કુલ ફોટોન ઊર્જા. ફોટોન આરામ સમૂહ

એક અણુ કરતાં ઓછું

ફોટોન એ સબન્યુક્લિયર માઇક્રો-ઑબ્જેક્ટ છે જેને તેના ઘટક ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાતું નથી. તેનું પોતાનું કોઈ દળ નથી અને તે વિદ્યુત રીતે તટસ્થ છે. આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનો સૌથી નાનો, અવિભાજ્ય કણ છે. ફોટોન

પ્રકાશની ઝડપે ફરે છે અને માત્ર ગતિમાં જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેને રોકવો અશક્ય છે. તેનું બાકીનું દળ શૂન્ય છે, તેથી તે કાં તો પ્રકાશની ઝડપે આગળ વધે છે અથવા બિલકુલ અસ્તિત્વમાં નથી. તે ગતિથી બહાર ન હોઈ શકે. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોના મતે, ફોટોન એ કણ નથી, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે. જો કે, આ અભિપ્રાય વિવાદાસ્પદ છે.

પ્રકાશની પ્રકૃતિ વિશે

પ્રકાશમાં નાના અદ્રશ્ય કણોનો સમાવેશ થાય છે તે વિચાર સાથે પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક આરબ અધિકારી અબુ અલ-હેથમ હતા. તેમણે આ વિચાર 1021માં તેમના "બુક ઓફ ઓપ્ટિક્સ"માં વ્યક્ત કર્યો હતો. સેંકડો વર્ષો પછી, 1873 માં, મેક્સવેલ, એક બ્રિટિશ વૈજ્ઞાનિકે આ ક્ષેત્રમાં ક્રાંતિ કરી. તે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે પ્રકાશ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે. સાચું, તે સમયે કેટલાક પાસાઓમાં તેમનો સિદ્ધાંત

સાચું ન હતું. આગળ, વિવિધ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, તે અન્ય તાર્કિક નિષ્કર્ષ પર આવ્યા. તેમની સૌથી મહત્વપૂર્ણ શોધ એ હતી કે પ્રકાશ અનિવાર્યપણે અવરોધ પર દબાણ લાવે છે. આ ઘટના એ હકીકત પર આધારિત છે કે ફરતા ફોટોન તેમના વેગને અણુઓ અથવા અણુઓમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે જેનો તેઓ રસ્તામાં સામનો કરે છે. મેક્સવેલના આ નિવેદનની પુષ્ટિ એન.પી. ફોટોનનો વેગ એ પ્લાન્કના સ્થિર અને પ્રકાશની તરંગલંબાઈના ગુણોત્તર જેટલો છે. આ સૂત્ર p=h/λ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે.

ઉપયોગ કરીને... ફોટોન

કદાચ, થોડા સમય પછી, માનવતા સંપૂર્ણપણે નવા પ્રકારના ઉર્જા સ્ત્રોત પર સ્વિચ કરશે, જે ગેસ, તેલ અથવા કોલસા કરતાં વધુ સસ્તી અને વધુ કાર્યક્ષમ હશે. તે કહેવું પૂરતું છે કે તે પહેલેથી જ લગભગ દરેક જગ્યાએ જોવા મળે છે. અન્ય વસ્તુઓમાં, ઊર્જાના આ સ્ત્રોત પર એકાધિકાર કરી શકાતો નથી, જે ગેસ, વીજળી, વગેરેના ઉપયોગ પર ઘણા ફાયદા પ્રદાન કરશે. તે શું છે? આ ફોટોન ઊર્જા છે. તેનો ઉપયોગ પહેલાથી જ સોલારનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી રહ્યો છે

બેટરી ફોટોન ઊર્જા એ પ્લાન્કની સ્થિરતા અને રેડિયેશન આવર્તનનું ઉત્પાદન છે. આ સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે: e=hv. આ કિસ્સામાં અક્ષર v એ ફોટોનની આવર્તન દર્શાવે છે. ભૂમિ સ્તરે સૌર કિરણોત્સર્ગની ઘનતા ચોરસ મીટર દીઠ લગભગ હજાર વોટ જેટલી છે. આપણા ગ્રહની સૌથી નજીકના તારામાંથી આવતા ફોટોનનો આ શક્તિશાળી અને સતત પ્રવાહ વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. કેવી રીતે? સિલિકોનથી બનેલા બેવલ્ડ ખૂણાઓવાળા સપાટ ચોરસની કલ્પના કરો, જેનો વ્યાસ સામાન્ય રીતે 12.5 સેમી હોય છે. આ ફોટોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટર છે. તે મોનો- અથવા મલ્ટિક્રિસ્ટલાઇન હોઈ શકે છે. આવા ભાગોમાંથી સોલાર પેનલ બનાવવામાં આવે છે. તેઓ ફોટોન ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. કન્વર્ટરની કાર્યક્ષમતા તેના પ્રકાર અને બંધારણના આધારે 5 થી 17 ટકા સુધી બદલાઈ શકે છે. આ હોવા છતાં, સૂર્યપ્રકાશ (ફોટોન ઊર્જા વાંચો) મફત વીજળીનો આશાસ્પદ સ્ત્રોત છે. ખાસ પેનલ્સ કે જે તેને રિસાયકલ કરે છે તે યુરોપમાં ઘણા ઘરોમાં સ્થાપિત છે. વધુ પ્રભાવશાળી ઉદાહરણ આપી શકાય છે - આપણા સમયમાં, સૂર્યપ્રકાશથી ચાર્જ થતી બેટરીવાળી કાર દેખાઈ છે.

પ્રકાશ અને ગરમી, સ્વાદ અને ગંધ, રંગ અને માહિતી - આ બધું ફોટોન સાથે અસ્પષ્ટ રીતે જોડાયેલું છે. તદુપરાંત, છોડ, પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોનું જીવન આ અદ્ભુત કણ વિના અશક્ય છે.

એવું માનવામાં આવે છે કે બ્રહ્માંડમાં દરેક પ્રોટોન અથવા ન્યુટ્રોન માટે લગભગ 20 અબજ ફોટોન છે. આ એક વિચિત્ર રીતે વિશાળ સંખ્યા છે.

પરંતુ આપણી આસપાસની દુનિયામાં આ સૌથી સામાન્ય કણ વિશે આપણે શું જાણીએ છીએ?

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે ફોટોનની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ જેટલી હોય છે, એટલે કે. આશરે 300,000 કિમી/સેકન્ડ અને આ બ્રહ્માંડમાં મહત્તમ શક્ય ઝડપ છે.

અન્ય વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે બ્રહ્માંડમાં એવા પુષ્કળ ઉદાહરણો છે જેમાં કણોની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપી છે.

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે ફોટોન ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે.

અન્ય લોકો માને છે કે ફોટોન ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ધરાવે છે (કેટલાક સ્ત્રોતો અનુસાર, 10 -22 eV/sec 2 કરતા ઓછા).

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે ફોટોન એક દળ રહિત કણ છે અને તેમના મતે, બાકીના સમયે ફોટોનનું દળ શૂન્ય છે.

અન્ય લોકો માને છે કે ફોટોન માસ ધરાવે છે. સાચું, ખૂબ, ખૂબ નાનું. સંખ્યાબંધ સંશોધકો આ દૃષ્ટિકોણનું પાલન કરે છે, ફોટોન સમૂહને અલગ અલગ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરે છે: 6 x 10 -16 eV કરતાં ઓછા, 7 x 10 -17 eV, 1 x 10 -22 eV અને 3 x 10 -27 eV પણ, જે ઇલેક્ટ્રોન માસ કરતાં અબજો ગણો ઓછો છે.

