Τι είναι η Σύγχρονη Φυσική;
Η φυσικηΜοντέρνο προσδιορίζει τις νέες αντιλήψεις της Φυσικής που αναπτύχθηκαν κατά τις πρώτες τρεις δεκαετίες του 20ού αιώνα, οι οποίες προέκυψαν από τις θεωρητικές προτάσεις των φυσικών Albert Einstein και Μέγιστο Planck. Μετά την εμφάνιση του τΘεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και του κβαντισμόςηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, αυτό το νέο πεδίο μελέτης εμφανίστηκε, επεκτείνοντας τους περιορισμένους ορίζοντες της Κλασικής Φυσικής.
Πιο περιεκτικό από το Η φυσικηκλασσικός, ο Σύγχρονη φυσική είναι σε θέση να εξηγήσει φαινόμενα Ζυγός πολύ μικρό (ατομικός και υποατομικός) και πολύ υψηλές ταχύτητες, πολύ κοντά στο ταχύτητα του φωτός. οι φυσικοί του αιώνα ΧΧ συνειδητοποίησε ότι η τρέχουσα γνώση δεν ήταν αρκετή για να εξηγήσει φαινόμενα όπως φωτοηλεκτρικό φαινόμενο Ή το ακτινοβολία μαύρου σώματος. Έτσι, άρχισαν να διατυπώνονται διάφορες υποθέσεις σχετικά με το φύσηδίνειφως και του ύλη και για την αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Σημαντικές ανακαλύψεις της Σύγχρονης Φυσικής
Αρκετά πειράματα σημείωσαν την ιστορία και την ανάπτυξη της Σύγχρονης Φυσικής. Μεταξύ αυτών, μπορούμε να αναφέρουμε αυτούς που μας έχουν δώσει μια βαθύτερη κατανόηση της δομής της ύλης και των ατόμων και επίσης της φύσης του φωτός. δείτε μερικά παραδείγματα αυτών των σημαντικών ανακαλύψεων που σηματοδότησαν την αρχή της Σύγχρονης Φυσικής:
Το 1895, Ο Wilhem Rontgen ανακάλυψε η ύπαρξη ακτίνων Χ, ένας αόρατος τύπος εξαιρετικά διεισδυτικής ακτινοβολίας.
Το 1896, Αντόινμπεκερέλ ανακάλυψε την ύπαρξη του ραδιοενέργεια.
Λίγα χρόνια αργότερα, το 1900, ο Γερμανός φυσικός ΜέγιστηΠλάνκ πρότεινε ότι η ενέργεια που μεταφέρεται από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είχε τιμές ποσοτικοποιήθηκε, πολλαπλασιάζεται ολόκληρος ελάχιστης και σταθερής ποσότητας.
Το 1905, μέσω της θεωρίας της σχετικότητας, ΑλβερτοςΑϊνστάιν έδειξε ότι τα πλαίσια που κινούνται με ταχύτητες πολύψηλός,Επόμενο à ταχύτητα διάδοση δίνειφως, βιώστε το πέρασμα του χρόνου και τη μέτρηση των αποστάσεων με διαφορετικούς τρόπους.
Το 1913, ΝίελΜπόρ πρότεινε ότι τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων που είναι διασκορπισμένα γύρω από τους ατομικούς πυρήνες είναι ποσοτικοποιημένος, Δηλαδή, η ενέργειά του δίνεται από ένα ακέραιο πολλαπλάσιο μιας ελάχιστης τιμής.
Το 1924, το δυαδικότητακύμα-σωματίδιο, ιδρύθηκε από τον φυσικό ΛούιςDe'Broglie, έδειξε ότι οποιοδήποτε σώμα μπορεί να συμπεριφέρεται σαν κύμα.
Το 1926, το ΜηχανικήΠοσοστό, αποτέλεσμα της εργασίας των φυσικών ως ΒέρνερΧάισενμπεργκ και Ερβιν Σρέντιγκερ.
Με άλλα λόγια, το Η φυσικηΜοντέρνο κατάφερε να εξερευνήσει τη φύση του κόσμοςμικροσκοπικός και τα μεγάλα ταχύτητεςσχετικιστικός, παρέχοντας πολύτιμες εξηγήσεις για πολλά φυσικά φαινόμενα που, μέχρι τότε, παρεξηγήθηκαν.
Ορόσημα της Σύγχρονης Φυσικής
→ Ατομική θεωρία
Ο θεωρίαατομικός προήλθε από Έλληνες στοχαστές ως αναπληρωματικοί ένωρκοισεΜίλητος και οι ατομιστές Δημόκριτος και Leucipus. Για αυτούς τους στοχαστές, η ύλη αποτελούσε μικρότερα, άφθαρτα και αδιαίρετα σωματίδια, τα οποία ονομάστηκαν άτομα.
