Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- I F Ə S İ L. İŞIĞIN DALĞA VƏ KVANT TƏBİƏTİ
|
Ə D Ə B İ Y Y A T 1.
Semat Q. Vvedenie v atomnuö fiziku. M., İL., 1948. 2.
Qolğdin L. L., Novikova Q. İ. Vvedenie v atomnuö fiziku. M., Nauka, 1969. 3.
Born M. Atomnaə fizika. M., Mir, 1970. 4.
Şpolğskiy G. V. Atomnaə fizika t.I, II. M., Nauka, 1984. 5.
Matveev A. N. Atomnaə fizika. M., VŞ, 1989. 6.
Sivuxin D. V. Obhiy kurs fiziki. Atomnaə i ədernaə fizika. M., Nauka, 1986. 7.
Savelğev İ. V. Kurs obhey fiziki. T.3, M., Nauka, 1979. 8.
Matveev A. N. Kvantovaə mexanika i stroenie atoma. M., VŞ, 1965. 9.
Fok V. A. Naçala kvantovoy mexaniki. M., Nauka, 1976. 10.
Landau L. D., Lifşiü E.M. Kvantovaə mexanika. M., FM, 1963. 11.
1979. 12.
Vixman G. Kvantovaə fizika, BKF, t.IV, M., Nauka, 1977. 13.
14.
Muxtarov A. İ. Kvant mexanikası. Bakı, 1999. 15.
Gyrinq Q. Uolter Dj., Kimball Dj. Kvantovaə ximiə. M., İL, 1948. 16.
Sivuxin D. V. Obhiy kurs fiziki. Optika. M., Nauka, 1980. 17.
Landsberq Q. S. Optika. M., Nauka, 1976. 18.
Elğəşeviç M. A. Atomnaə i molekulərnaə spektroskopiə. M., FM., 1962. 19.
Friş S. G. Optiçeskie spektrı atomov. M.-L., FM, 1963. 20.
Sobelğman İ. İ. Vvvedenie v teoriö atomnıx spektrov. M., FM. 1963. 21.
Leviç V. Q., Vdovin Ö. A., Məmlin V. A. Kurs teoretiçeskoy fiziki, t.2., M., Nauka, 1971. 22.
Davıdov A. S. Kvantovaə mexanika. M., Mir, 1973. 23.
24.
Bratüev V. F. Tabliüı atomnıx volnovıx funküiy. M.-L., Nauka, 1966. 25.
Məsimov E. Ə., Hüseynov İ. İ., Mürsəlov T. M. Maddənin quruluşu. Bakı, 1977. 26.
Dey K., Selbin D. Teoretiçeskaə neorqaniçeskaə ximiə. M., Ximiə, 1969. 27.
Hacıyev S. A., Məmmədov M. Ş. Atom fizikası. Bakı, 1999. 906
qısa inkişaf tarixi
Müasir fizikanın ilk inkişaf dövründə işığın təbiətinin öyrənilməsi mühüm əhəmiyyət kəsb edən ən maraqlı problemlərdən biri olmuşdur. Güman edilir ki, bəşər tarixində ilk fizika qanunları məhz işıqla əlaqədar olaraq kəşf edilmişdir. Belə ki, eramızdan xeyli əvvəl yaşamış antik dövr filosoflarının əsərlərində işığın düz xətt üzrə yayılması haqqında fikirlər vardır. Evklid həndəsəsində düz xətt anlayışının da məhz bununla əlaqədar olduğu fərz edilir. Uzun müddətli müşahidələr nəticəsində işıqla əlaqədar olaraq aşağıdakı 4 qanun müəyyən olunmuşdur ki, indi onlar həndəsi optikanın əsas qanunları adlanır: 1.
İşığın bircinsli mühitdə düz xətt üzrə yayılması qanunu; 2.
İşıq dəstələrinin bir-birindən asılı olmayaraq yayılması qanunu (superpozisiya prinsipi); 3.
4.
