Tabbas kun taba jin photon. Yawancin lokuta ana magana dashi a fannin ilimin sunadarai da wasu lokuta a kimiyyar lissafi, amma menene ainihin photon? Aarfin haske ne wanda ke yaduwa a cikin yanayi kuma yana motsawa. Photon ne yake haifar da sanadaran juyawar lantarki daga wannan aya zuwa wancan ta hanyoyi daban-daban da zamu iya ganin sa.
Kar a rasa duk bayanan da suka danganci photon. Muna bayani dalla-dalla game da halaye, abubuwan ganowa da ci gaban da fotonan suka bayar a cikin kimiyya. Kuna so ku sani?
Menene photon?
Wannan wani abu ne mai sarkakiya don bayyana kyakkyawa a cikin jumla guda kamar yadda muka yi a sama a cikin gabatarwa. Yana da matsala na farko da na asali, don haka don yin magana, iya motsawa ta cikin yanayi, jigila duk rawan lantarki. Kalmar photon ta fito ne daga hoto wanda yake nufin haske. Wato photon shima haske ne. Bawai kawai muna magana ne da maganadisun lantarki ba yayin da muke magana zuwa ga haskoki mai cutarwa, hasken gamma daga sararin samaniya, ko hasken infrared.
Dole ne a tuna cewa a cikin yanayin bakan lantarki muna da yankin da muka sani da haske mai ganuwa. Wannan yanki yana motsawa tsakanin 400 zuwa 700 nm kuma shine ke sa mu ga cikakkun launuka tsakanin ja da shuɗi.
Kamar yadda muka fada a baya, yana da matukar wuya a bayyana kalmar photon kamar haka. A zahiri, galibin lokuta ana amfani da wannan kalmar a kullun, ba a amfani da ita. Abin da za mu ce tabbatacce shi ne barbashi wanda nauyinsa ya zauna daram. Godiya ga wannan kwanciyar hankali, yana da ikon yin tafiya a cikin yanayi a cikin saurin tafiya. Kodayake yana iya zama kamar ba gaskiya ba ne ko kuma kai tsaye daga hannun riga, ana iya bincikar hotunan hoto a matakan microscopic da matakan macroscopic. Wato, idan muka ga hasken wuta yana shiga ta taga, zamu san cewa photon suna wucewa ta wurin.
Bugu da ƙari, yayin da yake tafiya ta cikin injin da ke ɗauke da hasken lantarki, yana yin hakan yayin kiyaye duk raƙuman ruwansa da kayan jikinsa. Wato, yana iya aiki kamar yana kalaman ruwa. Misali, idan muka aiwatar da katako a kan tabarau na tabarau, hanyar daukar hotunan hoto tana hade da ta taguwar ruwa. Lokacin da photon ya isa ga abu bayan yawo a ɓoye, zai zama mafi ƙwaya ɗaya wanda ke kula da komai makamashi ba a canza ba.
Kadarori da bincike
Idan muka gudanar da gwajin tare da tabarau, za mu iya nuna sautin hoto guda ɗaya kawai yayin duk aikin ƙin yarda. Yayin gudanar da gwajin, zaku ga yadda photon zai iya yin aiki kamar igiyar ruwa kuma ya tsoma baki da kansa. Koyaya, kodayake tana yin kamar taguwar ruwa, bata rasa halayen da zasu sa ta zama kwayar zarra. Wato yana da takamaiman matsayi da yawan motsi wanda za'a iya lissafa su.
Zamu iya auna kaddarorin da yake dasu a matsayin kalaman ruwa da kuma kwayar zarra a lokaci guda tunda suna daga cikin abin daya faru. Waɗannan hotunan ba za a iya samunsu a sarari ba.
Tabbas suna tunanin wanene ya san abin da nake faɗi, saboda komai yana da rikitarwa. Bari mu kara sanin yadda aka gano photon don fayyace wasu abubuwa. Kamar yadda muka sani, Albert Einstein babban masanin ilimin lissafi ne (in ba mafi kyawu ba) kuma ya mai da wani bangare na karatun sa ga masu daukar hoto. Shi ne ya ba wa waɗannan ɓoyayyen suna, wanda ya kira shi jimlar haske.
Wannan ya faru a farkon karni na XNUMX. Einstein yana kokarin bayyana abubuwan gwajin da basu dace da binciken da suka shafi haske ba. Kuma anyi zaton haske yayi aiki azaman zafin wutan lantarki bawai ya zama yana kwararar kwayar halittar da ake kira photon bane (duk da cewa wadannan biyun zasu iya nuna matsayin raƙuman ruwa).
Daga nan ne Einstein zai iya sake bayyana kalmar jimla ta haske kuma ya yarda cewa makamashin da haske ke dashi ya dogara ne kacokam akan yawan sa. Bugu da kari, al'amarin da aka sanya haske a kansa da kuma hasken lantarki mai dauke da sinadaran daukar hoto suna cikin ma'aunin ma'aunin zafi (Saboda haka, haske na iya zafi saman da abubuwa).
Likitocin Jiki wadanda suka taimaka wajen gano photon
Tunda wannan ba wani abu bane mai sauƙin nazari da bincike (kuma ƙasa da fasahar da ta wanzu a ƙarni na ashirin da kuma farkon haka), saboda godiya ne ga binciken wasu mahimman masana ilimin kimiyyar lissafi wanda aka san haske da ƙwaƙƙwalen ƙwayoyi ba kamar raƙuman ruwa ba.
Daya daga cikin malaman kimiyyar lissafi da Einstein ya dogara da su ya samo ka'idarsa shine Max Planck. Wannan masanin kimiyya ya yi aiki a kan dukkan bangarorin haske da bayyana su da misalan Maxwell. Matsalar da ba zai iya magancewa ba shine me yasa hasken da aka tsara akan abubuwa ya iso cikin ƙananan ƙungiyoyin makamashi.
Lokacin da Einstein ya gabatar da wata ka'ida ta daban game da abin da ya saba, dole ne a gwada shi. Haƙiƙa, sun san ta hanyar tasirin Compton cewa hasashen cewa haske ya ƙunshi foton gaskiya ne.
Daga baya ne lokacin, a cikin 1926 masanin ilmin lissafi Gilbert Lewis canza darikar quanta na haske a kowane hoto. Wannan kalmar ta fito ne daga kalmar helenanci don haske, don haka cikakke ne don bayyana shi.
Dynamics da aiki a yau
Ana iya fitar da Photon ta hanyoyi da yawa. Misali, idan kwayar ta kara sauri tare da cajin lantarki, fitowar sa daban ne, tunda tana da sauran matakan makamashi. Zamu iya cire photon, sa shi ya ɓace tare da kayan aikinsa. Tun lokacin da aka gano waɗannan masana kimiyya da aka ambata, fahimtar photon ya canza sosai.
A halin yanzu, dokokin kimiyyar lissafi suna da kaman-yanayi a sararin samaniya da lokaci, saboda haka duk karatun da ake gudanarwa akan wadannan kwayoyin haske suna da kyau. Sabili da haka, tunda duk kaddarorin an san su dalla-dalla, suna bauta wa microscopy mai ƙuduri mai ƙarfi, kimiyyar hoto har ma da na ma'aunin nisa tsakanin kwayoyin.
Kamar yadda kake gani, karatun daban-daban da aka gudanar fiye da ƙarni ɗaya da suka gabata suna taimaka mana ci gaba da ci gaba da kimiyya a yau.