ฟิสิกส์สมัยใหม่คืออะไร?
ฟิสิกส์ทันสมัย กำหนดแนวความคิดใหม่ของฟิสิกส์ที่พัฒนาขึ้นในช่วงสามทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นผลมาจากข้อเสนอทางทฤษฎีของนักฟิสิกส์ Albert Einstein และ มักซ์พลังค์. หลังจากการเกิดขึ้นของ tทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของไอน์สไตน์และ การหาปริมาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า, สาขาวิชาใหม่นี้เกิดขึ้น โดยขยายขอบเขตอันจำกัดของ Classical Physics
ครอบคลุมมากกว่า ฟิสิกส์คลาสสิก, ดิ ฟิสิกส์สมัยใหม่ สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของ ตาชั่ง มาก เล็ก (อะตอม และ อะตอม) และความเร็วสูงมากใกล้กับ ความเร็วของแสง. นักฟิสิกส์แห่งศตวรรษ XX ตระหนักว่าความรู้ในปัจจุบันไม่เพียงพอที่จะอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ตาแมวผล หรือ รังสีสีดำ black. ดังนั้น จึงเริ่มมีการตั้งสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับ about ธรรมชาติให้เบา และของ เรื่อง และเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา
การค้นพบที่สำคัญของฟิสิกส์สมัยใหม่
การทดลองหลายครั้งระบุถึงประวัติศาสตร์และพัฒนาการของฟิสิกส์สมัยใหม่ ในหมู่พวกเขา เราสามารถพูดถึงผู้ที่ทำให้เราเข้าใจโครงสร้างของสสารและอะตอมอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น รวมถึงธรรมชาติของแสงด้วย ดูตัวอย่างของการค้นพบที่สำคัญเหล่านี้ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของ Modern Physics:
ในปี พ.ศ. 2438 Wilhem Rontgen ค้นพบ การมีอยู่ของรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นรังสีที่ทะลุทะลวงอย่างยิ่งที่มองไม่เห็น
ในปี พ.ศ. 2439 อองตวนbecquerel ค้นพบการมีอยู่ของ กัมมันตภาพรังสี.
ไม่กี่ปีต่อมา ในปี 1900 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน แม็กซ์พลังค์ เสนอว่าพลังงานที่ส่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีค่า quantized, ทวีคูณ ทั้งหมด ปริมาณน้อยที่สุดและคงที่
ในปี ค.ศ. 1905 โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ แสดงให้เห็นว่าเฟรมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว มากสูง,ต่อไป à ความเร็ว การขยายพันธุ์ ให้เบาสัมผัสกาลเวลาและการวัดระยะทางในรูปแบบต่างๆ
ในปี พ.ศ. 2456 NielsBohr เสนอว่าระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายรอบนิวเคลียสของอะตอมคือ a เชิงปริมาณ นั่นคือ พลังงานของมันถูกกำหนดโดยตัวคูณจำนวนเต็มของค่าต่ำสุด
ในปี พ.ศ. 2467 ความเป็นคู่คลื่น-อนุภาค, ก่อตั้งโดยนักฟิสิกส์ หลุยส์เดอบรอกลี แสดงให้เห็นว่าร่างกายใดสามารถประพฤติตัวเหมือนคลื่น
ในปี พ.ศ. 2469 กลศาสตร์ควอนตัม ผลงานของนักฟิสิกส์เช่น แวร์เนอร์ไฮเซนเบิร์ก และ เออร์วิน ชโรดิงเงอร์.
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ฟิสิกส์ทันสมัย ได้สำรวจธรรมชาติของ โลกกล้องจุลทรรศน์ และตัวใหญ่ๆ ความเร็วสัมพัทธภาพโดยให้คำอธิบายที่มีค่าสำหรับปรากฏการณ์ทางกายภาพหลายอย่างที่เข้าใจผิดจนแล้ว
สถานที่สำคัญของฟิสิกส์สมัยใหม่
→ ทฤษฎีปรมาณู
THE ทฤษฎีอะตอมมิค เกิดขึ้นในหมู่นักคิดกรีกเช่น นิทานในMiletus และอะตอมมิสต์ เดโมคริตุส และ ลิวซิปัส สำหรับนักคิดเหล่านี้ สสารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่า ทำลายไม่ได้ และแบ่งแยกไม่ได้ ซึ่งเรียกว่าอะตอม
ทฤษฎีอะตอมมิกได้รับความแข็งแกร่งจากแบบจำลองอะตอมต่างๆ ที่เสนอตลอดการศึกษาทางกายภาพ ดูนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญและทฤษฎีปรมาณูด้านล่าง:
จอห์นดาลตัน: เขาเชื่อว่าอะตอมมีขนาดใหญ่และแบ่งแยกไม่ได้ และสารนั้นเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมในสัดส่วนที่ต่างกัน
เจ เจ ทอมสัน: ตามที่นักวิทยาศาสตร์คนนี้ อิเล็กตรอนซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ กระจัดกระจายอยู่บนพื้นผิวของประจุบวก
เออร์เนสต์รัทเธอร์ฟอร์ด: สำหรับรัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกซึ่งกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่มีความหนาแน่นและลดลงอย่างมากซึ่งเรียกว่านิวเคลียสของอะตอม
NielsBohr: ตามแบบจำลอง Bohr อิเล็กตรอนอยู่รอบนิวเคลียสของอะตอมที่มีพลังงาน quantized นั่นคือพวกมันครอบครองระดับพลังงานเฉพาะซึ่งเป็นทวีคูณของ a เล็กกว่า
ดูด้วย: แบบจำลองอะตอม
แนวคิดปัจจุบันเกี่ยวกับอะตอมมีส่วนสนับสนุนหลายอย่างตลอดประวัติศาสตร์ โดยมีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่าง ข้อเสนอที่สำคัญที่สุดบางประการสำหรับการทำความเข้าใจอะตอมและสสารของเรามาจากนักฟิสิกส์เช่น เดอบรอกลีไฮเซนเบิร์ก และ ชโรดิงเงอร์. เช็คเอาท์:
หลุยส์ เดอ บรอกลี: เสนอการมีอยู่ของคลื่นสสารซึ่งเป็นคุณสมบัติที่อธิบายพฤติกรรมคู่ของอิเล็กตรอน
แวร์เนอร์ไฮน์เซนเบิร์ก: เสนอหลักการความไม่แน่นอน ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดตำแหน่งและปริมาณการเคลื่อนที่ของอนุภาคควอนตัมพร้อมกันและด้วยความแม่นยำทั้งหมด
เออร์วินชโรดิงเงอร์: ด้วยสมการของเขา เขาสามารถกำหนดบริเวณที่มีแนวโน้มว่าจะพบอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอมได้มากที่สุด
ดูยัง:กำเนิดกลศาสตร์ควอนตัม
→ รังสีร่างกายดำ
สำหรับฟิสิกส์จะจัดเป็น ร่างกายสีดำ วัตถุใดๆ ก็ตามที่สามารถดูดซับรังสีที่ตกกระทบบนตัวมัน ปล่อยซ้ำในรูปของการแผ่รังสีความร้อนตามอุณหภูมิของมัน
ปัญหาของการแผ่รังสีของวัตถุสีดำเป็นหนึ่งในคำถามเปิดที่สำคัญในวิชาฟิสิกส์เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผ่านสมมติฐานการหาปริมาณพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากวัตถุสีดำ มักซ์พลังค์ นำเสนอวิธีแก้ปัญหานี้
→ การทดลองหยดน้ำมัน
อู๋ การทดลองหยดน้ำมัน, ดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ โรเบิร์ตแอนดรูว์มิลลิแกน สามารถกำหนดลำดับความสำคัญของประจุไฟฟ้าของ .ได้ อิเล็กตรอน เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองนี้ประกอบด้วยขวดสเปรย์ซึ่งพ่นละอองน้ำมันระหว่าง แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นจัดเรียงประจุไฟฟ้าในแนวตั้ง เพื่อให้หยดละอองอยู่บน อากาศ จนกระทั่งทำการทดลองนี้ ประจุของอิเล็กตรอนไม่เป็นที่รู้จัก มีเพียงอัตราส่วนระหว่าง ค่าใช้จ่าย และของคุณ พาสต้า.
ดูยัง: การค้นพบอิเล็กตรอน
→ การทดลอง Franck-Hertz
อู๋ การทดลองในฟรองค์-เฮิรตซ์ ตรวจสอบแบบจำลองอะตอมที่เสนอโดย Nielsบอร์ การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถกระตุ้นอะตอมของก๊าซจาก .เท่านั้น ระดับเฉพาะ ของพลังงานตลอดจนการหาปริมาณของระดับพลังงานที่เสนอโดย บอร์
→ การทดลองรัทเทอร์ฟอร์ด
โด่งดัง การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด ถูกแสดงโดยนักเรียนสองคนของเขาจริงๆ Hansgeiger และ เออร์เนสต์มาร์ดเซ่น. ในการทดลองนี้ แผ่นทองคำบางๆ ถูกถล่มโดย อนุภาคอัลฟ่า (ฮีเลียมอะตอมนิวเคลียส) ด้วยความเร็วสูง สังเกตได้ว่าหลังจากการชนกัน มุมของอนุภาคเหล่านี้บางส่วนจะแปรผันอย่างมาก นอกจากนี้ ในบางกรณีก็มี แฉลบ ของอนุภาคแอลฟา ซึ่งบ่งบอกถึงการมีอยู่ของนิวเคลียสอะตอมที่หนักและหนาแน่นมาก
→ การค้นพบเลนส์โน้มถ่วง
ปรากฏการณ์ของ เลนส์แรงโน้มถ่วง มันเกิดขึ้นเนื่องจากการบิดเบือนของกาลอวกาศที่กระทำโดยมวลมหาศาล เช่น ของดวงดาวและดาวเคราะห์ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เสนอโดย อัลเบิร์ตไอน์สไตน์แรงโน้มถ่วงที่กระทำโดยวัตถุขนาดใหญ่นั้นเป็นผลมาจากการเสียรูปในการบรรเทากาลอวกาศ เป็นผลให้เมื่อแพร่กระจายผ่านกาลอวกาศที่ผิดรูป แสงจะเกิดการเบี่ยงเบน
นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้โดยการวัดระยะเวลาของสุริยุปราคาเต็มดวงที่เกิดขึ้นในปี 2462 ทำการวัดพร้อมกันในเมือง in โซบราล, ตั้งอยู่ในรัฐ ซีอารา เปิดอยู่ พวกเขาเป็นโทมัส และ เจ้าชาย.
ดูยัง: Einstein และ Ceará
→ การทดลองของมิเชลสัน-มอร์ลีย์
การทดลองของ มิเชลสัน-มอร์ลีย์ พิสูจน์แล้วว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายในสุญญากาศได้ ดังนั้นพวกมันจึงไม่ต้องการตัวกลางในการทำเช่นนั้น เพื่อพิสูจน์คุณสมบัตินี้ นักวิจัย อัลเบิร์ตมิเชลสัน และ เอ็ดเวิร์ดมอร์ลี่ ใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ขนาดใหญ่ (อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจสอบการรบกวนของแสง) จุ่มลงในสระที่เต็มไปด้วย ปรอท. ด้วยวิธีนี้ จะหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนใดๆ ที่อาจส่งผลต่อการวัดที่ละเอียดอ่อนอย่างยิ่ง
ในการทดลองที่เป็นปัญหา วัดเวลาสำหรับแสงที่สะท้อนด้วยกระจกที่จัดแนวอย่างแม่นยำ หากโลกเคลื่อนที่ในตัวกลางที่แสงแพร่กระจาย ควรสังเกตการเบี่ยงเบนเล็กน้อยในลำแสงสะท้อน ซึ่งจะไม่เกิดขึ้น ดังนั้นนักวิจัยจึงพิสูจน์ทฤษฎีที่เสนอ
→โฟโตอิเล็กทริคเอฟเฟกต์
อู๋ มันถูกสร้างขึ้นตาแมว มันเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่มีคำอธิบายที่น่าพอใจจนกระทั่งการศึกษาพัฒนาโดย developed อัลเบิร์ตไอน์สไตน์. โดยสามารถอธิบายผลกระทบนี้ได้ ไอน์สไตน์ ได้รับรางวัล โนเบลในฟิสิกส์. ผ่านความคิดของ แม็กซ์พลังค์อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ขยายทฤษฎีของการหาปริมาณพลังงานจากการแผ่รังสีของวัตถุสีดำไปสู่การแผ่รังสีชนิดใดก็ได้ ดังนั้นจึงสร้างแนวคิดเรื่องความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
THE สัมพัทธภาพทั่วไป เป็นลักษณะทั่วไปของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งพัฒนาโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ตามทฤษฎีนี้ วัตถุมวลมาก เช่น ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ สามารถเปลี่ยนรูปร่างของผ้าหรือบรรเทากาลอวกาศได้ ในทางกลับกันการเสียรูปนี้ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วง
แรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ทำให้กาลอวกาศเสียรูป ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงขึ้น
______________________
*เครดิตภาพ: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / วิกิมีเดียคอมมอนส์.
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