İşığın sınması qanunu. Bu qanunlar çox qədim dövrlərdə, yəni hələ işığın təbiəti müəyyən olunmamışdan xeyli əvvəl kəşf edilsə də, sonrakı dövrlərdə onlar haqqında nöqteyi-nəzərlər dəyişmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, bu qanunlar ilk baxışda göründüyünə nisbətən daha dərin mənaya malikdir və onların tətbiqi müəyyən məhdudiyyətlərlə bağlıdır, yəni onlar təqribi qanunlardır. Optikanın yuxarıda göstərilən qanunlarının tətbiq oluna bilməsi şərtlərinin və sərhədlərinin zaman keçdikcə öyrənilməsi və müəyyən edilməsi işığın təbiətinə aid baxışların inkişaf etməsində mütərəqqi rol oynamışdır. Qədim dövr alimlərinin işığın təbiəti haqqında təsəvvürləri indi çox sadəlövh görünür. Bəzi alimlər belə hesab edirdilər ki, gözdən xüsusi nazik tellər çıxır və onlar cisimlərə toxunaraq görmə təsiri yaradır. Digər qrup alimlərə görə görmə gözdən çıxan "qaynar buxarlarla", başqa mütəfəkkirlərin fikrincə isə cisimlərdən çıxaraq gözümüzə çatan "zərrəciklərlə" əlaqədardır. Aydındır ki, indi belə təsəvvürləri ətraflı təhlil etməyə ehtiyac yoxdur. İşığın düz xətt üzrə yayılması və qayıtması qanunları eramızdan əvvəl yaşamış Platon məktəbinin nümayəndələrinə və Evklidə məlum idi. İşığın sınma qanunu isə uzun inkişaf yolu keçmiş və yalnız XVII əsrin sonunda Snellius tərəfindən dəqiq ifadə olunmuşdur. XVII əsrin əvvəllərində (1630) isə Dekart sınma qanununun riyazi ifadəsini vermişdir. Lakin Snellius öz əsərini çap etdirmədiyindən onun işığın sınmasına aid əldə etdiyi qanunauyğunluğun Dekarta məlum olub-olmaması haqqında müəyyən fikir yoxdur. Mexaniki hərəkətin fundamental qanunlarını kəşf edərək, indi klassik mexanika adlanan mexanikanın yaradıcısı olan Nyuton XVII əsrdə işığın təbiəti haqqında ardıcıl nəzəriyyə təklif etmişdir. Əlbəttə, mexanikada əldə etdiyi nəhəng müvəffəqiyyətlər Nyutona əsas verirdi ki, optik hadisələrə də mexanika qanunlarını tətbiq etmək olar. O, çoxlu sayda müşahidələrə və təcrübi faktlara əsaslanaraq işığın təbiəti ilə əlaqədar olaraq,
5 bir-birinə zidd olan iki təsəvvürü təhlil etmişdir. Bu təsəvvürlərdən birinə görə işıq dalğadır. Məlum idi ki, səs və su dalğaları qarşılarına çıxan maneələri aşa bilir. Digər tərəfdən məlum idi ki, qeyri-şəffaf maneənin arxasında yerləşən cisimlər görünmür. Deməli, işıq dalğası maneəni aşa bilmir. Ona görə də Nyuton işığın dalğa təbiətli olması fikrindən imtina edərək korpuskulyar nəzəriyyəni irəli sürmüşdür. İşığın məhz düz xətt üzrə yayılması qanununa istinad edərək Nyuton fərz etmişdir ki, işıq bircins mühitdə düzxətli bərabərsürətli hərəkət edən (ətalət qanunu) korpuskullardan (zərrəciklərdən) ibarətdir. Korpuskulyar nəzəriyyəyə əsasən işığın qayıtma və sınma qanunlarını izah etmək olar. Bu nəzəriyyəyə görə işığın qayıtması kürənin müstəvi səthə elastik zərbəsi zamanı qayıtmasına oxşar olaraq baş verir, yəni düşmə bucağı qayıtma bucağına bərabər olur. İşığın sınmasını isə Nyuton iki şəffaf mühit sərhəddinə düşən korpuskulun seyrək mühitdən sıx mühitə daxil olduqda mühit hissəcikləri tərəfindən cəzb olunması nəticəsində düşmə nöqtəsində səthin normalına doğru yaxınlaşması ilə izah etmişdir (özü də bu zaman mühitdə işıq korpuskullarının mühiti təşkil edən hissəciklər tərəfindən cəzb olunması normal boyunca baş verir). Nyuton nəzəriyyəsinə əsasən işığın sınma qanunu üçün 1 2
