Lisede fizik okumaya alışkınız. Ancak, belki de herkesin alışık olmadığı bir fizik türü vardır. hakkında kuantum fiziği. Birçoğu kuantum fiziğinin ne olduğunu bilmiyor. Çevremizdeki evren fikrimizde devrim yaratabilecek, oldukça tartışılan ve büyüleyici bir konudur. Maddenin davranışını tanımlayan fizik teorisidir ve ayrıca günlük yaşamda çeşitli uygulamaları vardır.
Bu nedenle, bu yazıda size kuantum fiziğinin ne olduğunu ve özelliklerinin neler olduğunu anlatacağız.
kuantum fiziği nedir
Kuantum fiziğine kuantum veya mekanik teori de denir. Çünkü uzunluk ölçeğine ve atomik ve atom altı enerji fenomenlerine odaklanan ve artık modası geçmiş kabul edilen önceki teorilere yeni bir hayat veren mekanik bir teoriye dayanmaktadır.
Klasik fizik ile kuantum fiziği arasındaki fark nedir? İkincisi, radyasyonu ve maddeyi ikili fenomenler olarak tanımlar: dalgalar ve parçacıklar. Bu nedenle dalga-parçacık ikiliği bu mekaniğin özelliklerinden biri olarak kabul edilebilir. Dalgalar ve parçacıklar arasındaki ilişki iki prensiple incelenir ve doğrulanır:
- tamamlayıcılık ilkesi
- Heisenberg'in belirsizlik ilkesi (ikincisi birincisini resmileştirir).
Kesinlikle emin olabiliriz ki, görelilik kuramının keşfinden ve klasik fiziğin doğuşundan sonra, bu anlayışlar yeni bir çağı, modern fiziği başlattı. Kuantum mekaniğini kapsamlı bir şekilde incelemek için fiziğin farklı sektörleri arasında bir entegrasyon gereklidir:
- atom fiziği
- Fiziksel parçacıklar
- maddenin fiziği
- Nükleer Fizik
Köken
klasik fizik XNUMX. yüzyılın sonlarında maddeyi mikro düzeyde inceleyemedi, atomik ölçümün kapsamı dışında olduğu söylenebilir. Bu nedenle, deneysel gerçekliği, özellikle ışık ve elektronlarla ilgili olayları incelemek imkansızdır. Ancak insanlar her zaman daha ileri gitmek isterler ve doğuştan gelen merakı onu daha fazlasını keşfetmeye sevk eder.
XNUMX. yüzyılın başlarında, atom ölçeğinden ortaya çıkan keşifler eski varsayımlara meydan okudu. Kuantum teorisi, XNUMX. yüzyılın başında akademik Max Planck tarafından icat edilen bir terim sayesinde doğdu. Temel kavram, bazı fiziksel sistemlerin mikroskobik büyüklük ve niceliğinin, kesintili ama ihtiyatlı bir şekilde bile değişebileceğidir.
Bu sonuçlara ulaşmayı mümkün kılan çalışma ve araştırmalar şunlardır:
- 1803: atomların moleküllerin kurucu unsuru olarak tanınması
- 1860: periyodik tablo atomları kimyasal özelliklerine göre gruplandırıyor
- 1874: elektronun ve çekirdeğin keşfi
- 1887: ultraviyole radyasyonu üzerine çalışmalar
Son tarih, ana bölme çizgisini işaretleyebilir. Eşiğin altındaki radyasyon frekansları için, elektromanyetik radyasyon ve madde arasındaki etkileşim olgusu (fotoelektrik etki) ortadan kalkar. Fotoelektrik etki nedeniyle elektronların enerjisi elektromanyetik radyasyonun frekansı ile orantılıdır. Maxwell'in dalga teorisi artık belirli fenomenleri açıklamak için yeterli değil.
Kuantum teorisi
Kuantum fiziğinin doğuşuna katkıda bulunan faktörleri özetlemek için, kuantum mekaniğinin tarihini izlemek için kullanılan keşifler ve bilgilerle ilişkili daha önemli tarihleri listeleyebiliriz:
- 1900: Ben PlanckEnerjinin ölçüldüğü, emildiği ve yayıldığı fikrini ortaya koymaktadır.
- 1905: Einstein fotoelektrik etkiyi gösterir (elektromanyetik alanın enerjisi ışık kuantumları (fotonlar) tarafından taşınır
- 1913: Bohr elektronun yörünge hareketini ölçer.
- 1915: Somerfeld niceleme yöntemlerini genelleştirerek yeni kurallar getirir.
Ancak 1924'ten itibaren, şimdi bildiğimiz gibi kuantum teorisi temelleri attı. Bu gün, Louise de Broggie madde dalgaları teorisini geliştirdi. Ertesi yıl, Heinsburg devraldı, matris mekaniğini formüle etti ve ardından Dirac, 1927'de özel görelilik teorisini önerdi. Orsay Optik Enstitüsü, Bell'in eşitsizliğinin ihlali konusundaki araştırmasını tamamladığı 1982 yılına kadar, bu keşifler birbiri ardına devam etti. .
Kuantum fiziğinin ilkeleri
Bulduğumuz en büyüleyici keşifler arasında:
- Dalga-parçacık ikiliği
- tamamlayıcılık ilkesi
- belirsizliğin başlangıcı
Dalga-parçacık ikiliği
Daha önce sadece klasik fizik vardı. Bu yasaların iki gruba ayrıldı:
- Newton'un yasaları
- Maxwell'in Kanunları
İlk yasa grubu, mekanik nesnelerin hareketini ve dinamiklerini tanımlarken, ikinci yasa dizisi, elektromanyetik alanların parçası olan özneler arasındaki eğilimleri ve bağlantıları tanımlar: ışık ve radyo dalgalarıÖrneğin,.
Bazı deneyler, ışığı bir dalga olarak düşünebileceğinizi gösteriyor. Ama onlar doğrulanmadı. Öte yandan, ışığın (Einstein ve Planck'tan) bir parçacık doğası vardır ve bu nedenle fotonlardan oluştuğu fikri giderek daha fazla meşruiyet kazanmıştır. Bohr sayesinde maddenin ve radyasyonun doğasının şu şekilde olduğu anlaşıldı:
- bir dalga yap
- Onu bir vücut yap
Artık şu ya da bu perspektiften düşünmek mümkün değil, tamamlayıcı bir perspektiften düşünmek mümkündü. Bohr'un tamamlayıcı ilkesi yalnızca bu noktayı vurgular, yani, Atom ölçeğinde meydana gelen fenomenler, dalgaların ve parçacıkların ikili özelliklerine sahiptir.
Heinsenberg belirsizlik ilkesi
Daha önce 1927'de bahsettiğimiz gibi, Heinsenberg hız ve konum gibi belirli fiziksel nicelik çiftlerinin, aynı anda hatasız kayıt olamaz. Doğruluk, iki ölçümden birini etkileyebilir, ancak her ikisini aynı anda etkileyemez, çünkü hız gibi olgular diğer ölçüm sonucunu etkiler ve ölçümü geçersiz kılar.
Elektronun yerini belirlemek için bir fotonu aydınlatmak gerekir. Fotonun dalga boyu ne kadar kısa olursa, elektron pozisyonunun ölçümü o kadar doğru olur. Kuantum fiziğinde, fotonların düşük dalga frekansı, elektronların emdiğinden daha fazla enerji ve hız taşır. Aynı zamanda, bu ölçümler belirlenemez.
Umarım bu bilgilerle kuantum fiziğinin ne olduğu ve özelliklerinin neler olduğu hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.