מהי פיזיקה מודרנית?
פיזיקהמוֹדֶרנִי מייעד את התפיסות החדשות בפיזיקה שהתפתחו בשלושת העשורים הראשונים של המאה ה -20, שנבעו מההצעות התיאורטיות של הפיזיקאים. אלברט איינשטיין ו מקס פלאנק. לאחר הופעתה של tתורת היחסות של איינשטיין ושל כימותשל גלים אלקטרומגנטיים, צמח תחום לימוד חדש זה, והרחיב את האופקים המוגבלים של הפיזיקה הקלאסית.
מקיף יותר מה- פיזיקהקלַאסִי, ה פיזיקה מודרנית מסוגל להסביר תופעות של מאזניים הַרבֵּה קָטָן (אָטוֹמִי ו תת אטומי) ומהירויות גבוהות מאוד, קרוב מאוד ל מהירות האור. את הפיזיקאים של המאה XX הבין שידע מספיק אינו מסביר כדי להסביר תופעות כגון אפקט פוטואלקטרי או ה קרינת גוף שחור. לפיכך, החלו להעלות כמה השערות בנוגע ל טֶבַענותןאוֹר ושל חוֹמֶר ולגבי האינטראקציה ביניהם.
תגליות חשובות של הפיזיקה המודרנית
מספר ניסויים סימנו את ההיסטוריה וההתפתחות של הפיזיקה המודרנית. ביניהם אנו יכולים לצטט את אלה שנתנו לנו הבנה מעמיקה יותר של מבנה החומר והאטומים וגם את אופי האור. בדוק כמה דוגמאות לתגליות חשובות אלה שסימנו את תחילתה של הפיזיקה המודרנית:
בשנת 1895, גילה ווילהם רונטגן קיומם של צילומי רנטגן, סוג בלתי נראה של קרינה חודרת במיוחד.
בשנת 1896, אנטואןבקרקל גילה את קיומו של רדיואקטיבי.
כמה שנים מאוחר יותר, בשנת 1900, הפיזיקאי הגרמני מקסימוםפלאנק הציע כי לאנרגיה המועברת על ידי השדה האלקטרומגנטי יהיו ערכים לכמת, מכפילים כֹּל של כמות מינימלית וקבועה.
בשנת 1905, באמצעות תורת היחסות שלו, אלברטאיינשטיין הראה כי מסגרות שזזות במהירות הַרבֵּהגובה,הַבָּא à מְהִירוּת רְבִיָה נותןאוֹר, לחוות את חלוף הזמן ומדידת המרחקים בדרכים שונות.
בשנת 1913, נילסבוהר הציע כי רמות האנרגיה של אלקטרונים המפוזרים סביב גרעיני האטום הן לכמת, כלומר האנרגיה שלו ניתנת על ידי מכפיל שלם של ערך מינימלי.
בשנת 1924, ה שְׁנִיוּתגַל-חֶלְקִיק, הוקם על ידי הפיזיקאי לואידה ברוגלי, הראה שכל גוף יכול להתנהג כמו גל.
בשנת 1926, ה מֵכָנִיקָהקוונטי, תוצאה של עבודת הפיזיקאים כ ורנרהייזנברג ו ארווין שרדינגר.
במילים אחרות, ה פיזיקהמוֹדֶרנִי הצליח לחקור את הטבע של עוֹלָםמִיקרוֹסקוֹפִּי והגדולים מהירויותרלטיביסטי, המספקים הסברים בעלי ערך לכמה תופעות פיזיקליות שהיו עד אז לא מובנות.
ציוני דרך של פיזיקה מודרנית
→ תיאוריה אטומית
ה תֵאוֹרִיָהאטומי מקורם בקרב הוגים יוונים כ סיפוריםבמילטוס והאטומיסטים דמוקריטוס ו לאוציפוס. עבור הוגים אלה, החומר הורכב מחלקיקים קטנים יותר, בלתי ניתנים להריסה ובלתי ניתנים לחלוקה, שנקראו אטומים.