2 sin
sin υ υ n n = = β α (1.1) ifadəsi alınır. Burada α – işığın düşmə bucağı, β – sınma bucağı n 1 və n 2 – uyğun olaraq, birinci və ikinci mühitin mütləq sındırma əmsalları, υ 1 və υ 2 – uyğun olaraq, işığın birinci və ikinci mühitlərdə yayılma sürətləridir. (1.1) düsturundan görünür ki, işığın mühitdə yayılma sürəti, korpuskulyar nəzəriyyəyə görə, mühitin mütləq sındırma əmsalı ilə düz mütənasib olmalıdır. Lakin indi bizə məlumdur ki, bu heç də belə deyil. Nyutonun dövründə müxtəlif mühitlərdə işıq sürəti ölçülmədiyindən bu nəticə bilavasitə yoxlana bilməzdi. Lakin sonralar belə ölçmələr aparıldı və müəyyən edildi ki, mütləq sındırma əmsalı böyük olan mühitlərdə işığın yayılma sürəti kiçik olur. Belə ki, 1850-ci ildə Fuko işığın suda sürətini ölçərək müəyyən etmişdir ki, bu sürət işığın havada yayılma sürətindən 1,33 dəfə kiçikdir (xatırladaq ki, suyun mütləq sındırma əmsalı 1,33-dür). Beləliklə, işığın mühitdə yayılma sürəti və mühitin sındırma əmsalı haqqında Nyutonun korpuskulyar nəzəriyyəsi yanlış nəticəyə gətirir. Lakin işığın maddədə yayılma mexanizminin dərindən təhlili göstərir ki, bu məsələ o qədər də sadə deyil. Nyutonun kəşf etdiyi işığın dispersiyası hadisəsi də korpuskulyar nəzəriyyə vasitəsilə izah oluna bilir. Nyutona görə işığın rəngi bu işığı daşıyan korpuskulların ölçüləri ilə müəyyən olunur. Belə ki, qırmızı rəngli işığa ölçüləri ən böyük, bənövşəyi rəngli işığa isə ölçüləri ən kiçik olan korpuskullar uyğun gəlir. Nyutonun dövründə astronom Ryomer işığın planetlərarası fəzada yayılma sürətini təyin edərək ∼300000 km/s qiymətini tapmışdı. Bundan sonra Nyutonun bəzi müasirləri korpuskulyar nəzəriyyəyə öz etirazlarını bildirərək göstərirdilər ki, belə böyük sürətlə hərəkət edən zərrəciklərin mövcud olması inandırıcı deyil. Lakin indi bizə məlumdur ki, bu iradlar yersizdir. Çünki β-şüalar, kosmik zərrəciklər və s. kimi elə korpuskullar vardır ki, onların hərəkət sürəti işıq sürətinə çox yaxındır. Eyler qeyd edirdi ki, Nyutonun korpuskulyar nəzəriyyəsi həm cəsarətli, həm də təəccüb doğurandır. Belə ki, Günəş bütün istiqamətlərdə və kəsilməz olaraq belə böyük sürətli korpuskullar buraxırsa, o, gərək tezliklə tükənməli və ya heç olmasa hiss olunacaq
6
dəyişikliyə məruz qalmalıdır. Kütlə ilə enerji arasında qarşılıqlı əlaqə haqqında müasir təsəvvürlərə əsasən doğrudan da şüalanma prosesində Günəşin kütləsi daim azalır. İşığın təbiətinə aid Nyuton baxışlarının bəzi cəhətləri, müasir nəzəriyyələrdə tamamilə yeni şəkildə və başqa təcrübi faktlar əsasında rast gəlinir. Nyuton korpuskulyar nəzəriyyəni təklif edəndən bir qədər sonra onun müasiri olan Hüygens işığın təbiəti haqqında dalğa nəzəriyyəsini təklif etdi. O, çoxlu sayda akustik və optik hadisələrin oxşarlığından istifadə edərək belə fərziyyə irəli sürdü ki, işıq xüsusi mühitdə, yəni efirdə yayılan elastik