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે, પ્રકાશના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમો અનુસાર, ફોટોન એક કણ છે, એટલે કે. કોર્પસકલ (યુક્લિડ, લ્યુક્રેટિયસ, ટોલેમી, આઈ. ન્યૂટન, પી. ગેસેન્ડી)

અન્ય લોકો (આર. ડેસકાર્ટેસ, આર. હૂક, એચ. હ્યુજેન્સ, ટી. જંગ અને ઓ. ફ્રેસ્નેલ), પ્રકાશના વિવર્તન અને દખલગીરીની ઘટના પર આધાર રાખતા, માને છે કે ફોટોન તરંગ પ્રકૃતિ ધરાવે છે.

જ્યારે અણુ ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઉત્સર્જિત અથવા શોષાય છે, તેમજ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર દરમિયાન, ફોટોન એક કણની જેમ વર્તે છે.

અને જ્યારે કાચના પ્રિઝમ અથવા અવરોધના નાના છિદ્રમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ફોટોન તેના તેજસ્વી તરંગ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક લુઈસ ડી બ્રોગ્લીનો સમાધાનકારી ઉકેલ, જે તરંગ-કણ દ્વિવાદ પર આધારિત છે, જે જણાવે છે કે ફોટોનમાં કણ અને તરંગ બંને ગુણધર્મો છે, આ પ્રશ્નનો જવાબ નથી. તરંગ-કણ દ્વૈત માત્ર અસ્થાયી છે કરાર, આ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે વૈજ્ઞાનિકોની સંપૂર્ણ શક્તિહીનતાને આધારે.

અલબત્ત, આ કરારથી પરિસ્થિતિ કંઈક અંશે શાંત થઈ, પરંતુ સમસ્યા હલ થઈ નહીં.

તેના આધારે, અમે રચના કરી શકીએ છીએ પ્રથમ પ્રશ્નફોટોન સાથે સંકળાયેલ

પ્રશ્ન એક.

ફોટોન તરંગો છે કે કણો? અથવા કદાચ બંને, અથવા બેમાંથી નહીં?

આગળ. આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, ફોટોન એ પ્રાથમિક કણ છે જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ક્વોન્ટમ (ભાગ)નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.. પ્રકાશઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન પણ છે અને ફોટોનને પ્રકાશનું વાહક માનવામાં આવે છે. આ આપણી ચેતનામાં એકદમ નિશ્ચિતપણે સ્થાપિત થઈ ગયું છે અને ફોટોન, સૌ પ્રથમ, પ્રકાશ સાથે સંકળાયેલું છે.

જો કે, પ્રકાશ ઉપરાંત, અન્ય પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન છે: ગામા રેડિયેશન, એક્સ-રે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ, માઇક્રોવેવ અને રેડિયો રેડિયેશન. તેઓ તરંગલંબાઇ, આવર્તન, ઊર્જામાં એકબીજાથી અલગ છે અને તેમની પોતાની લાક્ષણિકતાઓ છે.

કિરણોત્સર્ગના પ્રકારો અને તેમની સંક્ષિપ્ત લાક્ષણિકતાઓ

તમામ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનું વાહક ફોટોન છે. વૈજ્ઞાનિકોના મતે, તે દરેક માટે સમાન છે. તે જ સમયે, દરેક પ્રકારના રેડિયેશન અલગ તરંગલંબાઇ, કંપન આવર્તન અને વિવિધ ફોટોન ઊર્જા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તો, વિવિધ ફોટોન? એવું લાગે છે કે વિવિધ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની સંખ્યા વિવિધ પ્રકારના ફોટોનની સમાન સંખ્યાને અનુરૂપ હોવી જોઈએ. પરંતુ આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં હજુ પણ એક જ ફોટોન છે.

તે એક વૈજ્ઞાનિક વિરોધાભાસ છે - કિરણોત્સર્ગ અલગ છે, તેમના ગુણધર્મો પણ અલગ છે, પરંતુ ફોટોન જે આ રેડિયેશન વહન કરે છે તે સમાન છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ગામા કિરણોત્સર્ગ અને એક્સ-રે અવરોધોને દૂર કરે છે, પરંતુ અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગ અને દૃશ્યમાન પ્રકાશ, જે લાંબી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે પરંતુ ઓછી ઊર્જા ધરાવે છે. તે જ સમયે, માઇક્રોવેવ અને રેડિયો તરંગ રેડિયેશનમાં વધુ લાંબી તરંગલંબાઇ અને ઓછી ઉર્જા હોય છે, પરંતુ પાણી અને કોંક્રિટની દિવાલોની જાડાઈને દૂર કરે છે. શા માટે?

વિવિધ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ ફોટોનની પેનિટ્રેટિંગ ક્ષમતાઓ

અહીં બે પ્રશ્નો ઉભા થાય છે.

પ્રશ્ન બે.

શું તમામ પ્રકારના રેડિયેશનમાં બધા ફોટોન ખરેખર સમાન છે?

પ્રશ્ન ત્રણ.

શા માટે અમુક પ્રકારના રેડિયેશનના ફોટોન અવરોધોને દૂર કરે છે, પરંતુ અન્ય પ્રકારના રેડિયેશનના નહીં? શું બાબત છે - રેડિયેશન અથવા ફોટોન?

એક અભિપ્રાય છે કે ફોટોન એ બ્રહ્માંડનો સૌથી નાનો રચનાવિહીન કણ છે. વિજ્ઞાન હજુ સુધી ફોટોન કરતા નાની વસ્તુને ઓળખી શક્યું નથી. પરંતુ તે છે? છેવટે, એક સમયે અણુને અવિભાજ્ય અને આપણી આસપાસની દુનિયામાં સૌથી નાનો માનવામાં આવતો હતો. તેથી, ચોથો પ્રશ્ન તાર્કિક છે:

પ્રશ્ન ચાર.

શું ફોટોન એક નાનો અને રચનાવિહીન કણ છે અથવા તે તેનાથી પણ નાની રચનાઓ ધરાવે છે?

વધુમાં, એવું માનવામાં આવે છે કે ફોટોનનો બાકીનો સમૂહ શૂન્ય છે, અને ગતિમાં તે સમૂહ અને ઊર્જા બંને દર્શાવે છે. પરંતુ પછી ત્યાં છે

પ્રશ્ન પાંચ:

ફોટોન એ પદાર્થ કણ છે કે નહીં? જો ફોટોન પદાર્થ છે, તો પછી તેનો સમૂહ બાકીના સમયે ક્યાં અદૃશ્ય થઈ જાય છે? જો તે ભૌતિક નથી, તો શા માટે આપણી આસપાસના વિશ્વ સાથે તેની સંપૂર્ણ ભૌતિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે?

તેથી, ફોટોન વિશે અહીં પાંચ કોયડારૂપ પ્રશ્નો છે. અને આજે તેમની પાસે તેમના સ્પષ્ટ જવાબો નથી. તેમાંના દરેકની પોતાની સમસ્યાઓ છે. સમસ્યાઓ કે જે આપણે આજે ધ્યાનમાં લેવાનો પ્રયત્ન કરીશું.