Η ατομική θεωρία απέκτησε δύναμη χάρη στα διαφορετικά ατομικά μοντέλα που προτάθηκαν σε όλες τις φυσικές μελέτες. Δείτε παρακάτω μερικούς σημαντικούς επιστήμονες και τις ατομικές θεωρίες τους:
ΓιάννηςΝτάλτον: πίστευε ότι τα άτομα ήταν τεράστια και αδιαίρετα και ότι οι ουσίες σχηματίστηκαν από ατομικούς συνδυασμούς διαφορετικών αναλογιών.
Ι. Ι. Τόμσον: σύμφωνα με αυτόν τον επιστήμονα, τα ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, ήταν διασκορπισμένα στην επιφάνεια ενός θετικού φορτίου.
ΈρνεστΡάδερφορντ: για τον Rutherford, τα άτομα είχαν ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο συγκεντρωμένο σε μια εξαιρετικά πυκνή και μειωμένη περιοχή που ονομάζεται ατομικός πυρήνας.
ΝίελΜπόρ: σύμφωνα με το μοντέλο Bohr, τα ηλεκτρόνια βρίσκονταν γύρω από ατομικούς πυρήνες με ενέργεια ποσοτικοποιημένο, δηλαδή, καταλάμβαναν μόνο συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας, τα οποία ήταν πολλαπλάσια του α μικρότερος.
Δείτε επίσης: Ατομικά μοντέλα
Η τρέχουσα αντίληψη για το τι είναι τα άτομα είχε πολλές συνεισφορές σε όλη την ιστορία, υπέστη πολλές αλλαγές. Μερικές από τις πιο σημαντικές προτάσεις για την κατανόηση των ατόμων και της ύλης προήλθαν από φυσικούς όπως De'Broglie,Χάισενμπεργκ και Schrodinger. Ολοκλήρωση παραγγελίας:
Louis De'Broglie: πρότεινε την ύπαρξη κυμάτων ύλης, μια ιδιότητα που εξηγεί τη διπλή συμπεριφορά των ηλεκτρονίων.
ΒέρνερΧίνσενμπεργκ: πρότεινε την αρχή της αβεβαιότητας, υποδεικνύοντας ότι δεν θα ήταν δυνατό να προσδιοριστεί, ταυτόχρονα και με απόλυτη ακρίβεια, η θέση και η ποσότητα κίνησης των κβαντικών σωματιδίων.
ΈρβινSchrodinger: μέσω της εξίσωσης του, μπόρεσε να προσδιορίσει τις περιοχές που είναι πιο πιθανό να βρουν ένα ηλεκτρόνιο γύρω από τον ατομικό πυρήνα.
Κοίταεπίσης:Η γέννηση της Κβαντομηχανικής
→ Ακτινοβολία μαύρου σώματος
Για τη Φυσική, ταξινομείται ως σώμαμαύρος οποιοδήποτε σώμα ικανό να απορροφήσει όλη την ακτινοβολία που επέρχεται σε αυτό, εκπέμποντάς το ξανά με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας, ανάλογα με τη θερμοκρασία του.
Το πρόβλημα της ακτινοβολίας μαύρου σώματος ήταν ένα από τα κύρια ανοιχτά ερωτήματα στη φυσική στις αρχές του 20ου αιώνα. Μέσα από την υπόθεση της ποσοτικοποίησης της ενέργειας των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που εκπέμπονται από μαύρα σώματα, ο Γερμανός φυσικός Μέγιστο Planck παρουσίασε τη λύση σε αυτό το πρόβλημα.
→ Πείραμα πτώσης λαδιού
Ο πείραμα πτώσης λαδιού, εκτελείται από τον φυσικό ΡοβέρτοςΆντριουΜίλικα, μπόρεσε να προσδιορίσει τη σειρά του μεγέθους του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρόνια. Η συσκευή που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το πείραμα αποτελούνταν από ένα μπουκάλι ψεκασμού, το οποίο ψεκάστηκε σταγονίδια ελαίου μεταξύ δύο πλάκες τοποθετημένες ηλεκτρικά φορτισμένες στην κατακόρυφη διεύθυνση, έτσι ώστε τα σταγονίδια να ήταν στατικά στο αέρας. Μέχρι να πραγματοποιηθεί αυτό το πείραμα, το φορτίο των ηλεκτρονίων δεν ήταν γνωστό, μόνο η αναλογία μεταξύ τους χρέωση και το δικό σου ζυμαρικά.
Κοίταεπίσης: Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου
→ Πείραμα Franck-Hertz
Ο πείραμασεFranck-Hertz επικύρωσε το ατομικό μοντέλο που πρότεινε η ΝίελΜπόρ. Αυτό το πείραμα έδειξε ότι είναι δυνατή μόνο η διέγερση των ατόμων ενός αερίου από επίπεδαειδικός ενέργειας, καθώς και την ποσοτικοποίηση των επιπέδων ενέργειας, που προτείνεται από το Μπόρ.