impulslardır. Hüygensə görə cisimlərin özləri və onlar arasındakı fəza da efirlə doludur. O, işığın böyük sürətlə yayılmasını efirin xüsusi xassələrə malik olması (elastikliyi və sıxlığı) ilə izah edirdi. Hüygensin dalğa nəzəriyyəsinin əsasını Hüygens prinsipi təşkil edir və bu prinsipi o, işıq impulslarının yayılma istiqamətini tapmaq üçün təklif etmişdir. Bu prinsipə görə işıq dalğasının çatdığı hər bir nöqtə ikinci dalğa mənbəyinə çevrilir və ixtiyari anda həmin ikinci dalğaları qurşayan səth, yayılan dalğanın həmin an üçün dalğa cəbhəsidir. Hüygens prinsipi hər hansı an üçün məlum dalğa cəbhəsinə görə sonrakı ixtiyari anlar üçün dalğa cəbhəsini qurmağa imkan verir. Dalğa cəbhəsini bilməklə işığın yayılma istiqamətini, yəni dalğa cəbhəsinə perpendikulyar olan istiqaməti müəyyən etmək olar. Qeyd edək ki, Hüygens prinsipi nəinki işığın qayıtma və sınma qanunlarını, həm də 1670-ci ildə Bartolini tərəfindən İslandiya şpatında müşahidə olunan qoşaşüasınma hadisəsini, yəni bu kristaldan keçərkən şüanın ikiləşməsini izah etməyə imkan verir. Hüygens prinsipindən istifadə edərək işığın sınma qanunu üçün (1.1) ifadəsindən fərqli olan aşağıdakı ifadə alınır: 2 1
2 sin
sin υ υ n n = = β α (1.2) Göründüyü kimi, Hüygens prinsipinə əsaslanaraq alınmış (1.2) ifadəsi işığın mühitdə yayılma sürətinin həmin mühitin mütləq sındırma əmsalından asılılığını düzgün ifadə edir. Beləliklə, XVIII əsrin əvvəllərində işığın təbiətinə aid iki nəzəriyyə mövcud olmuşdur. Bu nəzəriyyələrin yaranmasını təsirin verilməsinin iki üsuluna uyğun olması kimi də başa düşmək olar. Belə ki, baxılan halda işıq mənbəyindən işıq hər tərəfə yayılır və ətrafdakı cisimlərin üzərinə düşərək onlara təsir edir (məsələn, onlar qızır) və ya işıq gözə düşdükdə görmə hissi yaradır və biz görürük. Deməli, işıq yayılarkən təsirin bir cisimdən (mənbədən) digər cismə (qəbulediciyə) ötürülməsi baş verir. Ümumiyyətlə, bir cismin digər cismə təsiri iki müxtəlif üsulla ola bilər: 1) mənbədən qəbulediciyə maddənin daşınması yolu ilə; 2) cisimlər arasındakı mühitin halının dəyişməsi vasitəsilə (maddə daşınmadan). Məsələn, asılmış zəngi çəkiclə vuraraq onu səsləndirmək olar. Bu, maddə daşınması ilə təsirin verilməsi üsuluna uyğundur. Lakin zəngin dilinə ip bağlayıb, həmin ip boyunca dalğa göndərərək, dili yelləndirməklə də zəngi səsləndirmək olar. Bu halda maddə daşınmır, ip boyunca dalğa yayılır, yəni ipin halında (formasında) dəyişiklik baş verir. Beləliklə, təsir bir cisimdən digər cismə dalğa vasitəsilə də verilə bilər. İşığın korpuskulyar və dalğa nəzəriyyəsi bütün XVIII əsr boyu paralel mövcud olmuş və bu əsr bir-birinə zidd olan bu iki nəzəriyyə arasında mübarizə əsri adlandırıla bilər. Lakin bu müddət ərzində həmin nəzəriyyələrin heç biri qəti qələbə qazana bilməmişdir. Mexanika üzrə mühüm kəşflər etmiş Nyutonun böyük şöhrət və nüfuza malik olması
