თანამედროვე ფიზიკა: რა არის ეს, აღმოჩენები და ფარდობითობის თეორია

რა არის თანამედროვე ფიზიკა?

ფიზიკაᲗანამედროვე განსაზღვრავს ფიზიკის ახალ კონცეფციებს, რომლებიც შემუშავდა მე -20 საუკუნის პირველი სამი ათწლეულის განმავლობაში, რაც ფიზიკოსთა თეორიული დებულებების შედეგია ალბერტ აინშტაინი და მაქს პლანკი. გაჩენის შემდეგ ტფარდობითობის თეორია აინშტაინისა და კვანტიზაციაელექტრომაგნიტური ტალღებისგაჩნდა სასწავლო ეს ახალი დარგი, რომელიც აფართოებს კლასიკური ფიზიკის შეზღუდულ ჰორიზონტს.

უფრო ყოვლისმომცველი ვიდრე ფიზიკაკლასიკური, თანამედროვე ფიზიკა შეუძლია ახსნას ფენომენები სასწორი ბევრი პატარა (ატომური და სუბატომური) და ძალიან მაღალი სიჩქარით, ძალიან ახლოს არის სინათლის სიჩქარე. საუკუნის ფიზიკოსები XX მიხვდა, რომ ამჟამინდელი ცოდნა არ იყო საკმარისი ისეთი ფენომენების ასახსნელად, როგორიცაა ფოტოელექტრული ეფექტი ან შავი სხეულის გამოსხივება. ამრიგად, რამდენიმე ჰიპოთეზის წამოწყება დაიწყო ბუნებააძლევსმსუბუქი და მატერია და მათ შორის ურთიერთქმედების შესახებ.

თანამედროვე ფიზიკის მნიშვნელოვანი აღმოჩენები

რამდენიმე ექსპერიმენტმა აღნიშნა თანამედროვე ფიზიკის ისტორია და განვითარება. მათ შორის, ჩვენ შეგვიძლია მოვიყვანოთ ისინი, ვინც უფრო ღრმად გაგვაგებინა მატერიისა და ატომების სტრუქტურა და აგრეთვე სინათლის ბუნება. გაეცანით ამ მნიშვნელოვანი აღმოჩენების რამდენიმე მაგალითს, რომლებიც თანამედროვე ფიზიკის დასაწყისს წარმოადგენს:

• 1895 წელს ვილჰემ რონტგენმა აღმოაჩინა რენტგენის სხივების არსებობა, უაღრესად გამჭოლი გამოსხივების უხილავი ტიპი.

• 1896 წელს ანტუანიბეკერელი აღმოაჩინა არსებობა რადიოაქტივობა.

• რამდენიმე წლის შემდეგ, 1900 წელს, გერმანელმა ფიზიკოსმა მაქსპლანკი ივარაუდა, რომ ელექტრომაგნიტური ველის მიერ გადატანილ ენერგიას აქვს მნიშვნელობები კვანტიზებული, მრავლობითი მთლიანი მინიმალური და მუდმივი რაოდენობით.

• 1905 წელს, მისი ფარდობითობის თეორიის საშუალებით, ალბერტიაინშტაინი აჩვენა, რომ ჩარჩოები, რომლებიც მოძრაობენ სიჩქარით ბევრიმაღალი,შემდეგი à სიჩქარე გამრავლება აძლევსმსუბუქი, განიცადეთ დროის მონაკვეთი და მანძილების გაზომვა სხვადასხვა გზით.

• 1913 წელს ნილსიბორი ივარაუდა, რომ ელექტრონული ენერგიის დონეები ატომური ბირთვების გარშემო მიმოფანტულია კვანტიზებული, ეს არის მისი ენერგია მინიმალური მნიშვნელობის მთელი ჯერადით.

• 1924 წელს, ორმაგობატალღა-ნაწილაკი, ფიზიკოსმა დაადგინა ლუიდე 'ბროგლი, აჩვენა, რომ ნებისმიერ სხეულს შეუძლია მოიქცეს როგორც ტალღა.

• 1926 წელს, მექანიკაკვანტური, ფიზიკოსების მუშაობის შედეგი, როგორც ვერნერიჰაიზენბერგი და ერვინ შრედინგერი.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფიზიკაᲗანამედროვე მოახერხა ბუნების შესწავლა სამყარომიკროსკოპული და დიდები სიჩქარეებირელატივისტური, ღირებული ახსნა რამდენიმე ფიზიკური მოვლენის შესახებ, რომლებიც მანამდე არასწორად იყო გაგებული.

თანამედროვე ფიზიკის ღირშესანიშნაობანი

→ ატომური თეორია

თეორიაატომური წარმოიშვა ბერძენ მოაზროვნეთა შორის, როგორც ზღაპრებიწელსმილეტი და ატომები დემოკრიტე და ლევციპუსი ამ მოაზროვნეებისათვის მატერია შედგებოდა უფრო მცირე, განადგურებადი და განუყოფელი ნაწილაკებისგან, რომლებსაც ატომები ეწოდებოდა.