התיאוריה האטומיסטית התחזקה בזכות המודלים האטומיים השונים שהוצעו במהלך המחקרים הפיזיקליים. ראה להלן כמה מדענים חשובים ותיאוריותיהם האטומיות:
ג'וןדלתון: הוא האמין שהאטומים מסיביים ובלתי ניתנים לחלוקה וכי חומרים נוצרו על ידי צירופים אטומיים של פרופורציות שונות.
י. י. תומסון: על פי מדען זה, האלקטרונים, בעלי המטען החשמלי השלילי, היו מפוזרים על פני המטען החיובי.
ארנסטרתרפורד: עבור רתרפורד, באטומים היה מטען חשמלי חיובי המרוכז באזור צפוף ומצומצם ביותר הנקרא גרעין האטום.
נילסבוהר: על פי מודל בוהר, אלקטרונים היו ממוקמים סביב גרעיני אטום עם אנרגיה כימות, כלומר, הם רק תפסו רמות ספציפיות של אנרגיה, שהיו מכפילים של a קטן יותר.
ראה גם: מודלים אטומיים
לתפיסה הנוכחית של מה הם אטומים היו כמה תרומות לאורך ההיסטוריה, ועברו מספר שינויים. חלק מההצעות החשובות ביותר להבנתנו את האטומים והחומר הגיעו מפיזיקאים כגון דה ברוגלי,הייזנברג ו שרודינגר. לבדוק:
לואי דה ברוגלי: הציע את קיומם של גלי חומר, תכונה המסבירה את ההתנהגות הכפולה של אלקטרונים.
ורנרהיינסנברג: הציע את עקרון אי הוודאות, דבר המצביע על כך שלא ניתן יהיה לקבוע, בו זמנית ובדיוק מוחלט, את המיקום ואת כמות התנועה של חלקיקים קוונטיים.
ארוויןשרדינגר: באמצעות המשוואה שלו הוא הצליח לקבוע את האזורים הסבירים ביותר למצוא אלקטרון סביב גרעין האטום.
תראהגַם:לידת מכניקת הקוונטים
→ קרינת גוף שחור
לפיזיקה, זה מסווג כ גוּףשָׁחוֹר כל גוף המסוגל לקלוט את כל הקרינה המתרחשת עליו, ולפלט אותו מחדש בצורת קרינה תרמית, בהתאם לטמפרטורה שלו.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
הבעיה של קרינת גוף שחור הייתה אחת השאלות הפתוחות העיקריות בפיזיקה בתחילת המאה ה -20. דרך ההשערה של כימות האנרגיה של גלים אלקטרומגנטיים הנפלטים על ידי גופים שחורים, הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק הציג את הפיתרון לבעיה זו.
→ ניסוי טיפת שמן
או ניסוי טיפת שמן, מבוצע על ידי הפיזיקאי רוברטאנדרוזמיליקן, הצליח לקבוע את סדר הגודל של המטען החשמלי של ה- אלקטרונים. המנגנון ששימש בניסוי זה כלל בקבוק ריסוס, שריסס טיפות שמן בין שתי צלחות המסודרות בכיוון האנכי טעון חשמלי, כך שהטיפות היו סטטיות על אוויר. עד שבוצע ניסוי זה, מטען האלקטרונים לא היה ידוע, רק היחס ביניהם לחייב ושלך פסטה.
תראהגַם: גילוי האלקטרון
→ ניסוי פרנק-הרץ
או לְנַסוֹתבפרנק-הרץ אימת את המודל האטומי שהוצע על ידי נילסבוהר. ניסוי זה הראה כי ניתן לרגש רק את אטומי הגז רמותספֵּצִיפִי אנרגיה, כמו גם כימות רמות האנרגיה, המוצעות על ידי בוהר.