7 korpuskulyar nəzəriyyənin bəyənilməsində və ona üstünlük verilməsində öz rolunu oynamışdır. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, o dövrdə təcrübədən məlum olan işığın yayılması qanunları hər iki nəzəriyyə ilə müəyyən dərəcədə müvəffəqiyyətlə izah olunurdu. Lakin bir sıra hallarda bu və ya digər nəzəriyyənin müəyyən nöqsanlara malik olması faktları meydana çıxırdı. Məsələn, işıq dəstələri fəzada kəsişərkən nə üçün bir-birinə təsir etmir sualına cavab vermək korpuskulyar nəzəriyyə üçün çətin olurdu. Çünki işıq zərrəcikləri bir-biri ilə toqquşmalı və səpilməlidir. Dalğa nəzəriyyəsi isə bunu asanlıqla izah edirdi. Məsələn, suyun səthində dalğalar qarşılıqlı təsirdə olmayaraq bir-birinin içərisindən sərbəst keçir. Lakin işığın düz xətt üzrə yayılmasını və bunun nəticəsində cisimlərin arxasında formaca onlara oxşayan kəskin kölgələrin əmələ gəlməsini dalğa nəzəriyyəsinə əsasən izah etmək çətindir. Korpuskulyar nəzəriyyəyə görə isə kölgənin əmələ gəlməsini işığın düz xətli yayılmasına əsaslanaraq asanlıqla izah etmək olar. Bununla belə, məsələn, açıq qapıdan işıq düşərkən qapıya nisbətən daha geniş sahənin işıqlanmasını korpuskulların ətalət üzrə düzxətli bərabərsürətli hərəkət etməli olduğuna əsaslanıb izah etmək olmur və s. XVIII əsrin sonu və XIX əsrin əvvəllərində Yunq tərəfindən işığın difraksiyası və interferensiyası hadisələrinin kəşfi və Hüygens prinsipinə əsaslanaraq bu hadisələrin Frenel tərəfindən riyazi şəkildə müvəffəqiyyətlə izah edilməsi korpuskulyar nəzəriyyəni sarsıtdı. Belə ki, XIX əsrin başlanğıcında işığın dalğa təbiətli olmasına artıq heç bir şübhə qalmadı və dalğa nəzəriyyəsi qələbə çaldı. Sonralar Frenel və Araqo işığın polyarlaşması hadisəsini, polyarlaşmış işığın interferensiyasını öyrənərək belə nəticəyə gəldilər ki, bu hadisələri izah etmək üçün işıq dalğalarının eninə dalğalar olduğunu qəbul etmək lazımdır. Bu isə optik hadisələri mexanika təsəvvürlərinə əsasən izah etmək üçün istifadə edilən hipotetik mühitin, yəni efirin, mövcudluğuna olan şübhələri daha da artırır. Belə ki, eninə elastiki dalğalar bərk cisimlərdə yayıla bildiyindən işıq dalğalarının daşıyıcısı olan efir də özünü bərk cisim kimi aparmalıdır. Onda işığın efirdə yayılma sürəti eninə elastiki dalğaların bərk cisimdə yayılma sürətini müəyyən edən: ρ
= (1.3) düsturu ilə təyin olunmalıdır. Burada N – sürüşmə modulu, ρ –mühitin sıxlığıdır. Ölçmələr göstərmişdir ki, işıq sürəti böyük qiymətə malikdir. Ona görə də ρ – çox kiçik, N isə çox böyük kəmiyyət olmalıdır ki, bu da mümkün deyildir. Bundan başqa, müxtəlif mühitlərdə işıq sürətinin müxtəlif olmasını (Fuko və Fizo təcrübələri) izah etmək üçün müxtəlif maddələrdə efirin xassələrinin müxtəlif olmasını, anizotrop maddələr üçün isə daha mürəkkəb fərziyyələr qəbul etmək lazım gəlir. Efirlə əlaqədar olaraq meydana çıxan digər anlaşılmazlıq ondan ibarətdir ki, əgər efir bərk cisim xassəlidirsə, onda, məlum olduğu kimi, bərk cisim daxilində eninə dalğa ilə yanaşı həm də uzununa dalğa yayıla bildiyindən, efir daxilində həm də uzununa dalğalar yayılmalı idi. Frenel və Araqonun yuxarıda qeyd olunan təcrübələri göstərirdi ki, işıqda uzununa dalğalar yoxdur. Ona görə də bərk maddə kimi təsəvvür olunan efir həm də elə xüsusi xassəyə malik olmalıdır ki, efir daxilində yalnız eninə dalğalar yayıla bilsin. İşığın dalğa təbiətli olmasını daha da əsaslandıran mühüm addımlardan biri XIX əsrin
8
ikinci yarısında Maksvel tərəfindən işığın elektromaqnit nəzəriyyəsinin irəli sürülməsi oldu. Bu nəzəriyyəyə görə işıq elektromaqnit dalğalarının bir növüdür. Ümumiyyətlə isə, Maksvel elektromaqnit dalğalarının mövcud olmasını fərz etmiş və onları təsvir edən tənlikləri təklif etmişdir. Maksvel nəzəriyyəsindən məlum olur ki, elektromaqnit dalğaları yalnız eninə dalğalardır. Maksvelin ölümündən 10 il sonra Herts elektromaqnit dalğalarını təcrübədə aldı və onların xassələrini tədqiq etdi. Maksvelin elektromaqnit nəzəriyyəsinə görə mühitin mütləq sındırma əmsalı üçün εµ = = υ c n
(1.4) ifadəsi alınır. Burada c – işığın vakuumda, υ isə dielektrik nüfuzluğu ε , maqnit nüfuzluğu µ olan mühitdə yayılma sürətləridir. Beləliklə, Maksvel nəzəriyyəsi mühitin optik, elektrik və maqnit xassələrini xarakterizə edən parametrlər arasında sadə əlaqə yaradır. Lakin (1.4) düsturundan işığın sınma əmsalının dalğa uzunluğundan asılılığı n=f( λ ), yəni
dispersiya hadisəsi görünmür. Çünki Maksvel nəzəriyyəsinə görə ε
və µ
– mühitin elektrik və maqnit xassələrini xarakterizə edən və dalğa uzunluğundan asılı olmayan kəmiyyətlərdir. Bu çatışmazlığı sonralar Lorensin təklif etdiyi elektron nəzəriyyəsinin köməyi ilə aradan qaldırmaq mümkün oldu. Belə ki, bu nəzəriyyəyə görə mühitin dielektrik nüfuzluğu ε , və deməli, mütləq sındırma əmsalı p işığın dalğa uzunluğundan asılı olmalıdır. Həm Maksvel və həm də Lorens elektromaqnit dalğalarının (yəni, həm də işıq dalğalarının) efirdə yayıldığını fərz edir. Belə ki, uzun müddət efir anlayışı elmdə hökm sürürdü. Efirin xassələri haqqında təsəvvürlər də işığın təbiəti haqqındakı təsəvvürlərin inkişafına uyğun olaraq dəyişir və inkişaf edirdi. Məsələn, Maksvel belə hesab edirdi ki, bütün elektromaqnit hadisələri efirdə baş verir. Lorens isə belə hesab edirdi ki, efir elektromaqnit dalğalarının yalnız yayılma sürəti ilə xarakterizə olunan hüdudsuz mühitdir. Lakin efirin mövcud olmasını təkzib edən çoxlu təcrübi faktlar da məlum idi. Məsələn, Maykelson-Morli təcrübəsinin təhlili göstərir ki, efir varsa, o, sükunətdə olmamalı və hərəkət edən cisim, məsələn, Yerlə birlikdə aparılmalıdır (sövq olunmalıdır). Fizo təcrübəsi isə göstərir ki, efir varsa, o, hərəkət edən mühit tərəfindən qismən aparılır. İşığın aberrasiyası hadisəsinə görə isə efir varsa, o, sükunətdə olmalıdır. Efir haqqında bir-birinə zidd olan belə təcrübi faktların meydana çıxması son nəticədə efir anlayışının rədd olunmasına və Lorens elektrodinamikasının relyativistik elektrodinamika ilə əvəz olunmasına səbəb oldu. Belə ki, Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinə əsaslanan relyativistik elektrodinamikaya görə efir anlayışına heç bir ehtiyac yoxdur və işıq (yəni, elektromaqnit sahəsi) və maddə materiyanın iki müxtəlif formasıdır. Sükunətdə olan efir haqqında təsəvvürlərlə əlaqədar olaraq meydana çıxan çətinliklərdən başqa Lorens nəzəriyyəsi digər çətinliklərlə də qarşılaşdı. Belə ki, bu nəzəriyyə işığın maddə