અમારી મુસાફરી "બ્રહ્માંડનો શ્વાસ", "બ્રહ્માંડની ઊંડાઈઓ" અને "બ્રહ્માંડની શક્તિ", બ્રહ્માંડની રચના અને કાર્યપ્રણાલીના પ્રિઝમ દ્વારા, અમે આ તમામ મુદ્દાઓને ખૂબ ઊંડાણપૂર્વક ધ્યાનમાં લીધા. અમે મૂળભૂત કણો - ઇથરિયલ વમળના ગંઠાવાથી ગેલેક્સીઓ અને તેમના ક્લસ્ટરોના ઉદભવથી ફોટોન રચનાના સમગ્ર માર્ગને શોધી કાઢ્યો છે. હું આશા રાખવાની હિંમત કરું છું કે આપણી પાસે વિશ્વનું એકદમ તાર્કિક અને વ્યવસ્થિત રીતે સંગઠિત ચિત્ર છે. તેથી, ફોટોનની રચના વિશેની ધારણા એ આપણા બ્રહ્માંડ વિશેના જ્ઞાનની સિસ્ટમમાં એક તાર્કિક પગલું બની ગયું.

ફોટોન માળખું

ફોટોન આપણી સમક્ષ કણ કે તરંગના રૂપમાં નહીં, પરંતુ વિસ્તરતી શરૂઆત અને ઘટાદાર અંત સાથે ફરતા શંકુ આકારના ઝરણા તરીકે દેખાયો..

ફોટોનની વસંત ડિઝાઇન આપણને કુદરતી ઘટનાઓ અને પ્રાયોગિક પરિણામોનો અભ્યાસ કરતી વખતે ઉદ્ભવતા લગભગ તમામ પ્રશ્નોના જવાબો આપવા દે છે.

અમે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે કે ફોટોન વિવિધ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના વાહક છે. તે જ સમયે, વિજ્ઞાન વિવિધ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનને જાણતું હોવા છતાં: ગામા રેડિયેશન, એક્સ-રે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ, માઇક્રોવેવ રેડિયેશન અને રેડિયો રેડિયેશન, વાહક ફોટોન કે જે આ પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે તેમના પોતાના નથી. જાતો એટલે કે, કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોના મતે, કોઈપણ પ્રકારના રેડિયેશન ચોક્કસ સાર્વત્રિક પ્રકારના ફોટોન દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે, જે ગામા કિરણોત્સર્ગની પ્રક્રિયાઓ અને રેડિયો ઉત્સર્જનની પ્રક્રિયાઓમાં અને અન્ય કોઈપણ પ્રકારના રેડિયેશનમાં સમાન રીતે સફળતાપૂર્વક પોતાને પ્રગટ કરે છે.

હું આ સ્થિતિ સાથે સહમત થઈ શકતો નથી, કારણ કે કુદરતી ઘટના સૂચવે છે કે તમામ જાણીતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન માત્ર પરિમાણો (તરંગલંબાઇ, આવર્તન, ઊર્જા ક્ષમતાઓ) માં જ નહીં, પણ તેમના ગુણધર્મોમાં પણ એકબીજાથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગામા કિરણોત્સર્ગ કોઈપણ અવરોધોમાં સરળતાથી પ્રવેશ કરે છે, અને દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગ આ અવરોધો દ્વારા સરળતાથી બંધ થઈ જાય છે.

પરિણામે, એક કિસ્સામાં, ફોટોન અવરોધો દ્વારા કિરણોત્સર્ગને સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે, અને બીજામાં, સમાન ફોટોનપહેલેથી જ કંઈપણ દૂર કરવા માટે શક્તિહીન છે. આ હકીકત આપણને આશ્ચર્યમાં મૂકે છે કે શું ફોટોન ખરેખર આટલા સાર્વત્રિક છે અથવા શું તેમની પોતાની જાતો છે, બ્રહ્માંડમાં વિવિધ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ગુણધર્મો સાથે સુસંગત છે.

મને લાગે છેસાચું, દરેક પ્રકારના રેડિયેશન નક્કી કરો તેની પોતાની વિવિધતાફોટોન કમનસીબે, આધુનિક વિજ્ઞાનમાં આ પ્રકારનું ગ્રેડેશન હજી અસ્તિત્વમાં નથી. પરંતુ આ માત્ર સરળ નથી, પણ ઠીક કરવા માટે અત્યંત જરૂરી પણ છે. અને આ એકદમ સમજી શકાય તેવું છે, કારણ કે રેડિયેશન અને તેના પરિમાણો બદલાય છે, અને આધુનિક અર્થઘટનમાં ફોટોન માત્ર એક સામાન્ય ખ્યાલ - "ફોટન" દ્વારા રજૂ થાય છે. તેમ છતાં, તે સ્વીકારવું આવશ્યક છે કે સંદર્ભ સાહિત્યમાં રેડિયેશનના પરિમાણોમાં ફેરફાર સાથે, ફોટોનનાં પરિમાણો પણ બદલાય છે.

પરિસ્થિતિ "કાર" ના સામાન્ય ખ્યાલને તેના તમામ બ્રાન્ડ્સ પર લાગુ કરવા સમાન છે. પરંતુ આ બ્રાન્ડ્સ અલગ છે. અમે લાડા, મર્સિડીઝ, વોલ્વો અથવા ટોયોટા ખરીદી શકીએ છીએ. તે બધા "કાર" ના ખ્યાલને બંધબેસે છે, પરંતુ તે બધા દેખાવ, તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ અને કિંમતમાં અલગ છે.

તેથી, તે તાર્કિક હશે જો, ગામા કિરણોત્સર્ગના વાહક તરીકે, અમે ગામા રેડિયેશનના ફોટોન, એક્સ-રે રેડિયેશન - એક્સ-રે રેડિયેશનના ફોટોન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ રેડિયેશન - અલ્ટ્રાવાયોલેટ રેડિયેશનના ફોટોન વગેરેની દરખાસ્ત કરીએ છીએ. આ તમામ પ્રકારના ફોટોન વારાઓની લંબાઈ (તરંગલંબાઈ), પરિભ્રમણની ગતિ (કંપનની આવર્તન) અને તેઓ વહન કરે છે તે ઊર્જામાં એકબીજાથી અલગ હશે.

ગામા-રે અને એક્સ-રે ફોટોન એ આ નાના જથ્થામાં ન્યૂનતમ પરિમાણો અને કેન્દ્રિત ઊર્જા સાથે સંકુચિત વસંત છે. તેથી, તેઓ કણોના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરે છે અને પરમાણુઓ અને પદાર્થના અણુઓ વચ્ચે ફરતા અવરોધોને સરળતાથી દૂર કરે છે.

અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના ફોટોન, દૃશ્યમાન પ્રકાશ અને ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગના ફોટોન એ જ સ્પ્રિંગ છે, ફક્ત ખેંચાયેલા છે. આ ફોટોનમાં ઊર્જા સમાન રહી, પરંતુ તે ફોટોનના વધુ વિસ્તરેલ શરીર પર વિતરિત કરવામાં આવી. ફોટોનની લંબાઈ વધારવાથી તે તરંગના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરી શકે છે. જો કે, ફોટોનના વ્યાસમાં વધારો તેને પદાર્થના પરમાણુઓ વચ્ચે પ્રવેશવાની મંજૂરી આપતું નથી.