→ Πείραμα Rutherford
Ο διάσημος Πείραμα Rutherford πραγματικά εκτελέστηκε από δύο μαθητές του, Χανςgeiger και ΈρνεστΜάρντεν. Σε αυτό το πείραμα, ένα λεπτό φύλλο χρυσού βομβαρδίστηκε από σωματίδιαάλφα (Ατομικοί πυρήνες ηλίου) σε υψηλή ταχύτητα. Παρατηρήθηκε ότι, μετά τη σύγκρουση, οι γωνίες ορισμένων από αυτά τα σωματίδια διέφεραν πολύ. Επίσης, σε ορισμένες περιπτώσεις, υπήρχαν αποστρακίζομαι σωματιδίων άλφα, τα οποία υποδηλώνουν την ύπαρξη βαριών και εξαιρετικά πυκνών ατομικών πυρήνων.
→ Ανακάλυψη βαρυτικών φακών
Το φαινόμενο του φακόςβαρυτική συμβαίνει λόγω της παραμόρφωσης του χωροχρόνου που ασκείται από μεγάλες μάζες, όπως αυτές των αστεριών και των πλανητών. Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, που προτάθηκε από το ΑλβερτοςΑϊνστάιν, η βαρύτητα που ασκείται από ογκώδη σώματα είναι το αποτέλεσμα της παραμόρφωσης στην ανακούφιση του χωροχρόνου. Ως αποτέλεσμα, όταν διαδίδεται μέσω του παραμορφωμένου χωροχρόνου, το φως θα υποστεί απόκλιση.
Αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε από τους αστρονόμους μετρώντας τη διάρκεια της συνολικής ηλιακής έκλειψης που συνέβη το 1919. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν ταυτόχρονα στην πόλη Σομπράλ, βρίσκεται στην πολιτεία της Ceará, είναι αναμμένο Αυτοί είναιΘωμάς και Πρίγκιπας.
Κοίταεπίσης: Einstein και Ceará
→ Πείραμα Michelson-Morley
το πείραμα του Michelson-Morley απέδειξε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι ικανά να διαδίδονται σε ένα κενό, οπότε δεν χρειάζονται μέσο για να το κάνουν. Για την απόδειξη αυτής της ιδιότητας, οι ερευνητές ΑλβερτοςΜίκελσον και ΕδουάρδοςΜόρλι χρησιμοποίησε ένα μεγάλο ιντερφερόμετρο (συσκευή που χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση παρεμβολών φωτός) βυθισμένο σε μια πισίνα γεμάτη με Ερμής. Με αυτόν τον τρόπο, θα αποφεύγονταν δονήσεις οποιουδήποτε είδους, ικανές να επηρεάσουν την εξαιρετικά ευαίσθητη μέτρηση.
Στο εν λόγω πείραμα, μετρήθηκε ο χρόνος ανάκλασης του φωτός από ακριβώς ευθυγραμμισμένους καθρέφτες. Εάν η Γη κινείται στο μέσο στο οποίο διαδίδεται το φως, πρέπει να παρατηρούνται μικρές αποκλίσεις στις ανακλώμενες ακτίνες, κάτι που δεν συνέβη. Έτσι, οι ερευνητές απέδειξαν την προτεινόμενη θεωρία.
→ Φωτοηλεκτρικό εφέ
Ο Είναι φτιαγμένοφωτοηλεκτρικός ήταν ένα φαινόμενο χωρίς ικανοποιητική εξήγηση έως ότου οι μελέτες αναπτύχθηκαν από ΑλβερτοςΑϊνστάιν. Με την εξήγηση αυτού του αποτελέσματος, Αϊνστάιν απονεμήθηκε ένα ΝόμπελσεΗ φυσικη. Μέσω της ιδέας του ΜέγιστηΠλάνκΟ Άλμπερτ Αϊνστάιν επέκτεινε τη θεωρία της κβαντοποίησης της ενέργειας από την ακτινοβολία του μαύρου σώματος σε οποιονδήποτε τύπο ακτινοβολίας, δημιουργώντας έτσι την έννοια της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων.
γενική σχετικότητα
Ο σχετικότηταγενικός είναι μια γενίκευση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας, που αναπτύχθηκε επίσης από τον Γερμανό φυσικό Albert Einstein. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, τεράστια σώματα, όπως πλανήτες και αστέρια, είναι ικανά να παραμορφώνουν το ύφασμα ή την ανακούφιση του χωροχρόνου. Αυτή η παραμόρφωση, με τη σειρά της, δημιουργεί βαρύτητα.
Η βαρύτητα των αστεριών και των πλανητών παραμορφώνεται χωροχρόνος, δημιουργώντας βαρύτητα.
______________________
*Πιστώσεις εικόνας: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