ilə qarşılıqlı təsirinə aid olan hadisələrin bir çox xüsusiyyətlərini izah edə bilmirdi. Məsələn, Lorens nəzəriyyəsi mütləq qara cismin şüalanması zamanı enerjinin tezliklərə görə paylanmasını izah etməkdə aciz idi. Klassik elektrodinamikanın bu çətinliyini aradan qaldırmaq üçün Vin, Reley, Cins və digərlərinin göstərdikləri cəhdlər də müvəffəqiyyətsiz olmuşdur. Lakin 1900-cü ildə Plank enerji kvantları haqqında fərziyyə irəli sürərək, həmin çətinlikləri aradan qaldırmaq yolunu göstərdi. Belə ki, maddənin molekullardan təşkil olunması təsəvvürlərinə uyğun olan diskretliyi elektromaqnit proseslərinə, xüsusi halda isə şüalanmaya aid edərək Plank belə fərziyyə irəli sürdü ki, elektromaqnit dalğalarının şüalanması arasıkəsilməz proses olmayıb,
9
tezliklə düz mütənasib olan enerji payları (kvantları) şəklində diskret olaraq baş verir: ε =h ν
(1.5) Burada ν
şüalanmanın tezliyi, h isə Plank sabitidir. Sonralar Eynşteyn Plankın bu ideyasını inkişaf etdirmiş və fərz etmişdir ki, işığın təkcə şüalanması deyil, həm də udulması və yayılması da kvantlarla baş verir. İşıq kvantlarını Eynşteyn fotonlar adlandırmışdır. Enerji kvantları haqqında Plank hipotezi klassik fizika təsəvvürlərinə zidd olsa da, fizikanın inkişaf tarixində yeni bir dövrün başlanğıcını qoymuş oldu. Qeyd etmək lazımdır ki, Plankın enerji kvantları nəzəriyyəsinin efir anlayışına ehtiyacı yoxdur. Bu nəzəriyyə qızdırılmış cisimlərin şüalanmasının bəzi məsələlərinin izahı ilə əlaqədar olan çətinlikləri aradan qaldırmağa və işığın maddə ilə qarşılıqlı təsirinin tamamilə yeni tərzdə öyrənilməsinə səbəb oldu. Bir çox optik hadisələrin, xüsusilə fotoeffektin və işığın səpilməsi məsələlərinin izahı yalnız işığın kvant (korpuskulyar) təbiətinə malik olmasını qəbul etməklə izah olundu. Atom və molekulların quruluşu haqqında müasir təlimin əsasını təşkil edən kvant nəzəriyyəsinin inkişaf prosesi bu gün də davam edir. Beləliklə, XX əsrin başlanğıcında işığın elektromaqnit (dalğa) nəzəriyyəsi ilə yanaşı olaraq, Nyutonun təklif etdiyi korpuskulyar nəzəriyyədən keyfiyyətcə tamailə fərqli olan yeni korpuskulyar (kvant) nəzəriyyə yaranmış oldu. Qeyri-adi bir vəziyyət yarandı: işığın interferensiyası və difraksiyası hadisələrini dalğa nəzəriyyəsinə əsasən, şüalanma və udulma hadisələrini isə işığı kvantlar seli (korpuskullar) hesab etməklə izah etmək mümkündür. Deməli, işıq ikili xassəyə, yəni dalğa xassəsinə və korpuskulyar xassəyə malikdir. Başqa sözlə, işıq kəsilməzliklə diskretliyin vəhdətidir. Sonralar məlum oldu ki, dalğa-korpuskul dualizmi təkcə işığa, yəni materiyanın elektromaqnit sahəsi növünə aid olmayıb, həm də maddə növünə xasdır. Belə ki, 1924-cü ildə Lui-de-Broyl mikrozərrəciklərin dalğa xassəsinə malik olması hipotezini irəli sürdü və sonrakı dövrlərdə bu hipotez təcrübələrdə təsdiq olundu. Qeyd edək ki, deBroyl hipotezi hal- hazırda kvant mexanikası adlanan və o dövrdə dalğa optikasına oxşar olaraq dalğa mexanikasının yaranmasına səbəb oldu. Kvant mexanikası isə müasir fizikanın nəzəri əsasıdır.
Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|