માઇક્રોવેવ અને રેડિયો ફોટોનનું માળખું વધુ ખેંચાયેલું છે. રેડિયો તરંગોની લંબાઈ હજારો કિલોમીટર સુધી પહોંચી શકે છે, પરંતુ તેમની પાસે સૌથી નાની ઉર્જા છે. તેઓ સરળતાથી અવરોધોમાં પ્રવેશ કરે છે, જાણે કે અવરોધના પદાર્થમાં સ્ક્રૂ કરી રહ્યા હોય, પદાર્થના પરમાણુઓ અને અણુઓને બાયપાસ કરીને.

બ્રહ્માંડમાં, તમામ પ્રકારના ફોટોન ધીમે ધીમે ગામા રેડિયેશન ફોટોનમાંથી રૂપાંતરિત થાય છે. ગામા રે ફોટોન પ્રાથમિક છે. જ્યારે અવકાશમાં આગળ વધે છે, ત્યારે તેમના પરિભ્રમણની ઝડપ ઘટે છે અને તેઓ ક્રમિક રીતે એક્સ-રે રેડિયેશનના ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને તે બદલામાં, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના ફોટોનમાં, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશના ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, વગેરે.

તેથી, ગામા રે ફોટોન એક્સ-રે ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ ફોટોનની લાંબી તરંગલંબાઇ અને સ્પિન રેટ ઓછો હશે. પછી, એક્સ-રે ફોટોન અલ્ટ્રાવાયોલેટ ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત થાય છે, વગેરે.

ગતિશીલતામાં આ પરિવર્તનનું સૌથી આકર્ષક ઉદાહરણ પરમાણુ વિસ્ફોટ દરમિયાન જોઈ શકાય છે.

પરમાણુ વિસ્ફોટ અને તેની નુકસાનકારક અસરના ક્ષેત્રો

પરમાણુ વિસ્ફોટ દરમિયાન, થોડીક સેકન્ડોમાં, ગામા-રે ફોટોનનો પ્રવાહ લગભગ 3 કિમીના અંતરે પર્યાવરણમાં પ્રવેશ કરે છે. આગળ, ગામા કિરણોત્સર્ગ બંધ થાય છે, પરંતુ એક્સ-રે રેડિયેશન મળી આવે છે. હું માનું છું કે આ કિસ્સામાં, ગામા કિરણોત્સર્ગના ફોટોન એક્સ-રે રેડિયેશનના ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને તે ક્રમિક રીતે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન અને ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનના ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. તદનુસાર ફોટોનનો પ્રવાહ પરમાણુ વિસ્ફોટના નુકસાનકારક પરિબળોની ઘટનાનું કારણ બને છે - પેનિટ્રેટિંગ રેડિયેશન, પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગ અને આગ.

"બ્રહ્માંડની ઊંડાઈ" માં અમે ફોટોનની રચના અને તેમની રચના અને કાર્યની પ્રક્રિયાઓની વિગતવાર તપાસ કરી. તે અમને સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે ફોટોન એકબીજા સાથે જોડાયેલા વિવિધ વ્યાસના રિંગ-આકારના ઊર્જા અપૂર્ણાંકો ધરાવે છે.

ફોટોન માળખું

અપૂર્ણાંક મૂળભૂત કણોમાંથી રચાય છે - સૌથી નાનો ઇથરીયલ વમળ ગંઠાવાનું, જે ઇથરીયલ ગાઢ છે awn આ ઈથરિક ઘનતા સંપૂર્ણપણે ભૌતિક છે, જેમ ઈથર અને આપણી આસપાસનું સમગ્ર વિશ્વ ભૌતિક છે. ઇથરિક ઘનતા એથેરિયલ વમળના ગંઠાવાનું સામૂહિક સૂચકાંકો નક્કી કરે છે. ઝુંડનો સમૂહ અપૂર્ણાંકનો સમૂહ બનાવે છે, અને તેઓ ફોટોનનો સમૂહ બનાવે છે. અને તે ગતિમાં છે કે આરામમાં છે તેનાથી કોઈ ફરક પડતો નથી. તેથી ફોટોન સંપૂર્ણપણે છે સામગ્રીઅને તેની પોતાની સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત છે સમૂહ આરામ અને ગતિમાં બંને.

અમે પ્રયોગો દરમિયાન ફોટોનની રચના અને તેની રચના વિશેના અમારા વિચારની સીધી પુષ્ટિ મેળવી ચૂક્યા છીએ. હું આશા રાખું છું કે નજીકના ભવિષ્યમાં અમે પ્રાપ્ત કરેલા તમામ પરિણામો પ્રકાશિત કરીશું. તદુપરાંત, સમાન પરિણામો વિદેશી પ્રયોગશાળાઓમાં પ્રાપ્ત થયા હતા. તેથી, એવું માનવાનું કારણ છે કે આપણે સાચા માર્ગ પર છીએ.

તેથી, અમે ફોટોન વિશેના ઘણા પ્રશ્નોના જવાબ આપ્યા છે.

ફોટોન, અમારી સમજમાં, કણ અથવા તરંગ નથી, પરંતુ એક ઝરણું છે, જે વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં કણોના કદમાં સંકુચિત થઈ શકે છે, અથવા તરંગના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરીને ખેંચાઈ પણ શકે છે.

રેડિયેશનના પ્રકાર પર આધાર રાખીને ફોટોનની પોતાની જાતો હોય છે અને તે ગામા રેડિયેશન ફોટોન, એક્સ-રે ફોટોન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ અને માઇક્રોવેવ ફોટોન તેમજ રેડિયો ફોટોન હોઈ શકે છે.

ફોટોન ભૌતિક છે અને તેનું દળ છે. તે બ્રહ્માંડનો સૌથી નાનો કણ નથી, પરંતુ તેમાં ઇથરિક વમળના ગંઠાવા અને ઊર્જા અપૂર્ણાંકનો સમાવેશ થાય છે.

હું સમજું છું કે આ ફોટોનનું કંઈક અંશે અનપેક્ષિત અને અસામાન્ય અર્થઘટન છે. જો કે, હું વિશ્વના સામાન્ય વિકાસની પ્રક્રિયાઓ સાથે જોડાણ વિના ઘણા વર્ષો પહેલા અપનાવવામાં આવેલા સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત નિયમો અને ધારણાઓથી આગળ વધતો નથી. અને તર્કથી, જે વિશ્વના બંધારણના નિયમોમાંથી આવે છે, જે સત્ય તરફ દોરી જતા દરવાજાની ચાવી છે.

તે જ સમયે, 2013 માં, ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પારિતોષિકો પીટર હિગ્સ અને ફ્રાન્કોઇસ એન્ગલરને એનાયત કરવામાં આવ્યા હતા, જેમણે 1964 માં સ્વતંત્ર રીતે પ્રકૃતિમાં અન્ય કણ - એક તટસ્થ બોઝોનનું અસ્તિત્વ સૂચવ્યું હતું, જે નોબેલ વિજેતા એલ. લેડરમેનને "ભગવાનનો કણ" કહેવામાં આવતું હતું, એટલે કે, તે મૂળભૂત સિદ્ધાંત, તે પ્રથમ ઈંટ કે જેમાંથી આપણું આખું આજુબાજુનું વિશ્વ બનાવવામાં આવ્યું હતું. 2012 માં, પ્રોટોન બીમને વધુ ઝડપે અથડાવવાના પ્રયોગો હાથ ધરતી વખતે, ફરીથી બે સ્વતંત્ર વૈજ્ઞાનિક સમુદાયોએ લગભગ એક સાથે એક એવા કણની શોધની જાહેરાત કરી કે જેના પરિમાણો એકબીજા સાથે સુસંગત હતા અને પી. હિગ્સ અને એફ દ્વારા અનુમાનિત મૂલ્યોને અનુરૂપ હતા. એન્ગ્લર.

આવો કણ પ્રયોગો દરમિયાન નોંધાયેલ તટસ્થ બોઝોન હતો, જેનું જીવનકાળ 1.56 x 10 -22 સેકન્ડથી વધુ ન હતું, અને જેનું દળ પ્રોટોનના દળ કરતાં 100 ગણા વધુ હતું. આ કણને આ વિશ્વમાં અસ્તિત્વમાં છે તે દરેક સામગ્રી - એક અણુથી લઈને તારાવિશ્વોના ક્લસ્ટર સુધી સમૂહ પ્રદાન કરવાની ક્ષમતા સાથે શ્રેય આપવામાં આવ્યો હતો. વધુમાં, એવું માનવામાં આવતું હતું કે આ કણ ચોક્કસ કાલ્પનિક ક્ષેત્રની હાજરીનો સીધો પુરાવો છે, જેમાંથી પસાર થતા તમામ કણો વજન મેળવે છે. આ એક જાદુઈ શોધ છે.

જો કે, આ શોધમાંથી સામાન્ય ઉત્સાહ લાંબો સમય ટકી શક્યો નહીં. કારણ કે એવા પ્રશ્નો ઉભા થયા જે મદદ ન કરી શકે પરંતુ ઉદભવે. ખરેખર, જો હિગ્સ બોઝોન ખરેખર "ઈશ્વરનો કણ" છે, તો તેનું "જીવન" આટલું ક્ષણિક કેમ છે? ભગવાનની સમજ હંમેશા અનંતકાળ સાથે સંકળાયેલી છે. પરંતુ જો ભગવાન શાશ્વત છે, તો તેનો કોઈપણ કણ પણ શાશ્વત હોવો જોઈએ. તે તાર્કિક અને સમજી શકાય તેવું હશે. પરંતુ દશાંશ બિંદુ પછી બાવીસ શૂન્ય સાથે સેકન્ડના અપૂર્ણાંક સુધી ટકી રહેલ બોસોનનું "જીવન" ખરેખર અનંતકાળ સાથે બંધબેસતું નથી. તેને એક ક્ષણ પણ કહેવું મુશ્કેલ છે.

તદુપરાંત, જો આપણે "ઈશ્વરના કણ" વિશે વાત કરવી હોય, તો તે સ્પષ્ટપણે સમજવું જરૂરી છે કે તે આપણી આસપાસની દરેક વસ્તુમાં સ્થિત હોવું જોઈએ અને એક સ્વતંત્ર, લાંબા સમય સુધી જીવતા અને ન્યૂનતમ શક્ય વિશાળ અસ્તિત્વનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે તમામ વસ્તુઓ બનાવે છે. આપણા વિશ્વના જાણીતા કણો.

આ દૈવી કણોમાંથી, આપણું વિશ્વ ધીમે ધીમે પગલું દ્વારા બાંધવું પડશે. કણોમાં તેમનો સમાવેશ થવો જોઈએ, અણુઓમાં કણો હોવા જોઈએ, અને તેથી વધુ તારાઓ, તારાવિશ્વો અને બ્રહ્માંડ. બધા જાણીતા અને અજાણ્યા ક્ષેત્રો પણ આ જાદુઈ કણ સાથે સંકળાયેલા હોવા જોઈએ અને માત્ર સમૂહ જ નહીં, પરંતુ અન્ય કોઈપણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પણ પ્રસારિત કરે છે. મને લાગે છે કે આ તાર્કિક છે અને સામાન્ય સમજનો વિરોધ કરતું નથી. કારણ કે, આપણે આ કણને દૈવી સિદ્ધાંત સાથે જોડીએ છીએ, તેથી આપણી અપેક્ષાઓ માટે આપણી પાસે પૂરતો પ્રતિસાદ હોવો જોઈએ.

જો કે, આપણે પહેલેથી જ જોયું છે કે હિગ્સ બોસોનનું દળ પ્રોટોનના દળ કરતાં પણ નોંધપાત્ર રીતે વધી ગયું છે. પરંતુ તમે કઈ રીતે મોટી વસ્તુમાંથી નાનું કંઈક બનાવી શકો છો? હાથીને ઉંદરના છિદ્રમાં કેવી રીતે બેસાડવો ?! કોઈ રસ્તો નથી.

આ આખો વિષય, પ્રમાણિકપણે, બહુ પારદર્શક અને ન્યાયી નથી. તેમ છતાં, કદાચ મારી યોગ્યતાના અભાવને કારણે હું કંઈક સમજી શકતો નથી, તેમ છતાં, હિગ્સ બોસોન, મારી ઊંડી માન્યતામાં, ખરેખર "ઈશ્વરના કણ" સાથે બંધબેસતું નથી.

બીજી વસ્તુ ફોટોન છે. આ અદ્ભુત કણએ પૃથ્વી પરના માનવ જીવનને સંપૂર્ણપણે બદલી નાખ્યું છે.

વિવિધ કિરણોત્સર્ગના ફોટોન માટે આભાર, આપણે આપણી આસપાસની દુનિયાને જોઈએ છીએ, સૂર્યપ્રકાશ અને હૂંફનો આનંદ માણીએ છીએ, આપણે સંગીત સાંભળીએ છીએ અને ટેલિવિઝનના સમાચારો જોઈએ છીએ, નિદાન અને સારવાર કરીએ છીએ, ધાતુઓ તપાસીએ છીએ અને ખામી કરીએ છીએ, અવકાશમાં જોઈએ છીએ અને દ્રવ્યની ઊંડાઈમાં પ્રવેશીએ છીએ, સાથે વાતચીત કરીએ છીએ. ટેલિફોન દ્વારા એકબીજાના અંતરે ... ફોટોન વિના જીવન અકલ્પ્ય હશે. તેઓ ફક્ત આપણા જીવનનો એક ભાગ નથી. તેઓ આપણું જીવન છે.

ફોટોન, હકીકતમાં, માણસ અને તેની આસપાસના વિશ્વ વચ્ચેના સંચારનું મુખ્ય સાધન છે.ફક્ત તેઓ જ આપણને આપણી આસપાસની દુનિયામાં ડૂબકી મારવા દે છે અને, દૃષ્ટિ, ગંધ, સ્પર્શ અને સ્વાદની મદદથી, તેને સમજે છે અને તેની સુંદરતા અને વિવિધતાની પ્રશંસા કરે છે. આ બધું તેમના માટે આભાર છે - ફોટોન.

અને આગળ. આ કદાચ મુખ્ય વસ્તુ છે. માત્ર ફોટોન જ પ્રકાશ વહન કરે છે! અને તમામ ધાર્મિક સિદ્ધાંતો અનુસાર, ભગવાને આ પ્રકાશને જન્મ આપ્યો. તદુપરાંત, ભગવાન પ્રકાશ છે!

સારું, કોઈ કેવી રીતે લાલચમાંથી પસાર થઈ શકે અને ફોટોનનું નામ ન લઈ શકે? એક વાસ્તવિક "ભગવાનનો કણ"!ફોટોન અને માત્ર ફોટોન જ આ સર્વોચ્ચ શીર્ષકનો દાવો કરી શકે છે! ફોટોન પ્રકાશ છે! ફોટોન ગરમી છે! ફોટોન એ વિશ્વના તમામ રંગોનો હુલ્લડ છે! ફોટોન એ સુગંધિત ગંધ અને સૂક્ષ્મ સ્વાદ છે! ફોટોન વિના જીવન નથી! અને જો તે થાય, તો આવા જીવનની કોને જરૂર છે? પ્રકાશ અને ગરમી વિના, સ્વાદ અને ગંધ વિના. કોઈ નહિ.

તેથી, જો આપણે વાત કરીએ ભગવાનનો કણ, તો પછી આપણે ફક્ત તેના વિશે વાત કરવાની જરૂર છે ફોટોન- ઉચ્ચ શક્તિઓ દ્વારા અમને આપવામાં આવેલી આ અદ્ભુત ભેટ વિશે. પરંતુ તેમ છતાં, માત્ર રૂપકાત્મક રીતે. કારણ કે ભગવાન પાસે કણો હોઈ શકે નહીં. ભગવાન એક અને સંપૂર્ણ છે અને તેને કોઈપણ કણોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી.

તેના આધુનિક અર્થઘટનમાં, ક્વોન્ટમ પૂર્વધારણા જણાવે છે કે ઊર્જા ઇઅણુ અથવા પરમાણુના સ્પંદનો સમાન હોઈ શકે છે hν, 2 hν, 3 hν, વગેરે., પરંતુ બે સળંગ પૂર્ણાંકો વચ્ચેના અંતરાલમાં ઊર્જા સાથે કોઈ ઓસિલેશન નથી કે જે નાં ગુણાકાર છે. આનો અર્થ એ છે કે ઊર્જા સતત નથી, જેમ કે સદીઓથી માનવામાં આવતું હતું, પરંતુ પરિમાણિત , એટલે કે માત્ર કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત સ્વતંત્ર ભાગોમાં જ અસ્તિત્વમાં છે. સૌથી નાનો ભાગ કહેવામાં આવે છે ઊર્જા જથ્થો . ક્વોન્ટમ પૂર્વધારણાને એક નિવેદન તરીકે પણ ઘડી શકાય છે કે અણુ-પરમાણુ સ્તરે, સ્પંદનો કોઈપણ કંપનવિસ્તાર સાથે થતા નથી. સ્વીકાર્ય કંપનવિસ્તાર મૂલ્યો ઓસિલેશન આવર્તન સાથે સંબંધિત છે ν .

1905 માં, આઈન્સ્ટાઈને એક બોલ્ડ વિચાર આગળ મૂક્યો જેણે ક્વોન્ટમ પૂર્વધારણાને સામાન્ય બનાવ્યું અને તેને પ્રકાશના નવા સિદ્ધાંત (ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસરનો ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંત) માટે આધાર તરીકે મૂક્યો. આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંત મુજબ , આવર્તન સાથે પ્રકાશν માત્ર ઉત્સર્જિત, જેમ કે પ્લાન્ક ધારે છે, પણ અલગ ભાગો (ક્વોન્ટા) માં પદાર્થ દ્વારા ફેલાય છે અને શોષાય છે, જેની ઊર્જા. આમ, પ્રકાશના પ્રસારને સતત તરંગ પ્રક્રિયા તરીકે નહીં, પરંતુ અવકાશમાં સ્થાનીકૃત થયેલ અલગ પ્રકાશ ક્વોન્ટાના પ્રવાહ તરીકે, શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપે આગળ વધવું જોઈએ. સાથે). ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનું પ્રમાણ કહેવાય છે ફોટોન .

જેમ આપણે પહેલેથી જ કહ્યું છે તેમ, તેના પર રેડિયેશનની ઘટનાના પ્રભાવ હેઠળ ધાતુની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ તરીકે પ્રકાશના વિચારને અનુરૂપ છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર મેટલમાંના ઇલેક્ટ્રોન પર કાર્ય કરે છે અને તેમાંથી કેટલાકને બહાર ફેંકી દે છે. પરંતુ આઈન્સ્ટાઈને એ હકીકત તરફ ધ્યાન દોર્યું કે તરંગ સિદ્ધાંત અને ફોટોન (ક્વોન્ટમ કોર્પસ્ક્યુલર) પ્રકાશના સિદ્ધાંત દ્વારા અનુમાનિત ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસરની વિગતો નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે.

તેથી, અમે તરંગ અને ફોટોન સિદ્ધાંતના આધારે ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જાને માપી શકીએ છીએ. કયો સિદ્ધાંત પ્રાધાન્યક્ષમ છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે, ચાલો ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરની કેટલીક વિગતો ધ્યાનમાં લઈએ.

ચાલો વેવ થિયરીથી શરૂઆત કરીએ અને ધારીએ પ્લેટ મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે. પ્રકાશ તરંગ નીચેના પરિમાણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: તીવ્રતા અને આવર્તન(અથવા તરંગલંબાઇ). વેવ થિયરી આગાહી કરે છે કે જ્યારે આ લાક્ષણિકતાઓ બદલાય છે, ત્યારે નીચેની ઘટનાઓ થાય છે:

· વધતી જતી પ્રકાશની તીવ્રતા સાથે, બહાર નીકળેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અને તેમની મહત્તમ ઉર્જા વધવી જોઈએ, કારણ કે ઉચ્ચ પ્રકાશની તીવ્રતાનો અર્થ થાય છે વિદ્યુત ક્ષેત્રનું વધુ કંપનવિસ્તાર, અને મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર વધુ ઉર્જા સાથે ઇલેક્ટ્રોનને બહાર કાઢે છે;

બહાર ફેંકાયેલા ઇલેક્ટ્રોન; ગતિ ઊર્જા માત્ર ઘટના પ્રકાશની તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે.

ફોટોન (કોર્પસ્ક્યુલર) સિદ્ધાંત કંઈક સંપૂર્ણપણે અલગ આગાહી કરે છે. સૌ પ્રથમ, અમે નોંધીએ છીએ કે મોનોક્રોમેટિક બીમમાં તમામ ફોટોન સમાન ઉર્જા ધરાવે છે. hν). પ્રકાશ બીમની તીવ્રતામાં વધારો એટલે બીમમાં ફોટોનની સંખ્યામાં વધારો, પરંતુ જો આવર્તન યથાવત રહે તો તેની ઊર્જાને અસર કરતું નથી. આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંત મુજબ, જ્યારે એક ફોટોન તેની સાથે અથડાય છે ત્યારે ઈલેક્ટ્રોન ધાતુની સપાટી પરથી પટકાય છે. આ કિસ્સામાં, ફોટોનની બધી ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, અને ફોટોનનું અસ્તિત્વ બંધ થઈ જાય છે. કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષક દળો દ્વારા ધાતુમાં રાખવામાં આવે છે; એ(જેને વર્ક ફંક્શન કહેવામાં આવે છે અને, મોટાભાગની ધાતુઓ માટે, ઘણા ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટના ક્રમ પર છે). જો ઘટના પ્રકાશની આવર્તન ν નાની હોય, તો ધાતુની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડવા માટે ફોટોનની ઊર્જા અને ઊર્જા પૂરતી નથી. જો , તો પછી ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની સપાટી પરથી ઉડી જાય છે, અને આવી પ્રક્રિયામાં ઊર્જાસાચવેલ છે, એટલે કે ફોટોન ઊર્જા ( hν) એ ઉત્સર્જિત ઈલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા વત્તા ધાતુમાંથી ઈલેક્ટ્રોનને પછાડવાનું કાર્ય સમાન છે:

સમીકરણ (2.3.1) કહેવાય છે બાહ્ય ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસર માટે આઈન્સ્ટાઈનનું સમીકરણ.