ატომურმა თეორიამ მიიღო ძალა სხვადასხვა ფიზიკური კვლევების დროს შემოთავაზებული სხვადასხვა ატომური მოდელის წყალობით. ქვემოთ იხილეთ რამდენიმე მნიშვნელოვანი მეცნიერი და მათი ატომური თეორიები:

• იოანედალტონი: მას სჯეროდა, რომ ატომები მასიური და განუყოფელია და რომ ნივთიერებები წარმოიქმნება სხვადასხვა პროპორციული ატომური კომბინაციით.

• ჯ. ჯ. ტომსონი: ამ მეცნიერის თანახმად, ელექტრონები, რომლებსაც აქვთ უარყოფითი ელექტრული მუხტი, გაფანტულია დადებითი მუხტის ზედაპირზე.

• ერნესტირეზერფორდი: რეზერფორდისთვის ატომებს ჰქონდათ დადებითი ელექტრული მუხტი კონცენტრირებული უკიდურესად მკვრივ და შემცირებულ რეგიონში, რომელსაც ატომური ბირთვი ეწოდება.

• ნილსიბორი: ბორის მოდელის მიხედვით, ელექტრონები განლაგებული იყვნენ ენერგიით ატომური ბირთვების გარშემო კვანტიზებული, ანუ ისინი მხოლოდ ენერგიის სპეციფიკურ დონეს იკავებდნენ, რომლებიც მრავლდებოდა a უფრო პატარა

აგრეთვე: ატომური მოდელები

ახლანდელ კონცეფციას იმის შესახებ, თუ რა არის ატომები, ისტორიაში მთელი რიგი წვლილი შეიტანა და რამდენიმე ცვლილება განიცადა. ატომებისა და მატერიის გაგების რამდენიმე ყველაზე მნიშვნელოვანი წინადადება მოვიდა ფიზიკოსებისგან, როგორიცაა დე 'ბროგლი,ჰაიზენბერგი და შროდინგერი. შეამოწმეთ:

• ლუი დ'ბროგლი: შემოთავაზებული იყო მატერიის ტალღების არსებობა, თვისება, რომელიც ხსნის ელექტრონების ორმაგ ქცევას.

• ვერნერიჰაინსენბერგი: შემოგვთავაზა გაურკვევლობის პრინციპი, რომელიც მიუთითებს იმაზე, რომ შეუძლებელი იქნება ერთდროულად და სრული სიზუსტით განისაზღვროს კვანტური ნაწილაკების მოძრაობის პოზიცია და რაოდენობა.

• ერვინიშროდინგერი: მისი განტოლების საშუალებით მან შეძლო დაედგინა რეგიონები, რომლებიც, სავარაუდოდ, იპოვნებენ ელექტრონს ატომური ბირთვის გარშემო.

შეხედეასევე:კვანტური მექანიკის დაბადება

→ შავი სხეულის გამოსხივება

ფიზიკისთვის ის კლასიფიცირებულია, როგორც სხეულიშავი ნებისმიერი სხეული, რომელსაც შეუძლია შთანთქას მასზე მომხდარი რადიაცია, ხელახლა გამოუშვას იგი თერმული გამოსხივების სახით, მისი ტემპერატურის შესაბამისად.

მე –20 საუკუნის დასაწყისში ფიზიკის ერთ – ერთი მთავარი კითხვა იყო შავი სხეულის გამოსხივების პრობლემა. ჰიპოთეზის მეშვეობით შავი სხეულების მიერ გამოყოფილი ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგიის კვანტიზაციისა, გერმანელმა ფიზიკოსმა მაქს პლანკი წარმოადგინა ამ პრობლემის გადაწყვეტა.

→ ნავთობის ვარდნის ექსპერიმენტი

ო ზეთის ვარდნის ექსპერიმენტი, ფიზიკოსმა შეასრულა რობერტენდრიუსიმილიკანი, შეძლო დაედგინა ელექტრული მუხტის სიდიდის რიგი ელექტრონები. ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული აპარატი შედგებოდა შესასხურებელი ბოთლისგან, რომელიც ასხურებდა ზეთის წვეთებს შორის ვერტიკალური მიმართულებით ელექტრონულად დამუხტული ორი ფირფიტა, ისე რომ წვეთები სტატიკური იყო საჰაერო. სანამ ეს ექსპერიმენტი ჩატარდებოდა, ელექტრონების მუხტი ცნობილი არ იყო, მხოლოდ მათ შორის თანაფარდობა მუხტი და შენი მაკარონი.

შეხედეასევე: ელექტრონის აღმოჩენა

→ ფრანკ-ჰერცის ექსპერიმენტი

ო ექსპერიმენტიწელსფრანკ-ჰერცი დაადასტურა ატომური მოდელის მიერ შემოთავაზებული ნილსიბორი ამ ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ შესაძლებელია მხოლოდ გაზის ატომების აგზნება დონეზეკონკრეტული ენერგიის, ისევე როგორც ენერგიის დონის კვანტიზაცია, მიერ შემოთავაზებული ბორი

→ რეზერფორდის ექსპერიმენტი

Ცნობილი რეზერფორდის ექსპერიმენტი სინამდვილეში შესრულდა მისი ორი სტუდენტის მიერ, ჰანსგეიგერი და ერნესტიმარდსენი. ამ ექსპერიმენტის შედეგად, ოქროს წვრილი ფოთოლი იბომბებოდა ნაწილაკებიალფა (ჰელიუმის ატომური ბირთვები) მაღალი სიჩქარით. შენიშნეს, რომ შეჯახების შემდეგ, ამ ნაწილაკების ზოგიერთი კუთხე მნიშვნელოვნად იცვლება. ასევე, ზოგიერთ შემთხვევაში, იყო რიკოჩეტი ალფა ნაწილაკების, რაც მიანიშნებს მძიმე და უკიდურესად მკვრივი ატომური ბირთვების არსებობაზე.

Gra გრავიტაციული ლინზების აღმოჩენა

ფენომენი ობიექტივიგრავიტაციული ეს ხდება სივრცე-დროის დამახინჯების გამო, რომელსაც ახდენენ დიდი მასები, მაგალითად, ვარსკვლავები და პლანეტები. ზოგადი ფარდობითობის თანახმად, შემოთავაზებული ალბერტიაინშტაინი, მასიური სხეულების მიერ გამოწვეული მიზიდულობა არის სივრცე-დროის რელიეფის დეფორმაციის შედეგი. შედეგად, დეფორმირებული სივრცე-დროის საშუალებით პროპაგანდა, სინათლე განიცდის გადახრას.

ეს ფენომენი დააფიქსირეს ასტრონომებმა 1919 წელს მომხდარი მზის სრული დაბნელების ხანგრძლივობის გაზომვით. გაზომვები ერთდროულად ხდებოდა ქალაქ სობრალი, მდებარეობს შტატში Ceará, ჩართულია Ისინი არიანთომას და პრინცი.

შეხედეასევე: აინშტაინი და ცერეა

→ მიხელსონ-მორლის ექსპერიმენტი

ექსპერიმენტი მიქელსონ-მორლი დაამტკიცა, რომ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შეუძლიათ ვაკუუმში გავრცელება, ამიტომ მათ ამის გაკეთება არ სჭირდებათ. ამ თვისების დასადასტურებლად, მკვლევარებმა ალბერტიმიხელსონი და ედვარდიმორლი გამოიყენა დიდი ინტერფერომეტრი (მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება სინათლის ჩარევის გამოსაკვლევად), რომელიც სავსე აუზშია ჩაყრილი მერკური. ამ გზით თავიდან აიცილებთ ნებისმიერი სახის ვიბრაციას, რომელსაც შეუძლია გავლენა მოახდინოს უკიდურესად მგრძნობიარე გაზომვაზე.

მოცემულ ექსპერიმენტში იზომება სინათლის ასახვის დრო ზუსტად გასწორებული სარკეებით. თუ დედამიწა მოძრაობს იმ გარემოში, რომელშიც სინათლე ვრცელდება, უნდა შეინიშნოს არეკლილი სხივების მცირე გადახრები, რაც არ მომხდარა. ამრიგად, მკვლევარებმა დაამტკიცეს შემოთავაზებული თეორია.

→ ფოტოელექტრული ეფექტი

ო იგი მზადდებაფოტოელექტრული ეს იყო ფენომენი დამაკმაყოფილებელი ახსნის გარეშე, სანამ არ შეიმუშავეს კვლევები ალბერტიაინშტაინი. ამ ეფექტის ახსნის შესაძლებლობით აინშტაინი მიენიჭა ა ნობელიწელსფიზიკა იდეის საშუალებით მაქსპლანკიალბერტ აინშტაინმა გააფართოვა ენერგიის კვანტიზაციის თეორია შავი სხეულის რადიაციიდან ნებისმიერი ტიპის რადიაციამდე, რითაც დაამყარა ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის ცნება.

ზოგადი ფარდობითობა

ფარდობითობაზოგადი არის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის განზოგადება, რომელიც ასევე შეიმუშავა გერმანელმა ფიზიკოსმა ალბერტ აინშტაინმა. ამ თეორიის თანახმად, მასიურ სხეულებს, როგორიცაა პლანეტები და ვარსკვლავები, შეუძლიათ სივრცე-დროის ქსოვილის დეფორმაცია, ან რელიეფი. ეს დეფორმაცია, თავის მხრივ, იწვევს მიზიდულობას.

ვარსკვლავებისა და პლანეტების მიზიდულობა აყალიბებს სივრცის დროს და იწვევს გრავიტაციას.

______________________
*გამოსახულების კრედიტები: ბენიამინ კუპრი, სოლოვეს ფიზიკური ინსტიტუტი / ვიკიმედია Commons.

ჩემს მიერ. რაფაელ ჰელერბროკი