ते मांडते.
- 1905: आईन्स्टाईन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव दाखवतो (विद्युतचुंबकीय क्षेत्राची ऊर्जा प्रकाशाच्या परिमाणाने (फोटोन) वाहून नेली जाते
- १९१३: बोहर इलेक्ट्रॉनच्या कक्षीय गतीचे प्रमाण ठरवते.
- 1915: सॉमरफेल्ड नवीन नियम सादर करते, प्रमाणीकरण पद्धतींचे सामान्यीकरण.
परंतु 1924 पासून क्वांटम सिद्धांताने, जसे आपल्याला आता माहित आहे, पाया घातला. या दिवशी लुईस डी ब्रॉगी यांनी पदार्थ लहरींचा सिद्धांत विकसित केला. पुढच्या वर्षी, हेन्सबर्गने पदभार स्वीकारला, मॅट्रिक्स मेकॅनिक्स तयार केले आणि त्यानंतर डिराकने 1927 मध्ये सापेक्षतेचा विशेष सिद्धांत मांडला. 1982 पर्यंत, जेव्हा ओरसे इन्स्टिट्यूट ऑफ ऑप्टिक्सने बेलच्या असमानतेच्या उल्लंघनाचा तपास पूर्ण केला, तेव्हा हे शोध एकामागून एक होत राहिले. .
क्वांटम भौतिकशास्त्राची तत्त्वे
सर्वात आकर्षक शोधांपैकी आम्हाला आढळते:
- तरंग-कण द्वैत
- पूरकतेचे तत्व
- अनिश्चिततेची सुरुवात
तरंग-कण द्वैतवाद
पूर्वी केवळ शास्त्रीय भौतिकशास्त्र अस्तित्वात होते. हे कायद्याच्या दोन गटांमध्ये विभागले गेले आहे:
- न्यूटनचे कायदे
- मॅक्सवेलचे कायदे
कायद्यांचा पहिला संच यांत्रिक वस्तूंच्या गती आणि गतिशीलतेचे वर्णन करतो, तर कायद्यांचा दुसरा संच इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचा भाग असलेल्या विषयांमधील प्रवृत्ती आणि कनेक्शनचे वर्णन करतो: प्रकाश आणि रेडिओ लहरी, उदाहरणार्थ.
काही प्रयोगांवरून असे दिसून येते की प्रकाशाचा विचार तरंग म्हणून केला जाऊ शकतो. मात्र त्यांची पुष्टी झालेली नाही. दुसरीकडे, प्रकाशाचे कण स्वरूप (आईनस्टाईन आणि प्लँक यांच्याकडून) आहे आणि म्हणूनच, तो फोटॉनचा बनलेला आहे या कल्पनेला अधिकाधिक वैधता प्राप्त झाली आहे. बोहरला धन्यवाद हे समजले की पदार्थ आणि रेडिएशनचे स्वरूप होते:
- तो एक लहर करा
- ते शरीर बनवा
एका दृष्टीकोनातून किंवा दुसर्‍या दृष्टीकोनातून विचार करणे आता शक्य नव्हते, परंतु पूरक दृष्टीकोनातून. बोहरचे पूरक तत्त्व केवळ याच मुद्यावर जोर देते, म्हणजे, अणु स्केलवर घडणाऱ्या घटनांमध्ये लाटा आणि कणांचे दुहेरी गुणधर्म असतात.
हेन्सेनबर्ग अनिश्चितता तत्त्व
आम्ही आधी 1927 मध्ये नमूद केल्याप्रमाणे, हेन्सेनबर्गने दाखवले की वेग आणि स्थिती यांसारख्या भौतिक प्रमाणांच्या काही जोड्या. त्रुटीशिवाय एकाच वेळी नोंदणी करू शकत नाही. अचूकता दोन मोजमापांपैकी एकावर परिणाम करू शकते, परंतु दोन्ही एकाच वेळी नाही, कारण वेग सारख्या घटना इतर मापन परिणामांवर परिणाम करेल आणि मापन अवैध करेल.
इलेक्ट्रॉन शोधण्यासाठी, फोटॉन प्रकाशित करणे आवश्यक आहे. फोटॉनची तरंगलांबी जितकी कमी असेल तितके इलेक्ट्रॉन स्थानाचे मापन अधिक अचूक होईल. क्वांटम फिजिक्समध्ये, फोटॉनची कमी वेव्ह फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रॉन शोषून घेण्यापेक्षा जास्त ऊर्जा आणि वेग वाहून नेते. त्याच वेळी, हे मोजमाप निश्चित केले जाऊ शकत नाही.
मला आशा आहे की या माहितीद्वारे आपण क्वांटम भौतिकशास्त्र काय आहे आणि त्याची वैशिष्ट्ये काय आहेत याबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.