આ વિચારણાઓના આધારે, પ્રકાશનો ફોટોનિક (કોર્પસ્ક્યુલર) સિદ્ધાંત નીચેની આગાહી કરે છે.

1. પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો થવાનો અર્થ થાય છે ઘટના ફોટોનની સંખ્યામાં વધારો, જે ધાતુની સપાટીથી વધુ ઈલેક્ટ્રોનને બહાર કાઢે છે. પરંતુ ફોટોન ઊર્જા સમાન હોવાથી, ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા બદલાશે નહીં ( પુષ્ટિ કરીઆઈ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર કાયદો).

2. જેમ જેમ ઘટના પ્રકાશની આવર્તન વધે છે તેમ, ઈલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્ર (2.3.1) અનુસાર રેખીય રીતે વધે છે. ( પુષ્ટિકરણ II ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર કાયદો). આ અવલંબનનો ગ્રાફ ફિગમાં પ્રસ્તુત છે. 2.3.

,

ચોખા. 2.3

3. જો આવર્તન ν નિર્ણાયક આવર્તન કરતા ઓછી હોય, તો ઇલેક્ટ્રોન સપાટી પરથી પછાડવામાં આવતા નથી (III કાયદો).

તેથી, આપણે જોઈએ છીએ કે કોર્પસ્ક્યુલર (ફોટોન) સિદ્ધાંતની આગાહીઓ તરંગ સિદ્ધાંતની આગાહીઓથી ખૂબ જ અલગ છે, પરંતુ ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરના ત્રણ પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત નિયમો સાથે ખૂબ જ સારી રીતે મેળ ખાય છે.

1913-1914માં મિલિકનના પ્રયોગો દ્વારા આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણની પુષ્ટિ થઈ હતી. સ્ટોલેટોવના પ્રયોગમાંથી મુખ્ય તફાવત એ છે કે ધાતુની સપાટીને વેક્યૂમમાં સાફ કરવામાં આવી હતી. આવર્તન પર મહત્તમ ગતિ ઊર્જાની અવલંબનનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો અને પ્લાન્કની સ્થિરતા નક્કી કરવામાં આવી હતી h.

1926 માં, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પી.આઈ. લુકિર્સ્કી અને એસ.એસ. પ્રિલેઝેવે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે વેક્યૂમ ગોળાકાર કેપેસિટરની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. એનોડ એ કાચના ગોળાકાર સિલિન્ડરની સિલ્વર-પ્લેટેડ દિવાલો હતી, અને કેથોડ એક બોલ હતો ( આર≈ 1.5 સેમી) અભ્યાસ હેઠળની ધાતુમાંથી, ગોળાની મધ્યમાં મૂકવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સના આ આકારને કારણે વર્તમાન-વોલ્ટેજની લાક્ષણિકતાની ઢાળમાં વધારો કરવાનું શક્ય બન્યું અને ત્યાંથી રિટાર્ડેશન વોલ્ટેજ (અને પરિણામે, h). પ્લાન્કના સ્થિરાંકનું મૂલ્ય h, આ પ્રયોગોમાંથી મેળવેલ, અન્ય પદ્ધતિઓ (બ્લેક બોડી રેડિયેશન અને સતત એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રમની ટૂંકી-તરંગલંબાઇની ધારથી) દ્વારા મળેલા મૂલ્યો સાથે સુસંગત છે. આ બધું આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણની શુદ્ધતાનો પુરાવો છે, અને તે જ સમયે ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરનો તેમનો ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંત.

થર્મલ રેડિયેશનને સમજાવવા માટે, પ્લાન્કે પ્રસ્તાવ મૂક્યો કે પ્રકાશ ક્વોન્ટા દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે. આઈન્સ્ટાઈને ફોટોઈલેક્ટ્રીક ઈફેક્ટ સમજાવતી વખતે સૂચવ્યું કે પ્રકાશ ક્વોન્ટા દ્વારા શોષાય છે. આઈન્સ્ટાઈને એવું પણ સૂચવ્યું હતું કે પ્રકાશ ક્વોન્ટા દ્વારા ફેલાય છે, એટલે કે. ભાગોમાં. પ્રકાશ ઊર્જાનું પ્રમાણ કહેવાય છે ફોટોન . તે. ફરીથી આપણે કોર્પસ્કલ (કણ) ના ખ્યાલ પર આવ્યા.

આઈન્સ્ટાઈનની પૂર્વધારણાની સૌથી સીધી પુષ્ટિ બોથેના પ્રયોગ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવી હતી, જેમાં સંયોગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો (ફિગ. 2.4).

ચોખા. 2.4

પાતળા મેટલ વરખ એફબે ગેસ-ડિસ્ચાર્જ કાઉન્ટર વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે SCH. વરખને એક્સ-રેના નબળા બીમ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો હતો, જેના પ્રભાવ હેઠળ તે પોતે એક્સ-રેનો સ્ત્રોત બની ગયો હતો (આ ઘટનાને એક્સ-રે ફ્લોરોસેન્સ કહેવામાં આવે છે). પ્રાથમિક બીમની ઓછી તીવ્રતાને લીધે, ફોઇલ દ્વારા ઉત્સર્જિત ક્વોન્ટાની સંખ્યા ઓછી હતી. જ્યારે ક્વોન્ટા કાઉન્ટર પર અથડાયું, ત્યારે મિકેનિઝમ ટ્રિગર થઈ ગયું અને ફરતા કાગળની ટેપ પર નિશાન બનાવવામાં આવ્યું. જો ઉત્સર્જિત ઉર્જા બધી દિશામાં સમાનરૂપે વિતરિત કરવામાં આવી હોય, તો તરંગ ખ્યાલોમાંથી નીચે મુજબ, બંને કાઉન્ટર્સ એક સાથે કામ કરવા પડશે અને ટેપ પરના ગુણ એકબીજાની વિરુદ્ધ હશે. વાસ્તવમાં, માર્કસની સંપૂર્ણ રેન્ડમ ગોઠવણી હતી. આ ફક્ત એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે ઉત્સર્જનના વ્યક્તિગત કૃત્યોમાં પ્રકાશ કણો દેખાય છે, એક અથવા બીજી દિશામાં ઉડતા હોય છે. આમ, ખાસ પ્રકાશ કણો - ફોટોન -નું અસ્તિત્વ પ્રાયોગિક રીતે સાબિત થયું હતું.

ફોટોનમાં ઊર્જા હોય છે . દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે, તરંગલંબાઇ λ = 0.5 µm અને ઊર્જા ઇ= 2.2 eV, એક્સ-રે માટે λ = µm અને ઇ= 0.5 eV.

ફોટોન જડતા સમૂહ ધરાવે છે , જે સંબંધમાંથી શોધી શકાય છે:

ફોટોન પ્રકાશની ઝડપે પ્રવાસ કરે છે c= 3·10 8 m/s. ચાલો આ ગતિ મૂલ્યને સાપેક્ષ સમૂહ માટે અભિવ્યક્તિમાં બદલીએ:

.

ફોટોન એ એક કણ છે જેનો કોઈ બાકીનો સમૂહ નથી. તે પ્રકાશ c ની ઝડપે આગળ વધીને જ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે .

ચાલો ઊર્જા અને ફોટોન મોમેન્ટમ વચ્ચેનું જોડાણ શોધીએ.

અમે વેગ માટે સાપેક્ષ અભિવ્યક્તિ જાણીએ છીએ:

અને ઊર્જા માટે:

લોકો લાંબા સમયથી એ હકીકત માટે ટેવાયેલા છે કે કોઈપણ બાબતની લાક્ષણિકતાઓમાંની એક સમૂહ છે. તે ફક્ત ગ્રહો અને તારાઓ જેવા મોટા પદાર્થોમાં જ નહીં, પણ અદ્રશ્ય માઇક્રોવર્લ્ડ - પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાંથી તેમના એનાલોગમાં પણ સહજ છે. સાહેબે એક સમયે બોડીના લોકો વચ્ચેના સંબંધને તેજસ્વી રીતે સાબિત કર્યું હતું. તેમના સિદ્ધાંતના માળખામાં, અવકાશી મિકેનિક્સની ગણતરીઓ હજુ પણ સફળતાપૂર્વક કરવામાં આવે છે. ન્યૂટનના સિદ્ધાંતની રચનાના થોડા સમય પછી, તેના નોંધપાત્ર ફેરફારોની જરૂરિયાત ઊભી થઈ, કારણ કે કેટલીક ઘટનાઓ વર્ણવી ન શકાય તેવી રહી. A. આઈન્સ્ટાઈને તેમની "વિશેષ સિદ્ધાંત" ઘડીને આ સમસ્યાનું નિરાકરણ કર્યું. તે જ સમયે, પ્રખ્યાત સૂત્ર E=m*(c*c) દેખાયો, જે ઊર્જા, સમૂહ અને સૂત્રને કણો પર લાગુ કરવા વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે, તે ઝડપથી સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે ફોટોનનું દળ શૂન્ય છે. પ્રથમ નજરમાં, આ સામાન્ય સમજનો વિરોધાભાસ કરે છે, પરંતુ તે બરાબર છે. તેની હલનચલનની શૂન્ય ગતિએ ફોટોનનું દળ શૂન્ય છે. પરંતુ જ્યારે કણ 300 હજાર કિમી/સેકન્ડની ઝડપે આગળ વધે છે, ત્યારે તે તેનું સામાન્ય દળ મેળવે છે. જો કે, તાજેતરમાં એવું માનવામાં આવે છે કે ફોટોન માસ હજુ પણ શૂન્ય છે. અને ફોર્મ્યુલા H*v = m*(c*c) થી અનુસરતી કિંમત છે તો ખરેખર ફોટોન માસ શું છે? ખરેખર એક સૂત્ર છે. માત્ર તે વધુ જટિલ છે અને ગણતરી આપેલ કણના વેગના મૂલ્ય દ્વારા કરવામાં આવે છે.

ફોટોન માટે E ઊર્જા H*v ની બરાબર હોવાથી, સમૂહ સૂત્ર પરથી નક્કી કરી શકાય છે:

m = (H*v) / (c*c)

પરંતુ ફોટોન, હકીકતમાં, પ્રકાશ હોવાને કારણે, મૂળભૂત રીતે "s" (300 હજાર કિમી/સેકંડ) કરતાં ઓછી ઝડપે અસ્તિત્વમાં નથી, તો ઉપરોક્ત દળ માત્ર ગતિની સ્થિતિ માટે યોગ્ય છે.

દ્વારા આવેગ શોધી શકાય છે

p=(m*v) / sqrt (1- (v*v) / (c*c))

વેગની હાજરી ઊર્જા સૂચવે છે. ખરેખર, જો તમે ઉનાળાના દિવસે સૂર્યના કિરણો હેઠળ તમારો હાથ રાખો છો, તો તમે સ્પષ્ટપણે હૂંફ અનુભવશો. આ ઘટનાને ચોક્કસ દ્રવ્ય સાથેના કણ દ્વારા ઊર્જાના સ્થાનાંતરણ દ્વારા સમજાવી શકાય છે જે ઊંચી ઝડપે આગળ વધે છે. આ બરાબર છે જે પ્રકાશના સંબંધમાં જોવા મળે છે. તેથી જ ફોટોનનું દળ અને વેગ એટલો મહત્વપૂર્ણ છે, જો કે આ કિસ્સામાં પરિચિત ખ્યાલો સાથે કામ કરવું હંમેશા શક્ય નથી.

અસંખ્ય ઈન્ટરનેટ ફોરમ પ્રકાશની પ્રકૃતિ અને ગણતરીઓ કેવી રીતે કરવી તે વિશે ચર્ચાઓનું આયોજન કરે છે. દેખીતી રીતે, ફોટોનનું દળ શું છે તે પ્રશ્ન હજુ સુધી બંધ ગણી શકાય નહીં. નવા મોડલ અવલોકન કરેલ પ્રક્રિયાઓને સંપૂર્ણપણે અલગ રીતે સમજાવવાનું શક્ય બનાવે છે. આ હંમેશા વિજ્ઞાનમાં થાય છે: ઉદાહરણ તરીકે, પહેલા ન્યૂટનના સિદ્ધાંતને સંપૂર્ણ અને તાર્કિક માનવામાં આવતું હતું, પરંતુ તે ટૂંક સમયમાં સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે સંખ્યાબંધ સુધારાઓ જરૂરી છે. આ હોવા છતાં, કંઈપણ લોકોને જાણીતા ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરવાથી અટકાવતું નથી કે જે લોકો પહેલેથી જ સાધનોની મદદથી અંધારામાં જોવાનું શીખ્યા છે; સુપરમાર્કેટના દરવાજા મુલાકાતીઓ માટે આપમેળે ખુલે છે; ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સે અગાઉની અભૂતપૂર્વ ડિજિટલ ડેટા ટ્રાન્સમિશન ઝડપ પ્રાપ્ત કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે; અને વિશેષ ઉપકરણોએ સૂર્યપ્રકાશની ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાનું શક્ય બનાવ્યું.

શા માટે બાકીના ફોટોન પાસે કોઈ દળ નથી (અને બિલકુલ અસ્તિત્વમાં નથી)? આ માટે ઘણા ખુલાસા છે. પ્રથમ, આ નિષ્કર્ષ સૂત્રોમાંથી આવે છે. બીજું, કારણ કે પ્રકાશ દ્વિ પ્રકૃતિ ધરાવે છે (તે તરંગ અને કણોનો પ્રવાહ બંને છે), તો દેખીતી રીતે, સમૂહનો ખ્યાલ રેડિયેશન માટે સંપૂર્ણપણે અયોગ્ય છે. ત્રીજું તાર્કિક છે: ઝડપથી ફરતા વ્હીલની કલ્પના કરો. જો તમે તેના દ્વારા જુઓ, તો પછી પ્રવક્તાઓને બદલે તમે એક પ્રકારનું ધુમ્મસ, ધુમ્મસ જોઈ શકો છો. પરંતુ જલદી તમે પરિભ્રમણની ઝડપ ઘટાડવાનું શરૂ કરો છો, ધુમ્મસ ધીમે ધીમે અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને સંપૂર્ણ સ્ટોપ પછી માત્ર સ્પોક્સ જ રહે છે. આ ઉદાહરણમાં, ધુમ્મસ એ "ફોટન" નામનો કણ છે. તે માત્ર ગતિમાં જ અવલોકન કરી શકાય છે, અને સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત ઝડપે. જો ઝડપ 300 હજાર કિમી/સેકંડથી નીચે જાય, તો ફોટોન અદૃશ્ય થઈ જાય છે.