→ ניסוי רתרפורד
המפורסם ניסוי ברתרפורד בוצע בפועל על ידי שניים מתלמידיו, האנסגייגר ו ארנסטמרסן. בניסוי זה, עלה זהב דק הופגז על ידי חלקיקיםאלפא (גרעיני אטום הליום) במהירות גבוהה. הבחינו כי לאחר ההתנגשות הזוויות של חלק מהחלקיקים הללו השתנו מאוד. כמו כן, במקרים מסוימים היו רִיקוֹשֵׁט של חלקיקי אלפא, שהצביעו על קיומם של גרעיני אטום כבדים וצפופים במיוחד.
→ גילוי עדשות הכבידה
התופעה של עֲדָשָׁהכוח משיכה זה מתרחש עקב עיוות המרחב המופעל על ידי המונים גדולים, כמו אלה של כוכבים וכוכבי לכת. על פי תורת היחסות הכללית, המוצעת על ידי אלברטאיינשטיין, כוח המשיכה המופעל על ידי גופים מסיביים הוא תוצאה של העיוות בהקלה על מרחב-זמן. כתוצאה מכך, כאשר מתפשט דרך חלל הזמן המעוות, האור היה עובר סטייה.
תופעה זו נצפתה על ידי אסטרונומים על ידי מדידת משך ליקוי החמה השמש שהתרחש בשנת 1919. המדידות בוצעו במקביל בעיר סוברל, ממוקם במדינת Ceará, דולק הםתומאס ו נסיך.
תראהגַם: איינשטיין וקירא
→ ניסוי מיכלסון-מורלי
הניסוי של מיכלסון-מורלי הוכיח כי גלים אלקטרומגנטיים מסוגלים להתפשט בוואקום עצמו, ולכן הם לא צריכים מדיום כדי לעשות זאת. כדי להוכיח נכס זה, החוקרים אלברטמיכלסון ו אדוארדמורלי השתמשו באינטרפרומטר גדול (מכשיר המשמש לחקירת הפרעות אור) טבול בבריכה מלאה כַּספִּית. באופן זה, ימנעו רעידות מכל סוג שהוא, המסוגלות להשפיע על המדידה הרגישה ביותר.
בניסוי המדובר נמדד זמן האור המוחזר על ידי מראות מיושרות במדויק. אם כדור הארץ נע במדיום בו האור מתפשט, יש לראות סטיות קטנות בקורות המשתקפות, שלא התרחשו. כך הוכיחו החוקרים את התיאוריה המוצעת.
→ אפקט פוטואלקטרי
או זה נעשהפוטואלקטרית זו הייתה תופעה ללא הסבר מספק עד שהמחקרים פותחו על ידי אלברטאיינשטיין. על ידי היכולת להסביר את ההשפעה הזו, איינשטיין הוענק א נובלבפיזיקה. דרך הרעיון של מקסימוםפלאנקאלברט איינשטיין הרחיב את תורת כימות האנרגיה מקרינת גוף שחור לכל סוג של קרינה, ובכך ביסס את הרעיון של דואליות חלקיקי גל.
תורת היחסות הכללית
ה תוֹרַת הָיַחֲסוּתכללי היא הכללה של תורת היחסות המיוחדת, שפותחה גם על ידי הפיזיקאי הגרמני אלברט איינשטיין. על פי תיאוריה זו, גופים מסיביים, כגון כוכבי לכת וכוכבים, מסוגלים לעוות את המרקם, או ההקלה, של מרחב הזמן. עיוות זה, בתורו, מוליד כוח משיכה.
כוח המשיכה של כוכבים וכוכבי לכת מעוות את זמן המרחב ומוליד את כוח המשיכה.
______________________
*זיכויים לתמונות: בנג'מין קופי, המכון הבינלאומי לפיזיק דה סולוויי / ויקימדיה.
על ידי רפאל הלרברוק
מדי יום אנו נחשפים לסוגים שונים של קרינה. בין אם במרפאה לבדיקת רנטגן ובין אם פשוט הולכים ברחוב, גופנו מופגז כל הזמן על ידם. סמן את החלופה המציגה את הקרינה עם החדירה הגדולה ביותר בגוף האדם.
כאשר מסתכלים על ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית נוכל למצוא פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מסוגים אלו?
