#انقلاب_علمی #الکترومغناطیس #اتر #لورنتس #مکانیک_کلاسیک

🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۱۹):

🟢 فوتون‌های انیشتین:

طبق نظریه‌ی الکترومغناطیس، انرژی امواج الکترومغناطیس به شدت این امواج وابسته است. یعنی هرچه شدت بیشتر باشد، طبیعتاً انرژی نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین اگر امواج الکترومغناطیسی را به سطح یک فلز بتابانیم، برخورد این امواج با سطح این فلز، باعث می‌شود که الکترون‌های سطحی این فلز کنده شوند. به این پدیده، اثر «فوتوالکتریک» گفته می‌شود. حال اگر این الکترون‌های کنده شده از سطح را در یک میدان الکتریکی شتاب دهیم، تا به قطب دیگری برسند، می‌توانیم با اندازه‌گیری جریان، نرخ تعداد الکترونی که از سطح فلز کنده می‌شود را اندازه‌گیری کنیم. طبیعتاً انتظار داریم، هر چه شدت موج الکترومغناطیسی را بیشتر کنیم، تعداد الکترون‌های کنده‌شده از سطح بیشتر شده، جریان بیشتر شود.

اولین بار، این آزمایش توسط هرتز انجام شد. اما نتایج آزمایش بسیار اعجاب‌آور بود، کاملاً برخلاف پیش‌بینی‌ها. هنگامی که موج الکترومغناطیسی، در ناحیه‌ی فروسرخ به سطح فلز تابانده شد، جریان تقریباً صفر بود. هر چه شدت این موج فروسرخ را نیز افزایش دهیم، باز هم تغییری در جریان ایجاد نمی‌شود. ولی به محض اینکه، «فرکانس» موج الکترومغناطیسی را تغییر دهیم، ناگهان جهش عجیبی در افزایش جریان مشاهده می‌شود. مثلاً، موج الکترومغناطیسی در ناحیه‌ی فرابنفش، حتی با شدت بسیار کم، جریان بسیار زیادی ایجاد می‌کند. هرتز مشاهدات خود را گزارش کرد، ولی این مشاهدات کاملاً با نظریه‌ی الکترومغناطیس در تعارض بود. نکته‌ی مهمی که در اینجا وجود دارد این است که این مشاهده، سال‌ها قبل از کشف فرضیه‌ی کوانتوم پلانک انجام شد.

بعدها که فرضیه‌ی پلانک مطرح شد، امیدی به توصیف این پدیده با استفاده از کوانتوم‌های پلانک ایجاد شد. چراکه در فرضیه‌ی پلانک، انرژی امواج الکترومغناطیس نیز به فرکانس موج وابسته بود. چیزی که هرتز در آزمایش‌هایش مشاهده کرده بود. توصیف پدیده‌ی فوتوالکتریک را آلبرت انیشتین، یک آلمانی دیگر، بر عهده گرفت. او در سال ۱۹۰۵، فرضیه‌ی پلانک را کمی گسترش داد. او متذکر شد که نه فقط جذب امواج الکترومغناطیسی گسسته است، بلکه ذاتاً این امواج الکترومغناطیسی گسسته هستند. هر واحد موج الکترومغناطیسی، «فوتون» نامیده شد.

انیشتین با استفاده از این فرض، توضیحی بسیار ساده برای پدیده‌ی فوتوالکتریک ارائه کرد که با مشاهدات کاملاً سازگار بود. او حتی توانست با استفاده از مدل خود، محاسبه‌ای برای ثابت پلانک ارائه کند. این توضیح ساده، ولی در عین حال انقلابی، یکی از مهم‌ترین کارهای علمی انیشتین، در طول عمرش بود. در نهایت در سال ۱۹۲۱، این کار علمیش، یکی از دلایل اصلی‌ای بود که جایزه نوبل فیزیک را دریافت کند. باز هم کوانتوم‌ها، خود را در جای دیگری از پدیده‌های فیزیکی نشان دادند. اما هنوز بخش اصلی داستان باقی مانده. آجرهای اصلی تشکیل‌دهنده‌ی ماده در طبیعت، که «اتم» نامیده می‌شود، آيا رابطه‌ای با این کوانتوم‌ها دارد؟

💭 این داستان ادامه دارد...

🖋 نویسنده: مهدی فراهانی

⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution